（物理化学专业论文）含n杂环配体及其配合物的合成、结构及性质研究.pdf

摘要 ( 6 ) 对 配 体l , l z , l 3 , l s 做 了 抗 氧 化 活 性 测 试 ， 发 现 它 们 具 有 清 除自 由 基活性。 关键词: 含氮哇类杂环，鳌合配体，合成，表征， 配合物，晶体结构，三角架 多齿胺配体，催化活性 ab s t r a c t ab s t r a c t t h e d e s i g n a n d s y n t h e s e s o f t h e n e w c o m p l e x e s w it h t h e n o v e l s t r u c t u r e a n d s p e c i a l f u n c t i o n a l a r e a t t r a c t e d i n m a n y f i e ld s . o v e r t h e p as t d e c a d e s , t h e n e w c o m p l e x e s w it h v a r i o u s f u n c t i o n s h a v e b e e n p r e p a r e d , a n d t h e s e c o m p l e x e s h a v e p r e s e n t e d p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s i n t h e s e p a r a t i o n , m a g n e t i s m , a n d m o l e c u l a r r e c o g n i t i o n a n d s o o n . f r o m t h e s e i n v e s t i g a t i o n s , n o t o n l y t h e c o n s t r u c t i o n s r u l e s o f t h e c o m p l e x e s f r o m s i m p l e u n i t s t o c o m p l i c a t e s y s t e m s b u t a l s o t h e r e l a t i o n s h i p o f s t r u c t u r e w i t h p r o p e rt i e s o f t h e c o m p o u n d s c a n b e s t u d i e d . t h e l i g a n d s w i t h n - c o n t a i n i n g h e t e r o c y l i c t e r m i n a l g r o u p s h a v e r e c e i v e d c o n s i d e r a b l e i n t e r e s t s i n re c e n t y e a r s i n c o n s t r u c t i n g v a r i o u s f u n c t i o n a l c o o r d i n a t e s d u e t o t h e i r c o o r d in a t i o n a b i l i t i e s t o t r a n s i t i o n a l m e t a l i o n s a n d t h e p o t e n t i a l t o f o r m n. n i n t e r a c t i o n s b e t w e e n a r o m a t i c r i n g s . s u c h c o o r d i n a t i o n a r c h i t e c t u r e s m a y h a v e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s i n o p t i c a l , m a g n e t i c , s u p e r c o n d u c t i n g m a t e r i a l , c a t a ly s i s a n d p h a r m a c y s y n t h e s i s d u e t o t h e i r u n u s u a l p h o t o c h e m i s t ry , e l e c t r o c h e m i s t ry , m a g n e t i c p r o p e rt ie s a n d b i o l o g ic a l a c t i v i t y . h o w e v e r , t h e m e t h o d o lo g i e s t o u s e t r a n s i t i o n m e t a l i o n s as c o n n e c t i n g n o d e s t o h o l d t o g e t h e r o r g a n i c l i g a n d i n p