苯并三氮唑类衍生物的合成和性能研究

---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------苯并三氮唑类衍生物的合成和性能研究摘要：苯并三氮唑是一种重要的精细化工产品，并且具有多样的生物活性，本课题将苯并三氮唑基团和二茂铁基团结合，设计并合成了三种新的苯并三氮唑类衍生物，并利用红外光谱，质谱及核磁共振氢谱对其进行结构表征，通过计算机模拟计算得到分子的优化结构和和量化数据。10558关键字:苯并三氮唑；二茂铁；有机合成；计算机模拟1,2,3-BenzotriazolederivativessynthesisandperformanceresearchAbstract：1,2,3-Benzotriazoleisakindofimportantfinechemicalproducts,andavarietyofbiologicalactivity,thistopicwillbenzeneandgroupsandferrocenegroup,wasdesignedand19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------苯并三氮唑类衍生物的合成和性能研究摘要：苯并三氮唑是一种重要的精细化工产品，并且具有多样的生物活性，本课题将苯并三氮唑基团和二茂铁基团结合，设计并合成了三种新的苯并三氮唑类衍生物，并利用红外光谱，质谱及核磁共振氢谱对其进行结构表征，通过计算机模拟计算得到分子的优化结构和和量化数据。10558关键字:苯并三氮唑；二茂铁；有机合成；计算机模拟1,2,3-BenzotriazolederivativessynthesisandperformanceresearchAbstract：1,2,3-Benzotriazoleisakindofimportantfinechemicalproducts,andavarietyofbiologicalactivity,thistopicwillbenzeneandgroupsandferrocenegroup,wasdesignedand19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------synthesizedthreenew1,2,3-Benzotriazolederivatives,andbyusinginfraredspectroscopy,massspectrometryandnuclearmagneticresonancehydrogenspectrumcharacterizationofitsstructure,optimizethestructureofthemoleculesisobtainedbycomputernumericalsimulationandquantitativedata.Keywords:1,2,3-Benzotriazole;Ferrocene;Organicsynthesis;Acomputersimulation目录1前言11.1苯并三氮唑化合物11.1.1苯并三氮唑简介11.1.2苯并三氮唑及其衍生物的应用11.2二茂铁化合物61.2.119/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------二茂铁简介61.2.2二茂铁化合物的特性71.3研究目的82实验部分92.1二茂铁氮氧自由基化合物的结构和名称92.2药品和仪器92.2.1试剂92.2.2仪器与设备102.3实验102.3.1化合物FCBT1的合成102.3.2化合物FCBT2的合成19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------102.3.3化合物FCBT3的合成103分析与讨论122000年，OiulianaBiasi等人合成了5-取代-1-(2-羟基苯甲酰基)-苯并三氮唑类化合物。经过分析该化合物的结构可以看到，它的结构与钾离子通道阻滞剂胺碘酮非常的相似，我们可以把它看成是胺碘酮的类似物，并且之后通过生物活性研究表明，它能够开启人体内的钾离子通道[10]。