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承德石油高等专科学校11目录第一章 .41.1 耦合反应简单介绍 .41.1.1 偶合过程特点 .41.1.2 偶合常数的影响因素 .51.2.1 反应药品介绍 .5碘苯 .6碘苯的结构 .6第二章 .62.1 实验药品表 .72.2 实验仪器如下表 .72.3 表征方法 .72.3.1 核磁共振分析 .72.4 合成路线 .82.4.1 第一步反应 .82.4.2 第二步反应 .92.4.3.10实验一补充实验 .102.4.4 配体制备 .11第三章讨论与结论 .11承德石油高等专科学校22附录 .13摘要 ： -酮亚胺作为一种有效的铜配合物对于含氮杂环和芳基卤化物的的反应有很好的效果，- 酮亚胺被发现时是有效地便宜的易得的配体，纽缦耦合反应的铜碱配体的更深入的设计和应用会更普遍。 关键词：-酮亚胺铜，催化耦合 N -芳基化反应 咪唑 ，芳基溴化物承德石油高等专科学校33承德石油高等专科学校44第一章绪论N-芳基含氮杂环和 N-芳基胺化合物广泛应用于生化、药物、光电转化材料中。合成这类化合物的铜催化 N-芳基化法在最近几年取得的较大的进展,特别是很多新的配体被报道。但仍存在催化剂活性不高、配体实用性差、底物适用范围窄、官能团容忍性差等缺点。因此,研究开发出高效、通用、价廉易得的配体用于铜催化 N-芳基化反应仍然是人们追求的目标。铜催化的 Ullmann 反应是合成这类物质的经典方法。在近十年中,Ullmaan 反应的研究取得了很大的进展。但是苛刻的反应条件仍限制了该反应在实验室和工业中的应用。我们课题组在研究铜催化 C-N 偶联反应的配体时具有加速反应的性质。以氧亚铜为催化剂,不需要加入配体,在温和的条件下咪唑和+碘苯即可发生 N-芳基化反应。强烈吸电子基的卤化物或不受阻碍的底物的耦合在反应中明显的增长被观测到了在比较亚铜盐的接触活性时发现 Cu2O 是最有效的产率，对于氮芳基化还有其他配体能起到催化作用，下面是对于磷配体与钯配体的简单介绍：含氮配体在膦配体替代研究中居于非常重要的地位。亚胺类配体一般包括 -双亚胺和希夫碱，具有良好的配位性能和多种配位方式。双亚胺类配体具有模块性，其电子性质和空间位阻性质可以通过其取代基进行相对独立的调节，从而达到优化配体的目的。Pd(OAc)_2/MeONa/EtOH 催化体系能够高效地催化 Suzuki 交叉偶联反应。在常温和 1 mol%钯催化剂的条件下,卤代芳烃与芳基硼酸能够在极短的时间内反应完毕,并且可以得到高的产率;在改变反应体系的溶剂,同时延长反应时间后,该体系还能够适应于活性不高的杂环卤代芳烃和杂环硼酸的反应。1.1 耦合反应简单介绍1.1.1 偶合过程特点为 了 避 免 副 反 应 ， 偶 合 要 在 0 15 下 进 行 ， 并 控 制 偶 合 组 分 微 过 量 ， 使 重 氮 组 分 完全 反 应 。 偶 合 一 般 在 水 介 质 中 进 行 ， 不 同 类 型 的 偶 合 组 分 对 介 质 要 求 不 同 的 pH。 酚类 偶 合 时 在 弱 碱 性 介 质 中 速 率 较 快 ； 芳 胺 偶 合 时 在 弱 酸 性 介 质 中 速 率 较 快 。 偶 合 是 亲电 取 代 反 应 ， 偶 氮 基 (-N N-)通 常 进 入 羟 基 、 氨 基 的 邻 位 或 对 位 。 有 些 氨 基 萘 酚 磺 酸钠 ， 如 1-氨 基 -8-萘 酚 -3， 6-二 磺 酸 单 钠 盐 （ 即 H 酸 的 单 钠 盐 ） ， 可 以 在 两 个 位 置 偶合 。 第 一 次 偶 合 要 在 酸 性 介 质 中 进 行 ， 先 在 氨 基 的 邻 位 引 入 偶 氮 基 ； 然 后 在 碱 性 介 质中 偶 合 ， 使 第 二 个 偶 氮 基 进 入 羟 基 的 邻 位 。 但 若 先 在 碱 性 介 质 中 偶 合 ， 就 不 能 再 进 行第 二 次 偶 合 了 。 有 些 氨 基 萘 酚 磺 酸 ， 如 2-氨 基 -8-萘 酚 -6-磺 酸 (即 酸 )， 只 能 在酸 性 或 碱 性 介 质 中 偶 合 一 次 。 偶 合 反 应 完 成 后 ， 有 时 需 要 加 热 对 偶 氮 染 料 进 行 后 处 理 。偶 合 一 般 用 釜 式 反 应 器 间 歇 操 作 。 为 了 防 止 稀 酸 的 腐 蚀 ， 一 般 用 搪 瓷 或 衬 瓷 砖 的 反 应承德石油高等专科学校55锅 ， 并 向 锅 中 直 接 加 入 碎 冰 或 者 将 冷 冻 盐 水 通 入 夹 套 或 搪 瓷 蛇 管 来 控 制 反 应 温 度 。 在反 应 后 如 需 加 热 ， 可 用 直 接 蒸 汽 或 间 接 蒸 汽1.1.2 偶合常数的影响因素主 要 有 偶 合 核 间 的 距 离 、 角 度 及 电 子 云 密 度 。 间 隔 的 键 数 偕 偶 的 偶 合 常 数 以 J 表 示 ， 饱 和 烷 烃 中 氢 的 J 为 10 15Hz， 烯 氢 的 J 为0 5Hz。 