（有机化学专业论文）新型二茂铁基schiff碱的合成、表征及抑菌性能.pdf

新型二茂铁基s c h i f f 碱的合成、表征及抑菌性能 摘要 自19 51 年首次发表二茂铁的合成方法以来，对其及相关衍生物 的研究一直十分活跃。至今，探索二茂铁的新反应、合成新衍生物、 扩大其应用领域仍是金属有机化学一个热门的研究领域。二茂铁衍 生物具有诸多药理活性，如抗贫血、抗疟疾、抑菌、杀虫、消炎和 抗肿瘤等。合成新的二茂铁衍生物能为新药研发提供新的先导化合 物，为合成新药提供一定参考。s c h i f f 碱是指由含羰基的有机分子与 氨基化合物缩合成含亚胺基 _ 一c ( r ) 一n 一 的一类化合物。 芳醛与氨基酸缩合得的s c h i f f 碱，具有良好的抑菌、抗癌活性， 将二茂铁甲醛与氨基酸缩合，得的化合物可能具有更优越的药理活 性。后者与其它金属离子形成的配合物后，活性将进一步提高。杂 环化合物是广谱抗生素药物分子中重要的活性基团，将其进行化学 修饰，引入二茂铁基s c h i f f 碱基团，得的化合物药理活性更为优越。 本文采用无水无氧装置，以二茂铁为原料，合成了未见文献报 道的15 株化合物，其中含四种甲酰基二茂铁氨基酸盐s c h i f f 碱f 甲 酰基二茂铁甘氨酸钾s c h i f f 碱、甲酰基二茂铁丙氨酸钾s c h i f f 碱、 甲酰基二茂铁谷氨酸二钠s c h i f f 碱和二茂铁甲醛缬氨酸钾s c h i f f 碱) 、四种金属配合物( 甲酰基二茂铁一甘氨酸钾s c h i f f 碱氯化锌配合 物、甲酰基二茂铁甘氨酸钾s c h i f f 碱氯化钴配合物、甲酰基二茂铁 甘氨酸钾s c h i f f 碱氯化镍配合物和甲酰基二茂铁甘氨酸钾s c h i f f 碱 氯化铜配合物) 和七种甲酰基二茂铁杂环胺s c h i f f 碱化合物( 甲酰基 二茂铁5 氨基一1h 四唑s c h i f f 碱、甲醛基二茂铁2 氨基1 ，3 ，4 噻二 唑s c h i f f 碱、甲酰基二茂铁2 氨基一5 甲基一1 ，3 ，4 噻二唑s c h i f f 碱、 甲酰基二茂铁2 氨基5 乙基1 ，3 ，4 噻二唑s c h i f f 碱、甲酰基二茂铁 2 一氨基5 苯基1 ，3 ，4 噻二唑s c h i f f 碱、甲酰基二茂铁2 氨基5 一巯基 1 ，3 ，4 一噻二唑s c h i f f 碱和二茂铁甲醛2 氨基5 ( 4 吡啶基) 1 ，3 ，4 噻二 唑s c h i f f 碱) 。 合成的新物质的结构经红外( f t - i r ) 、紫外可见( u v ) 、1 hn m r 和1 3 cn m r 、元素分析等得以确证，结果表明其结构与目标分子一 致。 课题就合成的新型二茂铁基s c h i f f 碱化合物对三株革兰氏阴性 菌( 大肠杆菌、伤寒沙门菌和绿脓杆菌) 及两株革兰氏阳性菌( 金黄色 葡萄球菌和枯草杆菌) 进行了抑菌实验。对比实验表明合成的各二茂 铁甲醛一氨基酸盐s c h i f f 碱化合物对上述5 株菌的抑菌效果明显，优 于其它的芳醛( 或脂肪醛) s c h i f f 碱化合物。二茂铁甲醛杂环胺s c h i f f 碱对实验菌种抑菌效果最好，特别是二茂铁甲醛5 巯基2 氨基 ( 1 ，3 ，4 ) 噻二唑s c h i f f 碱抑菌环直径达2 4 2 6 m m 。说明s c h i f f 碱化合 物具有优良的抑菌活性。 关键词：无水无氧操作二茂铁甲醛新型s c h i f f 碱配合物抑菌 s y n t h e s i s ，c h a r a c t e r i z a t i o na n d a n t i b a c t e r i a la c t i v i t yo fs e v e r a l n o v e ls c h i f fb a s ec o n t a i n i n gf e r r o c e n e a b s t r a c t s l n c et h ed i s c o v e r yo ff e r r o c e n ei n19 51 ，t h i sm o l e c u l ea n dl t s d e r i v a t i v e sh a v ef o u n dr e s e a r c hf o c u s u n t i ln o w ，t oe x p l o r a t i o nn e w c h e m i c a lr e a c t i o n ，s y n t h e s i so fn e wf e r r o c e n ed e r i v a t i v e s ，e n l a r g e st h e a p p l i c a t i o n a r e ao ft h e p r o d u c t si s s t i l lo n eo ft h e a c t i v ef i e l d so f o r g a n o m e t a l l i cc h e m i s t r y s c h i f f b a s ec o