r e d e f i n e d p a tt e rn s w i t h i n s e l f - as s e m b l e d f u n c t i o n a l c o o r d i n a t i o n a r c h it e c t u r e s s t i l l re m a i n s a g r e a t c h a l l e n g e . i n t h i s t h e s i s , f i v e l i g a n d s w it h n - c o n t a i n i n g h e t e r o c y c l i c t e r m i n a l g r o u p s h a v e b e e n s y n t h e s i z e d , a n d t h e n o v e l c ry s t a l s t r u c t u r e s o f 8 m e t a l c o m p l e x e s h a v e b e e n o b t a i n e d . t h e s t r u c t u r e s a n d p r o p e rt i e s o f t h e s e c o m p l e x e s h a v e b e e n i n v e s t i g a t e d . i n t h is t h e s i s , w e s y n t h e s i z e d a l s o o n e n o v e l c o m p l e x w i t h t h e t r i p o d a l l i g a n d a n d i n v e s t i g a t e d t h e c a r r id e d o x y g e n f u n c t i o n o f th e m n ( i i ) c o m p l e x .t h e c o n t e n t s a r e as f o l l o w i n g 6 p a rt s . 1 p a rt 1 i s t h e b r i e f r e v i e w o f t h e p r o g r e s s o f r e l a t e d r e s e a r c h e s a n d t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e b a c k gro u n d o f t h i s r e s e a r c h . 2 p a rt 2 : t h r e e p y r i d a z i n e d e r i v a t i v e s , 3 - ( 3 ,5 -( b i - m e t h y lp y r a z o n e - y l ) -6 - c h lo ro l- p y r id a z in e ( l ) , 3 - 1 ,2 ,4 - t r ia z o le - 6 c h lo r o l- p y r id a z in e ( l z ) , 3 ,6 - b i( 2 - b e n z in e -tr ia z o le ) -p y r id a z in e ( 功， h a v e b e e n s y n t h e s i z e d a n d c h a r a c t e r iz e d , ab s t r a c t a n d t h e m o l e c u l a r s t r u c tu r e s a n d p r o p e rt i e s o f t h e m e t a l c o m p l e x e s h a v e b e e n s t u d i e d , i t i s f o u n d t h a t t h e v a r i o u s c o n f i g u r a t i o n s o f t h e c o m p l e x e s a r e a ff e c t e d b y t h e a f f i n it y o f c o u n t e r i o n s t o t h e s o l v e n t s . 3 p a r t 3 : a n e w s c h iff b a s e c o m p o u n d ( l 0 ) h a s b e e n s y n th e s i z e d a n d c h a r a c t e r i z e d , a n d i t s n i ( i i ) c o m p l e x h as b e e n s t u d i e d . 