邻 偶 的 偶 合 常 数 以 J 表 示 ， J 为 6 8Hz， 规 律 是 ： J J J J。 J 通 常 大 于12Hz， J 通 常 小 于 12Hz， 它 们 均 随 着 双 键 上 取 代 基 的 电 负 性 的 增 加 而 减 小 ， 随 着 与 键 的 共 轭 而 增 加 。 这 在 结 构 解 析 中 很 有 用 。 远 程 偶 合 的 偶 合 常 数 除 了 具 有 键 系 统 的 外 ， J 值 均 较 小 ， 为 0 3Hz。 角 度 偶 合 常 数 通 常 随 角 度 的 改 变 而 改 变 ， 以 饱 和 烃 的 邻 偶 为 例 ， 其 偶 合 常 数 的 范 围 为0 16Hz。 在 开 链 化 合 物 中 ， 由 于 键 自 由 旋 转 的 均 化 作 用 ， J 为 6 8Hz； 对 于 环 状 结构 ， 键 不 能 自 由 旋 转 时 ， J 值 与 夹 角 有 关 （ 如 下 图 ） 。 电 负 性 由 于 偶 合 靠 价 电 子 传 递 ， 取 代 基 的 电 负 性 越 大 ， 导 致 核 外 的 电 子 云 密 度 降 低 ， J 值减 小1.2.1 反应药品介绍1 咪唑的结构 【 制 备 或 来 源 】 （ 1） 甲 酰 胺 和 乙 二 胺 固 相 催 化 脱 氢 ， 催 化 剂 为 以 三 氧 化 二 铝 为 载 体 的 铂 ； （ 2） 以乙 二 醛 为 原 料 ， 在 甲 醛 中 与 硫 酸 铵 （ 或 氨 ） 在 85 90 反 应 而 得 。 性 质 :白 色 棱 形 或 片 状 结 晶 ,易 溶 于 水 ,乙 醇 ,乙 醚 ,氯 仿 中 ,微 溶 于 苯 ,难 溶 于 石 油 醚 ,有 毒 ,对 皮 肤 ,粘 膜 有 刺 激 性 和 腐 蚀 性咪唑容易发生 4 位或 5 位的亲电取代，其中 5 位更容易英 文 名 称 :Imidazole 化 学 名 称 :1,3-二 氮 杂 环 戊 二 烯 别 称 :1,3-二 氮 唑 ,间 二 氮 茂 分 子 式 :C3H4N2 分 子 量 :68.08承德石油高等专科学校66碘苯碘苯的结构 I物 化 性 质 (Physical Properties) 密 度 1.82， 熔 点 -30 ， 沸 点 188 C ,折 射 率 1.618-1.62 ,闪 点 74 C 溶 于 醇 、 醚 、 苯 氯 仿 、 不 溶 于 水 。 无 色 重 质 液 体 。 遇 光 、 空 气 中 放 置 易 变 黄 ， 有 特 殊 气 味 。 低 毒 ， 有 刺 激 性 。 碘 苯 的 存 储 密 封 阴 凉 干 燥 避 光 保 存 。 氧 化 亚 铜氧 化 亚 铜 结 构OCuCu性 质 ：不溶于水，溶液显蓝色高温时氧化亚铜的稳定性是高于氧化铜氧化亚铜只能与强氧化性酸反应,他能被进一步被氧化得到+2 价的铜. 第二章实验部分英 文 名 称 ： Iodobenzene 分 子 式 (Formula)： C6H5I 分 子 量 (Molecular Weight)： 204.01 英 文 名 称 ： oxodicopper 分 子 式 (Formula)： Cu2O分 子 量 (Molecular Weight)： 143.9承德石油高等专科学校772.1 实验药品表结构 分子式 分子量 生产地IC6H5I 204.008 北京北精细化工品有限公司DMF N/A N/A 北京北精细化工品有限公司NHN/A 68.0773 北京北精细化工品有限公司Cu2O Cu2O 143.091 天津光复K2CO3 K2CO3 139.213 北京北精细化工品有限公司NaOH NaOH 41 天津光复CDCl3 CDCl3; 120.38 天津光复2.2 实验仪器如下表仪器名称 生产厂家精密电子天平 常熟双节测试仪器有限公司循环水式多有真空泵 郑州长城科工贸有限公司真空旋蒸仪 郑州长城科工贸有限公司核磁共振仪 AV300 瑞士布鲁克拜厄斯宾有限公司液质谱联用仪 2010EV 岛津有限公司2.3 表征方法2.3.1 核磁共振分析核磁共振仪对合成的化合物进行 H-NMR 分析，1H-NMR 溶剂为氘代氯仿和二甲基亚砜2.3.2 液质分析液质谱联用仪对化合物进行 LCMS 分析承德石油高等专科学校882.4 合成路线I NH+ NCF3SO3H NCF3SO3H2.4.1 第一步反应 I NNH+ NN结构 分子式 分子量 质量 g 当量 摩尔 纯度IC6H5I 204.008 27.3 1.00 0.13382 99DMF N/A N/A 300 N/A N/A N/ANHN/A 68.0773 11.08 1.20 0.16276 N/ACu2O Cu2O 143.091 2 0.10 0.01398 99.9K2CO3 K2CO3 139.213 37 2.00 0.26578 99.9C11H12FNO C11H12FNO 193.217 4 0.20 0.0207 99.9图表一操作步骤Into