图1.25-取代-1-(2-羟基苯甲酰基)-苯并三氮唑2001年，AntonioCarta等人合成了3-芳基-2-(1H-苯并三氮唑-1-基)丙烯腈类的一系列物质。在该系列化合物三唑环上的不同位点接入不同的活性基团，进行生物活性研究后发现，它们分别具有抗类风湿[6]、抗增生[7]、抗肿瘤、抗结核[8]等作用。图1.319/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------3-芳基-2-(1H-苯并三氮唑-1-基)丙烯腈类2004年，KatarzynaKopanska等人以1H-苯并三氮唑为原料，合成了一系列在苯并三氮唑的苯环位及1位被取代的化合物，其中化学名为4,5-二溴-1H-苯并三氮唑和4,5-二甲基-1H-苯并三氮唑的化合物经过生物活性研究后证实具有较好的生理活性[11]。图1.44,5-二溴-1H-苯并三氮唑和4,5-二甲基-1H-苯并三氮唑SARS病毒藉以繁殖的一种蛋白质水解酶为ARS-3CLpro。台湾中央研究院的翁启惠教授在研究这类蛋白质水解酶的过程中，发现了苯并三氮唑芳香甲酯类化合物(Benzotriazole19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------esters)对3CLpro具有非常强的抑制效果[9]。其抑制机理是苯并三氮唑的酯类的化合物，在进入SARS蛋白质水解酶的活性部位时，能够与该蛋白质水解酶发生化学反应，并结合成一个共价键的状态。最终，在这个反应完成后不可逆转的状态下，SARS-3CLpro复制机制完全丧失及破坏，SARS-CoV的生存将无法再继续进行，达到抑制蛋白质水解酶的效果。图1.5苯并三氮唑芳香甲酯类化合物抑制3CLpro过程目前，我国国内学者对苯并三氮唑类药物的研究报道并不多。2000年，安徽师范大学谢筱娟等人报道了通过应用相转移催化法和微波辐射法合成苄基、乙氧羰基亚甲基、芳基、乙酰基等基团取代的苯并三氮唑。其后对它们进行生物活性研究后，发现在它们其中有几个化合物对枯草杆菌、金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用[12]。2007年，青岛海洋大学的张慧青合成了八个苯并三氮唑类化合物，其中3-(1H-1，2，3-苯并三氮唑)-1-(4-甲氧苯基-)1-氧丙酮-2-苯甲酸酯对肿瘤细胞生长有较强的抑制作用，并且可以诱导细胞凋亡[5]。19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------用苯并三氮唑处理过的铜表面，被一层聚合直线结构的Cu-BTA络合物所覆盖。这是由于苯并三氮唑中含有苯环和三个氮原子，有π键和孤对电子，容易吸附在各种金属及其合金表面上，其中铜原子用sp轨道置换苯并三氮唑的l位置的H形成共价键同时与另一苯并三氮唑的1位置的一对未结合电子配位结合。Cu-BTA的双重键结合，在铜表面形成了多层的防护膜，膜层非常的牢固并且很难溶解、不易分开，达到金属表面和腐蚀介质相隔离的缓蚀效果，使处理过的铜表面不起氧化还原反应，不产生氢气，由此起到了很好的防蚀作用，即使在腐蚀气氛中仍能有很好的缓蚀效果。（3）19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------涂料添加剂领域在涂料、清漆、透明漆和蜡中添加苯并三氮唑类衍生物可防止铜及其合金制品、建筑物以及工艺美术品的变色，还能有效防止金属接触的镀铬层和聚合物层的劣化。目前，在应用苯并三氮唑类衍生物保护露天的铜制或青铜制纪念碑及工艺美术品免于大气腐蚀方面作了许多的尝试[3]。但考虑到当今大气污染的状况，仅仅用苯并三氮唑处理，来保护铜制品是远远不够的。应用含苯并三氮唑类衍生物的透明漆涂层覆盖后能够有比较好的效果。使用苯并三氮唑类衍生物和微晶蜡、树脂、相应溶剂等混合后，用于喷涂或浸涂在金属制品上，被认为是一种万能的保护层。苯并三氮唑类衍生物除用于囊氨酯和两烯酸清漆外，还可用于醇酸、氨基和硝基涂料中，加入苯并三氮唑类衍生物后的涂料，不仅增强了其附着能力，还可以改进他的耐光老化性能。（4）在水处理剂领域苯并三氮唑类衍生物已被广泛用作开、闭路循环冷却水的缓蚀剂[2]。由于循环水系统是一个同时存在着不同金属材质的场合，为了保护到所有的金属材料，应当添加复合型缓蚀剂。