n t a i n i n gt h eg r o u p - - c ( r ) 2 n 一 h a ss o m es p e c i a l t i e s f e r r o c e n ed e r i v a t i v e sh a v em a n yp h a r m a c o l o g i c a la c t i v i t i e s ，s u c h a sa n t i t u m o r ，a n t i a n a e m i a ，a n t i b a c t e r i a l ，d i s i n f e c t i o n ，a n t i c h l o r i s t i c ， a n t i m a l a r i aa n do t h e r s t h i s s u b je c tp r o v i d e s s e v e r a ln o v e ll e a d c o m p o u n d sf o rd e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c ho fn e wd r u g s c h i f fb a s eh a db e e nc o n d e n s e db ya r o m a t i ca l d e h y d ea n da m i n o a c i d ，h a v es o m ea n t i t u m o ra c t i v i t ya n da n t i b a c t e r i a la c t i v i t y t h e ni t s c o n d e n s a t i o nr e a c t i o n b yf e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e a n d a m i n o a c i d ， t h e s ep r o d u c t sm a y b eh a ss o m em o r ee x c e l l e n tp h a r m a c o l o g i c a la c t i v i t y t h e i rz n ( i i ) ，c d ( i i ) ，c o ( i i ) a n dn i ( i i ) c o m p l e x e sg i v es t r o n g e ra c t i v i t y t h a nt h es c h i f fb a s e s h e t e r o c y c l i cc o m p o u n d sa r ei m p o r t a n tm o l e c u l a r g r o u p i n b r o a d - s p e c t r u m a n t i b i o t i cm e d i c i n e ，t h e nm o d i f i e d b y f e r r o c e n es c h i f fb a s e ，t h e s e p r o d u c t s h a v es o m en e we x c e l l e n t p h y s i o l o g i c a la c t i v i t y 15k i n d so fn o v e lc o m p o u n d sw e r es y n t h e s i z e di n t h i sp a p e r i n t h e s ec o m m a n d s ，i n c l u d i n gf o d rf e r r o c e n e c a r b o x a i d e h y d e - a m i n oa c i d s a l ts c h i f fb a s e ( 叩5 一c5 h 5 ) f e ( r 5 c 5 h 4 ) - c h = n c h 2 - c o o k ，( r 5 - c5 h 5 ) f e ( q s - c5 h 4 ) 一c h = n c h ( c h 3 ) 一c o o k ) ，( 7 7 5 一c s h s ) f e ( r s - c5 h 4 ) 一c h = n c ( c h 3 ) 2 一c o o k ) ， ( ，7 5c s h s ) f e ( r 5 一c5 h 4 ) 一c h = n c h ( c o o n a ) - c h 2 c h 2 c o o n a ) ，s e v e nf e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e a m i n oa c i ds a l t s c h i f f b a s e ( f o r m y l f e r r o c e n es c h i f f - b a s e w i t h5 一a m i n o t e r a z o l e ，s c h i f fb a