a 500-mL 4-necked round-bottom flask, was placed a solution of iodobenzene (27.3 g, 133.82 mmol, 1.00 equiv) in N,N-dimethylformamide (300 mL), 1H-imidazole (11.08 g, 162.76 mmol, 1.20 equiv), oxodicopper (2 g, 13.98 mmol, 0.10 equiv), potassium methaneperoxoate potassium (37 g, 265.78 mmol, 2.00 equiv), (2E)-2-(4-fluorophenyl)iminopentan-3-one (4 g, 20.70 mmol, 0.20 equiv). The resulting solution was stirred for 18 h at 140oC in an oil bath. The reaction mixture was cooled to 25 degree C with a water bath. The filtrater were collected by filtration. The resulting mixture was washed with 3x300 mL of water. The resulting solution was extracted with 3x150 mL of ethyl acetate and the organic layers combined and dried in an oven under reduced pressure. and concentrated under vacuum. This resulted in 14.5 g (75%) of 1-phenyl-1H-imidazole as yellow oil.在 500ml 四口瓶中加 300mlDMF,将碘代苯(27.3 g, 133.82 mmol, 1.00 equiv)溶解到DMF 中加咪唑(11.08 g, 162.76 mmol, 1.20 equiv)，Cu2O (2 g, 13.98 mmol, 0.10 equiv),K2CO3 (37 g, 265.78 mmol, 2.00 equiv),油浴升温到 140 oC，反应 18 小时。水承德石油高等专科学校99浴降温到 25 oC。抽滤漏斗过滤，用 300ml 水洗抽滤物重复 3 次。水洗物用 EA 萃取 3 次每次用 150ml，合并有机相，减压真空浓缩，得黄色油状液体 14.5 g (75%)产品 分子式 分子量 质量 g 收率 纯度NC9H8N2 144.17 14.5 75 95%图表一反应结果其它实验序号Cu2O(MOL)I当量 NH当量 反应温度 反应时间 （碘代苯）反应监控 N产率产品产率1 0.01398 27.3g 1 10g 1.2 60 18h N/A 0 02 0.01398 27.3g 1 13.6g 1.5 120 18h N/A 0 03 0.01398 27.3g 1 10g 1.2 140 18h 72% 14g 73%4 0.01398 27.3g 1 13.6g 1.5 140 18h 100% 14.9g 77%5 0.01398 27.3g 1 20g 2 140 18h 100% 15g 78%6 0.01398 27.3g 1 13.6g 1.5 140 18h 100% 14.5g 75%2.4.2 第二步反应反应方程CF3SO3HNNCF3SO3H NN结构 分子式 质量 当量 摩尔 纯度%NC9H8N2 7 g 1.00 0.04855 100EA N/A 50 g N/A N/A N/ACF3SO3H N/A 6.5 g 1.00 0.04851 N/A图表二操作步骤Into a 250-mL 4-necked round-bottom flask, was placed a solution of 1-phenyl-承德石油高等专科学校10101H-imidazole (7 g, 48.55 mmol, 1.00 equiv) in ethyl acetate (50 g), CF3SO3H (6.5 g, 48.51 mmol, 1.00 equiv). The resulting solution was stirred for 1 h at 22oC in a water bath and cooled for 2 hours. The solids were collected by filtration. The resulting mixture was concentrated under vacuum. This resulted in 6.5 g (93%) of 1-phenyl-1H-imidazol