4 p a r t 4 : t h e m n ( i i ) c o m p l e x w it h l s l s = tr is ( 1 ,2 ,4 - t r ia z o l ) - e t h y l a m i n e as t h e m o d e l c o m p o u n d o f t h e c y t o c h r o m e p 4 5 0 h as b e e n s t u d i e d . t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c o m p l e x p o s s e s s o m e c a r r i e d o x y g e n fu n c t i o n . 5 p a r t 5 : t h e a n t i - b a c t e r ia l a c ti v it ie s o f t h e li g a n d s , l ,l 2 , l 气 l 0 a n d l s a n d th e ir c o m p l e x e s h a v e b e e n d e t e c t e d . t h e r e s u lt s i n d i c a t e t h a t t h e c o m p o u n d s e x h i b i t c e r t a i n a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t i e s . a m o n g t h e m , t h e a c t i v it y o f t h e d i m m e r c o ( i i ) c o m p l e x i s b e t t e r t h a n o t h e r s ( i n h i b i t r a t i o i s 7 5 % ) . 6 p a r t 6 : t h e r a d ic a l- s c a v e n g in g a c t iv it ie s o f l ,l z , l 3 a n d l 5 h a v e b e e n t e s te d b y u s i n g t h e p y r a g a l l o l a u t o x i d a t i o n m e t h o d . t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e n e w l i g a n d s p r e s e n t c e r t a i n a c t i v i t i e s . k e y w o r d s : a z o l e - h e t e r o c y c l e c o m p o u n d , p y r i d a z i n e d e r i v a t i v e , c ry s t a l s t r u c t u r e , m u l t i - d e n t a t e l i g a n d , c a t a ly t i c a c t i v it y , f u n g i c i d a l a c t i v i t y 南 于 卜 大 学 学 位 论 文 电 子 片 反 投 权 使 用 协 议 c i 青 将此协议书装订于论文首页) 论 文 古 n 素 年 自 峰 东 其 配 构 “枚 、龙 构 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版; 在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名: 年月日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名: 学位论文作者签名: 解密时间: 年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下: 内部5年 ( 最长5年，可少于 5 年) 秘密*1 0 年 ( 最长1 0 年， 可少 于1 0 年) 机密* 2 0 年 ( 最长2 0 年， 可少 于2 0 年) 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含 任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉 及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本学 位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名: 年月日 第一章绪论 第一章绪论 1 9 世纪末，a . w e m e r 创立的配位学说是化学历史中的重要里程碑，它不 仅打破了以前的共价理论和价饱和观念的局限，而且开辟了 化学研究的新领域， 其后逐渐形成了一门新兴的化学分支学科配位化学。一个世纪以来，配位 化学始终处于化学科学的研究前沿，是近代化学中最活跃的前沿边缘学科之一。 作为化学学科的理论基础学科，配位化学呈现出一些明显的趋势和特点: 在广 度方面，不断向其它学科， 如物理学、材料科学和生命科学延伸并与之结合， 与材料、能源、 环境、生命、 信息等领域的 交叉融合产生了 一些新的生长点 d i ; 在深度方面， 呈现出宏观与微观研究相结合，并更多地向 微观层次深入。