因为溶解出来的铜离子能够在钢和铝金属表面析出，并催化钢和铝金属的腐蚀，为了使溶解出来的铜离子能够固定化并预先防止铜的溶出，添加苯并三氮唑类衍生物被视为是最有效的。19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------因此，苯并三氮唑类衍生物用做润滑油添加剂，除有着良好的摩擦学性能之外，还可具有抗氧抗腐、防锈、分散等其他性能，是一类多效添加剂，并同许多含S或P添加剂在极压、抗磨、减摩、抗氧等性能上有着较好的协同作用。苯并三氮唑是一种工业化成熟的化工基础原料，价格稳定低廉。利用MANNICH反应合成的大多数苯并三氮唑类衍生物添加剂，都具有反应条件温和、产物收率高、副产物少、易于工业化等特点，是一类高性价比的多功能添加剂。（6）在机械加工液、清洗液和液压流体中的领域将苯并三氮唑添加到研磨液、切割油等机械加工液中，即可起到缓蚀的作用，也可防止加工件表面变色。因为在金属表面上形成BTA吸附膜，其厚度随着处理温度的提高而增加。对铜系合金、镉合金、镍合金和锌、银等金属都有这种效果。将苯并三氮唑添加到液压油、润滑油、传动液和高水基液压液中，可有效地防止铜合金部件的腐蚀，也可防止铜离子对炭钢的加速腐蚀。（7）19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------高分子材料领域苯并三氮唑及其衍生物可作为热塑性弹性体中的稳定剂和橡胶的抗氧剂、光稳定尼龙纤维等，对聚氯乙烯也有稳定作用[4]。研究表明，用MBT、PBT等新合成的化合物加入到弹性体中，对弹性体的耐老性能有显著的提高，而它对机械力学性能和加工性能并较无大影响。在不久的将来，有望能够在油田耐油橡胶件中得到应用。（8）有机合成领域苯并三氮唑的羟基衍生物——1-羟基苯并三氮唑(简称HOBt)，是一种白色至灰白色晶体，熔点:156～159℃，难溶于水，是一种重要的精细化工品[13],主要用于脱氧加氢生成苯并三氮唑。也可以替代亚硝酸钠作为黑色金属的防锈剂；又可以作为DCC法合成缩氨酸(肽)或酰胺的主要添加剂，可增加反应收率以及减少外消旋作用[14]。此外，它也是造纸和纸浆工业里酶漂白工序的重要中间体[15]。19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------随着近几年来对二茂铁深入的研究，它在生物活性方面的研究也日益成熟。它在生物活性方面有以下特点：(1)具有亲油性，能顺利地通过细胞膜，为其与细胞内各种酶的作用提供了条件；(2)具有芳环的一些性质，易发生取代反应；(3)具有一般化学药品所不具备的低毒性[26]；(4)具有氧化还原可逆性，所以能在酶的作用下参与代谢作用。因此，二茂铁衍生物可应用于以下几个方面：(1)用作新型抗贫血剂；(2)修饰后的二茂铁衍生物具有某种特殊生物活性，如高的抗白血病活性；(3)用作抗肿瘤剂；(4)用作杀菌剂。另外还可以用作杀虫剂、植物生长调节剂、抗溃疡、抗痉挛和酶抑制剂等。二茂铁衍生物具有疏水性(或亲油性)，能顺利通过细胞膜，与细胞内各种酶、DNA、RNA等物质起作用，因而可以作为治疗某些疾病的药物；二茂铁衍生物具有芳香性，易于发生取代反应，具有一定厚度的夹心结构，能阻止二茂铁衍生物接近某些酶的活性部位，具有较强选择性；二茂铁衍生物稳定性好、毒性较低[24]。基于这些特性，二茂铁衍生物具有抗肿瘤、杀菌、杀虫、治贫血、抗炎、调节植物生长、抗溃疡、酶抑制剂等生理活性，其在生物学、医学、微生物学等领域有广泛的应用前景。1.3研究目的唑类化合物具有良好的生物活性和药性,不同取代基对唑环具有何种生物活性不起决定作用,但对改善药物的物理化学性质以及药物的动力学性质均有着不可忽视的影响。研究表明,当二茂铁的茂环上取代基中含有不同杂原子(如氧、氮、硫、磷)时,19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------它们可与某些金属离子形成具有特殊结构和功能的金属有机配合物,并呈现出一些特殊的物理化学性能如：抗肿瘤、杀菌、杀虫、治贫血、抗炎、调节植物生长、抗溃疡、酶抑制剂等生理活性。2实验部分2.1二茂铁氮氧自由基化合物的结构和名称本章通过不同连接链将苯并三氮唑基团与二茂铁基团连结，设计并合成了三种新的苯并三氮唑类衍生物(见表2.1)。