s e f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d ew i t h2 a m i n o 1 ，3 ，4 t h i a d i a z o l e ，s c h i f i fb a s e f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h v d ew i t h2 a m i n o 1 ，3 ，4 - t h i a d i a z o l e ，s c h i f fb a s e f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h v d ew i t h 2 一a m i n o - 5 一m e t h y l - 1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e ， s c h i f fb a s ef e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e w i t h 2 - a m i n o 一5 一e t h y l - 1 ，3 ，4 一 t h i a d i a z o l e ， s c h i f fb a s ef 色r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e w i t h2 一a m i n o 一5 一 p h e n y l 1 ，3 ，4 t h i a d i a z o l e ，s c h i f fb a s ef e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d ew i t h2 - a m i n o 5 m e c a p t o 1 ，3 ，4 t h i a d i a z o l e ，s c h i f f b a s e f e r r o c e n e c a r b o x a l d e - h y d e w i t h 2 a m i n o 5 一( 4 - p y r i d y l ) 一1 ，3 ，4 - t h i a d i a z o l e s ) a n d f o u rs c h i f f b a s ec o m p l e x e sz n ( r 5c 5 h 5 ) f e ( r 5c 5 h 4 ) - c h = n c h 2 一c o o k ) c 1 2 ，n i ( ，7 5 c5 h 5 ) f e ( 叩5 一c 5 h 4 ) 一c h = n e l l 2 一c o o k ) c 1 2 ，c o ( 刁3 - c 5 h 5 ) f e ( r 3 - c 5 h 4 ) c h = n c h 2 - c o o k 】) c 1 2a n dc u ( 叩一c s h s ) f e ( 一5c 5 h 4 ) - c h = n 。 c h 2 一c o o k ) c 1 2 t h es t r u c t u r e so fa l lt h e s ec o m p o u n d sw e r ec o n f i r m e db yf t i r ， uv e l e m e n t a la n a l y s i s ，1hn m ra n d cn m r a n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e sw e r ed e t e r m i n e db yb a c t e r i ai n h i b i t i n gr i n g m e t h o d e x p e r i m e n t a lb a c t e r i ai n c l u d ee s c h e r i c h i ac o l i ，p s e u d o m o n a s a e r u g i n o s a ，s a l m o n e l l at y p h i ，b a c i l l u s s u b t i l i sa n ds t a p h y l o c o c c u s a u r e u s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tn o v e ls c h i f fb a s ec o n t a i n i n gf e r r o c e n e a r em o r es i g n i f i c a n tt h a ns c h i f fb a s ec o n t a i n i n ga r o m a t i ca l d e h y d eo r a l i p h a t i ca l d e h y d e e s p e c i a l l y s c h i f fb a s ef