目 前， 配位化学的研究热点主要集中在以开发具有光学、电学、磁性、超导和信息存 储等 特殊功能 材料为主要目 的 功能 配位化学 2 ) 和以 揭 示金属离子 和生 命体系 相 互 作 用为 主要 研究内 容的生 物配 位化学3 。 围 绕上 述 研究 热点， 世界各国 一 批 优秀学者开展了深入的研究工作，并取得了丰硕的研究成果，这不仅丰富了 功 能配位化学和生物配位化学和的研究内容，而且极大地促进了材料科学和生命 科学等相关学科的发展。然而，从整体上来看，由于上述研究领域具有前沿性 和挑战性，使得这些研究工作在广度上还需进一步拓宽，在研究深度上尚有待 推进。 第一节哒嗓化合物的研究进展 哒嗦是一个由两个氮原子处于邻位的二啧，其共振结构式如下: 实验表明，式中 n - n键基本上是单键，也就是更接近于 a式，因此式中 两 个 环 氮 原 子 应 该 都 是以: p z 杂 化 键 分 别 与 碳 原 子 相 连 的 。这 样 两 个 环 氮 原 子 第一章绪论 上都有较高的电子云密度，所以 哒啧分子的极化程度也较高，并且有很大程度 的缔合4 ) 哒啧是一个高沸点( 常压， 2 0 8 0c ) 的液体。 哒啧由 于受到氮原子诱导效应的 “ 。 ” 或“ y ” 的影响， 例如: 哒啧每个都只受到一种这种影响( 哒嗓的 3 一 位是 对n - 2 为“ 一 位 的 ， 4 一 位 是 对 n - 1 为 y 一 位 的 等 )， 因 此 哒 嗦 都 能 被 卤 素 亲 核 取 代 ， 且不能被浓碱水所分解。 上世纪 5 0年代研究就表明，哒嘻衍生物具有抗原虫、抗鞭毛虫及阿米巴 等多 种药 理活 性【5 .6 。 近年来国内 外 研究 表明 哒啧 类衍生 物除了 具有强 心降 压作 用以 外，还有很强的血小板聚集抑制作用和抗心力衰竭作用17 -9 1 o n a n n i n i 和 c o w o r k e r s 曾 报道 过， 哒啧酮类衍生 物呈现出 镇痛和消炎的 活 性 l o b ， 许多 含 有哒 啧环的化合物在早期就已用于临床药物，一些新型开发的药物也已投入商业生 产。如: 八 ， _八 _ _ _ 嚣 h n rn 夕剖n 飞驴刁 n , - 长效确肢 叫肠 m 洲 助哪”d a n m) 左曲 1 - 呕 少 ”框义多 必孺价丫印 n 血 a z a d 口肠 da v ron e 八 2 曰洲 口口心e 田叮p=区 ( gd o t o m c ) ( a xtm d a m ml m y ) m协印r 口 . ( a n a d 甲 r e a s o n 0 除医药方面外，哒嗦类化合物在农药方面也有广泛的应用， r o h m - h a a s公 司己 经报道了 哒啧酮 类化合物具有促 进植物生长的 功效 1 1 1 . 金桂玉等合 成了 一 系列新的哒啧酮类化合物，并通过药理活性实验证明 此类化合物对烟草花叶病 毒， 水稻纹枯病和小麦 锈病具有一定的 抑制作用1 2 -1 4 1 。 文献 报道一些 哒嗦酸 酷 类和酞 胺类化合物对小麦具 有良 好的 去雄作 用 1 5 - 1 6 1 。 上世纪8 0年代日 本日 产 工业公司在开发新的哒嗦酮除草剂的过程中，发现具有杀虫，杀蜗和保幼激素 活性的一系列化合物，并成功开发了 几个商业品种， 例如具有杀虫，杀蜗活性 的n c - 1 2 9 ( 哒瞒酮 ) ，具 有保幼 激素活 性的n c - 1 7 0 和n c - 1 8 4 1 0 第一章绪论 cha -d-hic-n汀 二 时 刀 侧 j 戈厂 ch - 0- 目 前许多含有哒r # 环的农药己经得到了 广泛的应用，如: 幽父 八产 n - c (ch b11 i ， ” “ 大一 尸 声 吧 一 n、 c h 5 0 4 - 0 -厂偏 c j f , a 0 毗姚 减 哒啼硫砚 ( 哒净松，杀业净)众d 恤.助;m o 闷 i -d ) 第二节部分哇类配体及其衍生物的配位化学研究进展 在刚性配体配位化学的 研究中，配体中给体基团的性质很大程度上决定或 影响着整个配体的性质。以各种杂环芳烃作为端基设计不同的配体来研究它们 配合物的组装规律是当今配位化学的一大主流，其中以 n原子为配位原子的各 类芳烃倍受青睐。一方面是由于 n原子与过渡金属原子具有较强的配位能力， 极易在常规条件下组装出各种目 标分子;另一方面，它们的配合物不仅结构新 颖，而且部分配合物在光学、电学和磁学等方面也具有一定的应用价值和发展 潜力。因此，这类配体配合物的研究成为化学、物理学、生命科学、材料科学、 信息科学等多 种学科交叉的 研究热点。 在含 n杂环芳环中， 毗哇、 三哇和苯并 三哇是比 较常见的简单的几种，而且这几种配体或衍生物的金属配合物与人类 生活及生命科学研究都有着息息相关的联系，因此，它们的配位化学有着重要 的 研究价值。 在这些研究中， 人们不仅探讨了试验结果中配合物的精美结构和 有趣的性质，而且更多关注了配合物的结构和性能间的关系，寻找着这些配合 物构筑过程中的影响因素，并试图通过合理的设计和调控组装出预期结构和性 能的配合物，以下简单综述一下近年来这方面的相关报道. 第一章绪论 1 . 2 . 