表2.119/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------苯并三氮唑类衍生物的结构、名称与编号编号结构与名称FCBT11-二茂铁甲酰氧基苯并三氮唑FCBT21-二茂铁甲酰基苯并三氮唑FCBT31-（4-二茂铁甲酰基丁酰基）苯并三氮唑2.2药品和仪器2.2.1试剂二茂铁(98%)，上海茂基化学试剂有限公司二茂铁甲酸(98%)，上海茂基化学试剂有限公司环戊二酸酐AR，中国医药集团上海化学试剂公司苯并三氮唑AR19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------，中国医药集团上海化学试剂公司1-羟基苯并三氮唑(HOBT)≥99%，中国医药集团上海化学试剂公司1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)AR，中国医药集团上海化学试剂公司硅胶200～300目，烟台江友硅胶开发有限公司所有试剂使用时均未再纯化处理，溶剂为AR级。2.2.2仪器和设备UNICO-2102PC型紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司NicoletAVATAR360FT-IR，美国尼高力公司MicromassGCT质谱仪，英国质谱公司Agilent110019/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------液相色谱仪，美国安捷伦公司Agilent6890GC气相色谱/飞行时间质谱联用仪，美国安捷伦公司BrukerEMX400电子顺磁共振仪，德国Bruker公司95-1磁力搅拌器，上海志威电器有限公司DZF系列真空干燥箱，上海华连医疗器械有限公司R201旋转蒸发器，上海申胜生物技术有限公司W201B恒温水浴锅，上海申胜生物技术有限公司SHB-PIA循环水式多用真空泵，河南省太康县教材仪器厂19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------本论文所设计的三个目标化合物，都是以酰胺键或酯键来连接苯并三氮唑和二茂铁基团的。因此其合成方法有两种：酰氯法和羧酸法。在前期实验中，我们对酰氯法进行实验，即将二茂铁甲酸与二氯亚砜反应，制备二茂铁酰氯。然后在冰浴冷却下，将二茂铁甲酰氯的二氯甲烷溶液滴加到苯并三氮唑溶液中，进行酰化。得到为黑色焦油状混合物，难以分离和提纯。因此我们选择羧酸法来进行实验。羧酸法的机理如下图所示：羧酸先与取代碳二亚胺（如1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺）反应生成活性中间体。然后该活性中间体可与HOBt的羟基反应生成酯，还可以继续与苯并三氮唑反应，得到取代苯并三氮唑。图3.1羧酸法反应机理取代碳二亚胺对二茂铁羧酸的活化在反应中起关键作用，而我们在实验中也发现在加入底物之前，先让羧酸在冰浴中活化30min能促进反应进行。通过TLC对反应过程进行了监测，发现反应24h后，原料点基本消失，因此适宜反应时间为2419/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------h。在反应中有大量副产物N,N'-二取代脲生成，它易溶于有机溶剂，不能通过柱层析完全除去，对产物纯度有很大的影响。经过反复研究，我们发现N,N'-二取代脲不溶于低温的乙酸乙酯。因此，我们对后处理进行了改进，即将减压旋蒸除去溶剂二氯甲烷后所得到的粗产物，溶于大量乙酸乙酯中，在-10℃下静置过夜。过滤除去析出的N,N'-二取代脲后，再旋蒸浓缩过柱，所得到的产物纯度大于90%。3.2结构表征我们利用核磁共振、红外光谱和质谱对所合成的产物进行了表征，表征结果与目标化合物结构基本一致。其具体图谱和表征分析如下所示：3.2.1化合物FCBT1(1)19/19 ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------核磁共振1H-NMR图谱图3.2化合物FCBT1的1H-NMR图谱19/19