e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e w i t h2 a m i n o 5 m e c a p t o 1 ，3 ，4 t h i a d i a z o l er e s i s te x p e r i m e n t a lb a c t e r i a ， i t sr e s u l tc o u l dr e a c h2 4 2 6 m m k e y w o r d s ：a n h y d r o u sa n a e r o b i cd e v i c e s ，f e r r o c e n e c a r b o x a l d e h y d e ， n o v e ls c h i f fb a s e ，c o m p l e x e s ，a n t i b a c t e r i a l 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑菌性能 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 多4 聪一 日 期：2 鱼q 垦生兰旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：型垦 导师签名：童i 垂鱼；日期：2 q 卫星生上_ 旦 新型二茂铁s c h i f r 碱的合成、表征及抑茼性能 1 综述 二茂铁及其衍生物在诸多领域有着广泛应用。将二茂铁基引入不同的分子 中，以期得具有特殊性能的新化合物己成为近年来金属有机化学研究的一个热 点领域。二茂铁具有较低的毒性，用它取代生物活性分子中的某些芳环可提高 整个分子的活性。二茂铁取代基与杂环化合物结合，把两种具有生物活性的分 子聚集到同一分子中实现其活性叠加，对于探索并合成低毒、广谱生物活降的 新衍生物是很有意义的。s c h i f f 碱是指由含有醛基与氨基的有机分子缩合成含 亚胺基( 一c h n 一或一c r n 一) 的一类化合物。本章将依据图1 1 所示对二 茂铁化学的基本情况和课题的研究内容简略叙述。 凰一 刭翮堂匠 己圄圈 图1 1 二茂铁化学的基本情况及本文研究内容 f i g 1 一lt h ef u n d a m e n t a lc o n d i t i o no ff e r r o c e n ec h e m i s t r ya n dt h em a i nc o n t e n t o ft h es u b j e c t a n dk e yt e c h n o l o g yi nt h ep a p e r 1 1二茂铁的制备 二茂铁( f e r r o c e n e ，简写f c h ) ，又叫双环戊二烯基铁( d i c y c l o p e n t a d i e n y i r o n ) ，是以石化工业中c 5 馏分中的环戊二烯为原料合成出的一种具有芳香族 性质的有机过渡金属化合物。 19 51 年，p e t e rl p a r s o n 和t h o m a sj k e a l y 1 】在n a t u r e 上首次发表二戌 铁的合成方法。19 7 3 年w r n s to t t of i s c h e r 和c e r f f r e yw i l k i n s o n 因确定二茂铁 的类三明治结构而获得n o b l e 化学奖【2j 。 常用的实验室合成法有两种：一种是环戊二烯基钠与氯化亚铁在四氧呋喃 中反应 3 1 ；另一种是环戊二烯在二乙胺存在下直接与亚铁盐反应。其产率达 8 0 以上，是较好的实验室制备方法。 工业上生产二茂铁主要采用电解合成法，其具有连续操作的优点。在环戊 二烯的二甲亚砜( 或二甲基甲酰胺) 溶液中以氯化锂( 或溴化钠) 为电解质，于铁 正极电解槽中得二茂铁，产率较高。其机理是阴极产生环戊二烯基负离子与阳 坐貅 陕西科技大学硕士学位论文 极溶解的二价铁离子相作用 4 1 。 取代二茂铁的制备主要有两种途径：一是由取代环戊二烯基负离子与二价 铁离子反应，这是合成两个茂环上有相同取代基的二茂铁衍生物的一种重要方 法；一是由二茂铁通过取代反应制备( 详见1 3 节二茂铁的化学性质) 。 1 2二茂铁的物理性质及结构 二茂铁分子式f e ( c 5 h 5 ) 2 ，分子量l8 6 0 4 ，外观为橙黄色针状结晶，熔点 l7 3 l7 4 ，沸点2 4 9 ，l 0 0 以上能升华；其分子呈极性，具有高度热稳定 性、化学稳定性和耐辐射性；不溶于水，溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、二 氯甲烷、苯等有机溶剂，溶于浓硫酸中，在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解、 不分解垆，6 | 。 二茂铁的分子结构和成键方式已用x 射线衍射法和分子轨道法进行了详 细的研究 7 1 。二茂铁是夹心结构兀型配合物，两茂环相互平行，中间夹一铁原 子，是一稳定分子。