1 毗哇类配体在超分子自 组装中的应用 毗哇类配体是一类较为复杂的多功能有机配体:一方面配体毗哇上的氮氢 键使体系中存在复杂的氢键，且氢键存在位置异构产生几种不同的构象另一方 面，呈弱酸性的氮氢键在一定条件下会离解释放出质子，从而使该氮原子也能 够参与 配位， 具有双配位点。 因此， 毗哇类配体是一类多功能配体比 单齿配体( 如 人 们普遍使用的毗睫类配体) 可以 带来更加丰富的自 组装化学。 毗哇类配体在超分子自 组装中可以形成 3种配位形式:单齿配位、双齿桥 联和双齿鳌合( 图 1 . 2 . 1 ) e 毗畦超分子组装体在催化、 仿生、 磁性、电 子转移 和光物理性质等方面具有潜在的应用价值 ，近年来受到广泛的关注。 众 nn - nl y 图 1 . 2 . 1 单齿配体 双齿整合 双齿桥联 1 . 2 . 1 . 1 简单的单毗哩配体在超分子自 组装中的应用 由单毗哇配体与过渡金属组装形成多核配合物具有丰富的结构和性质，已 引 起广泛的 关注 1 8 -2 0 1 . 反 应条件与中 心金属离子的 性质和参加配位的 毗哇 为 质 子化或去质子形式有直接关系。当毗哇以 质子化形式参加配位时，组装体内 通 常 产生 分子内 或分 子间 氢 键2 1 1 ; 而当 毗 哇以 去 质子形 式参加配位时， 毗哇 通常 作为 桥基配体， 相关的 毗哇桥联配合 物的 报道正逐 渐增加2 2 -2 5 1 . 利用毗哇 的 双 齿 桥 联 能 力 可以 构 筑 环 形 多 核 配 合 物， 研 究 最多 的 是由 直 线 型 的a g ( i ) 2 s -2 s 1 、 a u ( i ) 2 9 -s a t 、 c o ( i ) p i 和c u ( i 尹 5 3 9 1 与 桥 基 毗 哇 构 筑 m 3 ( 9 - r p z ) 3 型 环 形 三 核结构 ( 图 1 . 2 . 2 ) . 护笋、尸。 图1 . 2 . 2 m 3 ( w r 3 p z ) 3 型三核 环形结 构 第一章绪论 由于该类结构为平面构型，通过金属一 金属间相互作用可以形成柱状堆积结 构4 0 1 ， 荧光明 显增强。 此外， 增 加 毗哇 上烷基链的 长度， 就形成 六角 形的 柱状 液晶 4 1 4 2 1 。 d i a s 等还发 现， 该 体系还 有反 应活 性， 加入其他含氮 配体可 组装成 新 颖的 大 环 结构 4 3 4 4 1 .m a s p e r o 等 将3 , 5 一 二 取 代 毗 哇 与 c u ( c h 3 c n ) 4 1 ( b f 4 ) 在 碱 性 条 件 下反 应组 装 成 一 类 毗 哇 双 齿 桥 联的 四 核c u ( i ) 大环 超 分 子， 并 证明 对 烯 烃 环丙 烷 化反 应有 很 好的 催 化 活 性 4 5 1 。 1 . 2 . 1 . 2 双毗哇及多毗哩在超分子自组装中的应用 双毗哇和多毗哇由于其结构的 可设计性， 最近在超分子自 组装中受到重视。 双毗哇和多毗哇具有很多优点，其中 包括: 双毗哇和多毗哇配体可以 组装成 中性、单阳离子、双阳离子及多阳离子和单阴离子、双阴离子及多阴离子形式 的超分子组装体，因而可以设计各式各样的中性、阴离子或阳离子型的有限、 无限结构; 双毗哇和多毗哩配体同时具有氢键的 给体( n h ) 和受体( n ) 性质， 可 以 形成有效的氢键形式: 由 双毗哇和多毗哇配体组装 的 m( l ) n ( 阴离子) 客体 体系， n h ( 毗哇卜 o , n ( 阴离子 ) 氢键可以 起到稳定组装网络结构， 防止客体分子 去除后多孔组装结构的塌陷;双毗哇和多毗哇配体的构型可以 通过改变取代 基和间隔基来控制。 关于双毗哇及多毗哇配体在超分子自 组装中的应用研究，文献报道不多， 国外的研究主要集中在单齿配位和氢键组装上。 d o m a s e v i t c h等研究了 两种联 毗rt ( 4 , 4 - 联毗哇 和 3 , 3 , 5 , 5 一 四甲 基 一 4 , 4 一 联毗 哇 ) 的 氢键组 装【4 6 -4 7 1 及同 n i( i i ) . c u ( i i ) . c o ( i i ) . z n ( i i ) 和c d ( i i ) 形 成的 配 位网 络结 构 4 s -5 0 1 ， 可以 组 装成 具有多 种形式的 新颖的网 络结 构 ( 图 1 . 2 . 3 和图 1 . 2 . 4 ) , 一徽 攀 爸、价 图1 .2 .3 3 , 3 , 5 , 5 ， 一 四甲 基- 4 , 4 一 联毗哇 的氢键组装 图1 . 2 .4 3 , 3 , 5 , 5 ， 一 四甲基一 4 , 4 ， 一 联毗哇 和 c d ( n 0 3 ) 2 组 装的 两种二维网 络结 构 ( a ) 4 网 络 ; ( b ) 3 2 6 2 网 络 第一章绪论 综上所述，毗哇类配体在超分子自 组装中的应用研究己成为当代超分子化 学的重要分支。特别是发展的毗哇体系的 协同自 组装，不仅给毗哇类配体的 超 分子化学的发展注入了新的活力，而且为具有实用意义的功能超分子的研究展 示了诱人的前景。 在配位化学中，三哇及其衍生物可以同时包括毗哇和咪哇的配位模式，而 且显示着强的能力来连接着金属原子形成多核及高维的配位聚合物，这种强的 配位性质以及配体的相对容易合成使得三哇及其衍生物的金属配位聚合物己经 引 起 t 广 泛t 关 注 5 1 。 