其晶体结构随温度不同而异，室温为单斜晶系，9 8 k 为正 交晶系，两茂环完全重叠，其旋转能叠很小，约4 k j m o1 ，冈此在溶液中，二 茂铁两个茂环的旋转是自由的。 两茂环呈正五边形，环内c c 间距为0 14 ln m ，c f e 间距为o 2 0 4 n m ，茂 环问平行距离为0 3 3 2 n m ，间距较远，说明各茂环内碳原子间( c c ) 的作用力超 过铁原子与各碳原子间( c f e ) 的作用力，凶此可认为二茂铁的分子轨道经以下 组合：首先是茂环上的五个p 轨道经线性组合形成两个7 分子轨道；其次由两 个茂环中对称性相当的分子轨道一一匹配组成配体群轨道；最后由茂环的配体 群轨道与铁原子的价电子轨道按对称相当原则，匹配成二茂铁的分子轨道。 1 3 二茂铁的化学性质 二茂铁在空气中可稳定存在，4 0 0 c 以下不分解，在碱性介质中稳定，在 酸性介质中易被氧化为蓝绿色二茂铁离子，该离子能以【1 3 一、b f 一和f e c ! 一盐 的形式被分离出来。 二茂铁在化学性质上与芳香族化合物相似： ( 1 ) 不易发生加成反应，即使在苯催化加氧的条件下也不被还原； ( 2 ) 易发生二茂铁环上的亲电取代反应，如甲酰化反应、酰基化反应、烷 基化反应、磺化反应、配合体交换反应及金属化反应等。 二茂铁作为非苯芳香体系能够发生如下取代反应： 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、衷征及抑荫性能 1 3 1甲酰化反应 二茂铁甲醛的制备方法主要有三种： ( 1 ) 主要采用取代的甲酰胺在三氯氧磷作用下与二茂铁反应制备【8 】； ( 2 ) 或采用二氯甲乙醚在三氯化铝作用下与二茂铁反应制备【9 】； ( 3 ) 采用s o m m e l e t 反应制备【10 1 。 二茂铁甲醛可发生芳香醛的特征反应( 类似活泼亚甲基化合物的缩合反应) 合成多种二茂铁衍生物。 1 3 2 f r i e d e l c r a f t s 酰基化反应 在催化剂( 无水alc l3 ) 的作用下，二茂铁与酰氯或酸酐反应得酰基化的二 茂铁。可一元酰基化，得一酰基二茂铁，也可二元酰基化。由于酰基具有拉电 子效应，能钝化茂环，因而二元酰基化产物主要是l ，l 二酰基二茂铁。 1 3 3 f r i e d e l c r a f t s 烷基化反应 二茂铁进行烷基化反应，可直接得烷基二茂铁。烷基是推电子基团能活化 茂环，因此在得单烷基物的同时，也生成多烷基物。 1 3 4 氨甲基化反应 二茂铁与，j 、r - ，四甲基二氨基甲烷( t m e d a ) 在冰乙酸和少量磷酸中反 应，得n ，二甲氨甲基二茂铁。二甲氨甲基二茂铁分子中的氨基与碘甲烷反应 可生成季铵盐，而季铵盐可与亲核试剂发生取代反应，制备多种二茂铁衍生物。 另外，二甲氨甲基二茂铁在锂化时，分子中的氮原子由于可与邻位锂形成配位 键，稳定邻位锂化产物。 1 3 5 磺化反应 制备二茂铁磺酸，在醋酸酐中以等摩尔氯磺酸；或在二氯甲烷中用等摩尔 三氧化硫二氧六环与二茂铁反应。当二茂铁与氯磺酸的摩尔比为l ：2 或者与三 氧化硫二氧六环的摩尔比为l ：3 时，可反应得l ，l 双二茂铁磺酸。 1 3 6 金属化反应 a 锂化反应 二茂铁能被正丁基锂金属化，一般得二茂铁锂和1 ，1 i - 二茂铁双锂。二茂铁 锂是重要的中间体，可合成多种二茂铁衍生物： 陕西科技大学硕士学位论文 粤肛一厂一肛n 、c 川一r 舢2 i ! 1 2 - f c c i l c u ( o c o c h 3 h = f c o c o c h 3 旦匹f c o h l垒! ! 旦：翌坚! - f c f 。 雨 妙h 其中f c h = f o b 二茂铁与醋酸汞反应 二茂铁与醋酸汞反应，生成醋酸汞基和1 。l 二醋酸汞基二茂铁的混合物， 再经氯化钾或氯化钾处理，分离后得氯汞基和1 ，l 二氯汞基二茂铁。可进一步 制备多种二茂铁衍生物。 f c h g c i f c c 钠化反应 二茂铁与苯基钠( 或戊基钠) 反应，生成单和l ，卜双钠化二茂铁的混合物。 其性质与锂化二茂铁的性质类似，但反应活性比锂化二茂铁更高。 特别注意的是二茂铁不能直接卤化和硝化，因其易氧化分解。只能以间接 方法( 如通过二茂铁硼酸和氯汞化二茂铁的方法) 制备卤代二茂铁和用其它硝化 试剂如硝基烷基酯制备硝基二茂铁。 二茂铁还可与芳基重氮盐发生芳基化反应，生成芳基二茂铁 弘+ 一斟 毗茴i 4 + e e - - - a + r n 2 + 旷 + f e + h 小 毗 伐 剐 r 民 & 新型二茂铁s c h i 矸碱的合成、表征及抑薜性能 1 4 二茂铁及其衍生物应用 二茂铁的特殊结构使其不仅具有芳香性、亲脂性、稳定性、低毒性及氧化 还原可逆性，且分子中所含铁原子可作为生物体内铁元素的提供源。其衍生物 具有抗肿瘤、抗贫血、抑菌【1 2 ，13 1 、杀虫、消炎和抗疟疾等诸多药用功效。 尤其是对于抗疟疾药氯喹啉的结构用二茂铁修饰后，其对某些疟原虫的抑制率 最高可达氯喹啉药物的2 2 倍【1 4 】： h 二茂铁衍生物结构和性质的特殊性主要体现在以下四个方面【l 副： ( 1 ) 具有亲油性，够顺利通过细胞膜为它同细胞内各种酶相作用提供 了条件； ( 2 ) 具有芳环的一些性质，易取代，易塑造； ( 3 ) 具有一般化学药品所不具备的低毒性6 ，16 t 7 】； ( 4 ) 具有氧化还原的可逆性，能在酶的作用下参与代谢作用【1 8 1 。 随着二茂铁衍生物的合成及研究不断深入，二茂铁及其衍生物在催化、医 药、分析、添加剂、敏化剂、电化学及光电功能材料等各领域均得以广泛应用 1 9 1 ： 催化方面：当二茂铁的茂环上连有p ( i i i ) 、s i 、s 、o 、n 等杂原子取代基 时，能与过渡金属r u 、r h 、p d ，p t 、a u 、n i 、c o 等络合形成具有催化活性的 配合物而成为潜在的供电子载体。 添加剂、敏化剂方面：二茂铁具有两个环戊- 二烯7 【键结合的层状结构，使 其具有很高的辛烷值及抗爆性，在节油、硝烟、结碳、抗爆等方面有重要作用。 二茂铁及其衍生物对于液体及固体燃料的燃烧有明显的催化作用，因而用作这 些燃料的消烟剂或燃速调节剂。二茂铁掺入高分子材料中起消烟耐热作用，低 烟、耐热的聚氨酯泡沫就是加入了一定量的二茂铁制造的，其中铁含量为 0 0 5 l0 。此外，在烃类热解制造碳纤维时，二茂铁起催化作用，能改进碳 纤维的质量并提高产量1 2 。 二茂铁衍生物添加在高分子材料中可作光敏剂，含0 1 的辛酰基二茂铁 的聚乙烯薄膜暴露在日光下三个月后可完全降解；二茂铁也可用作聚乙烯膜光 降解的光敏剂，用量为0 0 5 一0 1 ；降解程度以膜伸长率的下降来测定，膜 陕西科技大学硕士学位论文 的寿命以光敏剂用量来控制，这些可降解聚乙烯薄膜多用于农业或林、业【2 1 1 。 二茂铁及其衍生物可用作高分子材料的防老剂( a n t i o x i d a n t ) ，例如：异戊 二烯橡胶中掺入1 5 1 7 m o i 的二茂铁，可增加耐热、耐光、耐老化性能，如 乙丙橡胶在硫化过程中掺入二茂铁，得具有良好热稳定性的橡胶1 2 2 1 。 此外，二茂铁可改善聚对苯二甲酸乙二醇酯( 涤纶纤维) 的抗疲劳性能，乙 酰基二茂铁腙能改善醋酸纤维的耐光、耐热和耐磨性。 二茂铁及其衍生物在生物化学和医药方面的应用有许多报道。在酶电极方 面，二茂铁乙酸乙酯键接在葡萄糖酶上，得到的介质改良酶对葡萄糖有很好的 反应性，且酶电极的储存稳定性良好1 2 3 。二茂铁还用于氨基酸的合成，如：用 于合成d 丙氨酸、谷胱甘胜，这些衍生物均有生物活性。 含二茂铁的抗生素己进行了合成方法和抗生物活性的研究f 2 引，如二茂铁青 霉素、二茂铁头孢酶素、混合的二茂铁头孢酶素二茂铁青霉素等等。二茂铁 衍生物还可作补血剂，治疗缺铁性贫血症，如2 硫代3 二茂铁环烷烃治疗贫 血已经作了动物实验。 一种潜在的抗癌药二茂铁铂配合物也是由甲酸基二茂铁与乙二氨合 成的f 2 5 】： 黔f e 呻一乳f e n p t f e 一c c - 此外，二茂铁衍生物可用作杀虫剂和杀菌剂。曾有人对几十种二茂铁衍生 物作为杀菌剂的效果做过研究，认为卤代酰基二茂铁是最活泼的杀菌剂。另外 对二茂铁衍生物的化学结构与微生物活性之间的关系也有所研究。 1 5二茂铁及其衍生物的国际国内研究现状及分析 l9 9 0 年以来，二茂铁的研究迅速成为热点并逐年迅速升温【26 1 。j o u r n a lo f o r g a n o m e t a l l i cc h e m i s t r y 于2 0 01 年出版专刊( s p e c i a li s s u ef o r5 0 曲a n n i v e r s a r y o ft h ed i s c o v e r yo ft h ec o m p o u n df e r r o c e n e ) 以纪念二茂铁化合物的合成与发展 【2 7 1 。 6 一 攥 一 黔 o i 仁 砂n 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑丽性能 按照含二茂铁基s c h i f f 碱衍生物分子结构的不同，分类阐述如下： 1 3 1酰基二茂铁基s c h i f f 碱 l a l l a nm i s h r a t 2 8 1 等合成了甲酰基二茂铁基s c h i f f 碱，并研究了其电化学性 能，以透射电镜观测其表面为单相、多孔物质，粒径约1l a m 。 c k j ，d m s o c i ，卜d m s o f e 件上 1 j 固f e 、j d 叫m s 。o 计 j c l l u d m i l al t r o i t s k a y a 等2 9 1 合成了存在3 个原子桥的( c n p d ) 环钯化合物， 并研究了其在催化中的应用。 s o n i ap 6 r e z 等【3 0 1 研究了骨架分别为二茂铁和苯基的环钯化、环铂化合物中 o ( c m ) 键的稳定性因素。并认为环金属化合物的红外光谱图中，c - - - 一n 基团出 峰在l5 3 3 c m 。1 处。 h m s m e c l m = p t ，p d y a n g j i ew u 等3 1 1 通过下列合成路线合成了环钯化合物： 竺竺鉴k 瓣-+ e1 知 如s o c i j o s 6 m v i l a 等【3 2 1 合成了含有三个二茂铁基的环钯化合物： n 毽 即 丫c m 阱 、冲 一 岛国n 画n 爹s 陕西科技大学硕士学位论文 蓼蜉 碟 j a r o s i a wl e w k o w s k i 等3 3 ，3 4 1 以二茂铁甲醛- q 苄胺化合物合成s c h i f f 碱，向 后与h 3 p 0 2 反应合成系列带有磷酯基团的化合物： c h 堑妣r 骂p o h 2 r h 2 并首次与腺苷反应得酯： o n 譬f n n 蛔e e hv 岔铲n n 螽洒 器= 寥；寥二筠岔c w 即茴 8 m 卜 l 瑚 h金 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑筒性能 r x i a y a nw a n g 等【3 8 】合成了s c h i f f 碱n i 配合物。并研究其电化学性质，认 为两个茂环之间存在较强的电子交互作用。 h u i c o n gd a i l 3 9 】等合成了含磷氧氮的二茂铁基s c h i f f 碱： 并与r u ( d m s o ) 2 c 1 2 形成手性原位加氢催化剂。 s u s h a n t ak p a l 等【3 5 ，4 0 】合成了双二茂铁基s c h i f f 碱，电化学研究表明：舣 二茂铁基s c h i f f 碱的非线性第二轨道值较单二茂铁基s c h i f f 碱高。 n 船n 谗 h e b u l l i t a 等【4 1 】合成了三( 二茂铁基) s c h i f f 碱： 9 & r 陕西科技大学硕士学位沦文 j u a nc a n o 等1 4 2 合成了： o n i ( c 1 0 4 ) 2 6 h 2 0 ) e t o h a p a u l d b e e r 等【4 3 1 合成了含冠醚的双( 二茂铁基s c h i f f 碱) ； 尸n n y u a ny a o f e n g 等4 4 1 设计合成了含四个二茂铁基的双s c h i f f 碱配合物，电 化学的研究表明：无论配体还是配合物，均存在两个清晰的氧化一还原电势。 t o m , i sb a s e 等【4 4 1 在酸催化下合成了 c h 三n p h n a b h 4 - c 件n p h h - p h n h ， - - - ： h 0 甲 卧 尽 徐琰【6 8 1 在二茂铁环上通过偶联反应引入氨基苯基，并进一步与芳香醛合成 1 0 艮 r 乙 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑荫性能 s c h i f f 碱，测定了部分化合物的单晶结构，同时研究了其在电化学上的应用。 由于苯环与茂环两平面间夹角的可变性，增加外加电位时，苯环与茂环问形成 大共扼体系，参与电极反应。高电位时，酚氧基被氧化，在电极的表面形成钝 化层，阻碍了衍生物与电极的接触，使得二茂铁的氧化还原可逆峰消失。 岔l 西hu 林昆华【7 1 l 以酰基二茂铁与氨基环己烷合成s c h i f f 碱，进一步合成了环钯化 合物，并在高分子催化载体中的应用进行了研究。 舜 杜洪光1 7 2 研究了锂化的二甲氨甲基二茂铁和锂化的2 ( 二苯胂基) 1 二甲 氨甲基二茂铁与主族元素有机氯化物的缩合反应，合成了十个含主族元素的二 茂铁衍生物。 3 8 _ 佣2 n m e 2 妙枷： p 鼬： 1 3 2 氨基二茂铁与其他醛基化合物形成s c h i f f 碱 l o p e z 等【4 6 1 研究了5 7 f en m r 的化学位移与茂环上取代基之问的关系：推 电子基团使f e ( i i ) 的电子云密度降低而移向低场同时，化合物的”f en m r 比 通常的化学位移大很多( 一定实验条件下6 5 7 f 。为l5 3 5p p m ) ，这一事实很好的印 证了m 6 s s b a u e r 关于亚胺化合物的研究结论。此外，该研究还表明：”f en m r 的化学位移以c h 2 - c h 2 0 h5c h ( m e ) c h 2 0 h5c h 2 一c 6 h 5 c 6 h 4 - 2 一m e c 6 h 4 2 s m e c 6 h 4 2 o h 的顺序逐渐增加。 m o r e n o l 4 5 1 等以2 二茂铁基2 氨基乙醇与水杨醛合成了系列s c h i f f 碱， 妊 l ! i 也 v oi 进一步与金属盐形成配合物： 陕西科技大学硕士学位论文 f o s s o l a 等【4 7 1 1 4 8 1 以二茂铁氨基化合物与醛形成s c h i f f 碱后进一步制得其 镍配合物： b a o x i a ny e 等【4 9 】以二茂铁与重氮盐反应得氨基苯基取代的二茂铁，并与 芳醛缩合得下列化合物： 蓦一岔罐卜 m 舀 对该化合物的电化学研究表明：二茂铁对化合物的氧化电势有钝化作用。 r a m 6 nb o s q u e 等【5 0 】也研究了类似化合物，并分离得顺反构体化合物： a n t i - c o n f o r m a t i o ns y n c o n f o n n a t i o n 并认为e n d o 效应对环钯化反应产生重大影响。 h e i m ow 6 1 f l e 等【3 l 】以二茂铁缩醛与有机锂反应得二茂铁同环取代的羟基 化二茂铁缩醛，合成s c h i f f 碱后进而得金属配合物： 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑菌性能 赵雪梅【27 1 、王海先【6 9 1 合成了氨基取代的二茂铁，并与酰基杂环合成亚胺。 岔心百邺h 芍刊吃 杨亮茹【7 0 】进一步研究了二茂铁亚胺环钯化合物作为催化剂在c - c 偶联过 蒋虹【7 3 】以二茂铁为原料，与邻甲氧基苯甲酞氯反应生成邻甲氧基苯甲酞 柴风兰【7 5 】以酰基二茂铁和脂肪族氨基化化合物缩合s c h i f f 碱。 网 臂 妒p n n h c c h 3 f e 念 掣 1 3 3 含二茂铁基杂环化合物 二茂铁取代基与杂环化合物结合，把两种具有生物活性的分子聚集到i 刊 分子中实现其活性叠加，对于探索并合成一类低毒和广谱生物活性的新衍生物 是很有意义的。 a 含氮原子的二茂铁基杂环化合物 1 ) 二茂铁基吡咯衍生物的合成 经典方法不能直接制备2 一，2 ，5 一未取代吡咯，异腈化反应克服了这局限 性。在异腈化反应中，甲苯磺酰基甲基异氰( t o s m i c ) 应用最为广泛，因其反 应条件温和，且甲苯磺酰基在合环后的芳化中易离去。如二茂铁基吡咯衍生物 叫 一 令 陆j 咚 叫 画民 艮 丕| 一心 砂n 陕西科技大学硕士学位论文 l 的合成【5 ，在异腈化反应中用碱脱质子后，产生的负离子与不饱和的亲电基 团反应形成中间体，该中间体通过5 - e n d o d i g 过程得目标物。 扩盹哪铲陡h 卜 文献【5 2 】还报道了二茂铁基酮肟f c c ( c h 2 r ) = n o h ( f c = 二茂铁) 和乙炔在 d m s o k o h 体系中也可制得二茂铁基吡咯衍生物2 ，实验表明采用微波可使 其产率大大提高。 2 ) 二茂铁基吡唑衍生物的合成 吡唑环可利用环化反应和环加成反应来合成，一般合成方法是通过重氮化 合物和乙炔的 3 + 2 】环加成反应或肼与1 ，3 一双官能团化合物的缩合反应来制备。 如乙酰基二茂铁或二乙酰基二茂铁与吡啶甲酸乙酯在液氨中通过c l a i s e n 缩 合，先得1 ，3 一二酮3 ，然后与水合肼在乙醇中回流，可生成含二茂铁基的吡啶 基吡唑衍生物4 ，产率5 0 i 】。 垦型坚芏坚坚! - e t h y l p i c o l i n a t e ，e t 2 0 儡 器擎岣 4 5 化合物4 中_ l 位的氢原子可被烷基取代，如和b r c h 2 c o o e t 可生成l 位取代产物5 。 不饱和酮f c c o c h = c h r 是一个很有用的合成子，可用来合成多种杂环化 合物，其在醋酸中与水合肼或在吡啶中与苯肼通过环加成反应都可生成二茂铁 1 4 n 砂 新型二茂铁s c h i f f 碱的合成、表征及抑茼性能 基吡唑衍生物6 ，收率较高5 4 1 。 舻一r 祭糟r面训丽m 州 与之类似，二茂铁基丙烯醛或丙烯腈也可在水合肼中关环生成吡唑衍生 物，3 一氯一3 一二茂铁基丙烯醛与水合肼或3 一氯一3 一二茂铁基丙烯腈与水合肼环化 生成二茂铁基吡唑衍生物7 j 。 一黔r 嚣 张宏【7 6 】合成了三种未官能化二茂铁咪唑盐化合物，并用硫醚官能化，与钯 形成配合物后表明其催化效果不如未官能化的二茂铁咪唑盐化合物。 n 妒n 、二 矿1 警争乒s h r i - - p h , a - n a p h t h y l 甜 宅 艮 陕西科技大学硕士学位沦文 4 ) 二茂铁基四唑类化合物的合成 四唑类化合物为一高氮杂环体系，在药物化学研究中具有重要作用，二茂 铁基四唑衍生物可由二茂铁甲醇( 或其甲基或苯基的衍生物) 与5 一芳基四唑在 醋酸中脱水而得，目标物2 一( 二茂铁基烷基) 一5 一芳基四唑9 的收率颇高【5 6 1 。 嚣c h o h + 黟巡 “。n n 攀 9 ￥7 k r l q n 该反应具有选择性，其选择性主要受底物的空间结构因素和烷基化试剂影 响。在反应中，二茂铁卡宾和四氮唑阴离子进行烷基化反应，该反应主要发生 在一2 位；当5 一芳基四唑和1 ，l 一二茂铁甲醇，l ，l - - 甲基二茂铁甲醇进行烷荩 化反应时，亦发生在_ 2 位。 5 ) 含二茂铁基的其它氮杂环衍生物的合成 嘧啶环主要的合成途径是以具有n c n 骨架的试剂和含有c c c 单元的 试剂相结合，即双亲核基团和双亲电基团的方法。n c n 试剂的两个氮原子作 为亲核基团，而c c c 试剂的两个末端碳原子相当于亲电基团。脲、硫脲和 胍常用作n c n 试剂，而l ，3 一二酮，二酯和二氰、不饱和酮及酸衍生物都可 作为环系的c c c 部分。文献1 5 报道f c c o c h = c h a r 与硫脲在碱催化下发生 加成反应，生成嘧啶类衍生物1