1 . 2 . 2 1 , 2 , 4 一 三哇类化合物的研究进展 i h - 1 , 2 , 4 一 三哇化合物自1 8 8 5年由j . a . b l a d i n首次合成以 来5 2 1 ， 含 1 , 2 , 4 一 三哇类的杂环化合物发展相当 迅速。 由 于全世界化学工作者合成了 大量 的 1 ,2 , 4 一 三哇化合物并发现此类物质含有各种各样的生物活性，所以在经历 了一百多年的历史之后，此类物质依然受到全世界有机合成、药物合成、含能 材 料 等 方 面 的 专 家 的日 趋 重 视 5 3 1 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哩的结构: 又/ zi 2./ 1 . 2 . 1 . 2 1 h - 1 ， 2 , 4 一 三嫂及 卜取代一 1 h - 1 ，2 , 4 - 三哇的合成 文献【5 4 1 报道了 利用甲 酞胺、甲 酸、 水合脐、 氨等合成 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇的 方法。 此外， 也可以 利用杂环化合 物合成 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇. 比 如: ( i ) 氧化 取 代的 1 h - 1 , 2 , 今 三哇;( 2 ) 服哇 和五 硫 化二磷 缩 合， 然后脱去经基; ( 3 ) 4 - 氨 基一 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇脱去氨基; ( 4 ) 氧化 1 ， 2 , 4 一 三哇 - 3 一 硫醇: ( 5 ) 1 , 2 , 4 一 三 哇- 3 - 狡酸脱狡等 5 5 -5 9 1 。1 一 取代的 1 , 2 , 4 一 三哇环的 合成主要有以 下四中 方法 6 0 . 6 习。 ( 1 )以n 一 甲 酞基- n 一 烃基阱和甲 酞胺为原料， 在高 温下进行缩合反应， 生成 第一章绪论 1 一 烃基一 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇。此反应产率较低。 r n hn hc ho + hc o nh，一 - - - 翻 卜 之 飞 nir ( 2 ) 在醇钠的 存在下，1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇和卤 化物发生亲核取代反应，生成 相应的 1 一 取代一 1 h - 1 , 2 , 4 - 三哇。此反应在有机合成中有广泛的应用。 na or n!r ( 3 ) 1 一 芳 基 氨基n c 和甲 酸反 应先生 成 3位被 经基 取代的 1 一 取代 1 h - 1 , 2 , 4 - 三哇中间体，然后在五硫化二磷的存在下将此中间体加热超过 2 0 0， 得到预 期的 1 一 芳基一 1 h - l , 2 , 4 一 三哇，此反应产率高。 oh 飞尸1晒 n沙、 _ _ _ _厂 丫 c n h n h c o n h ,+ h c o o h 一义 / n n i c n5 ( 4 ) 均三啧和三分子的取代麟的盐酸盐反应得到取代甲 酞胺膝的 盐酸盐中 间体，此中间体再和一分子均三嗦反应生成 1 一 取代一 1 h - 1 , 2 , 4 一 三哇类化合物。 孕1 白一 、 少 n n h r 3 nh,nhr-hci 一c n h t h c i 1 . 2 . 2 . 2 含 1 , 2 , 4 一 三嫂类化合物的应用: 2 0世 纪6 0 年 代， 荷 兰的n . v - p n lip n d n p h a n公 司 合 成了 威菌 磷， 这 是 人 类最早使用的 三哇农药。 第一个三哇类早田 除草剂三哇磺是1 9 7 5 年才开发出 来 阔 第一章绪论 ? - (n m 6z)2 喇c 2h , 、叭 0玛占 ah; p m 又l妇 。 2 . ， 威菌磷三哇磺 美国杜邦公司也对三哇类化合物进行了许多研究， 合成了 一些有活性的三 哇类化合物如下; 尹认 。津却 t -4 。叮 向邓 准 、 ， c ierhzchzc衬 c f 13 1 , 2 , 4 一 三哇类杀菌剂是所有杀菌剂中销售额最大的一类， 而戊哇醇又是三 哇类杀菌剂中销售额最高的一个品种。戊哇醇由拜耳公司研制，主要用来防治 小麦、花生、蔬菜、果树等作物上的多种真菌病害，具有活性高、持效期长等 特点，已 经在全 球 5 0多 个国 家 和 6 0种作物上取得 登记并 广泛使 用6 5 。 近年来，国外的化学工作者合成了以下含 1 , 2 . 4 一 三哇类的杂环化合物， 大都具有杀菌、 抗真菌等活性【6 6 -7 1 ) ，比 如以 下化合物: 第一章绪论 万f 。 伯 ，u。 l_ _ h ,c o 成一 关 长_1_ 六一“一b7 1 f _ 。 甲 少丈 y 中 u 1, 万 国内南开大学的陈文彬，金桂玉等也合成了大量的 1 , 2 , 4 一 三哇类杂环化 合物 【7 2 .7 3 1 。 其中， 部分 化合 物有很好的 杀菌活性， 尤其是对小麦锈病 有很好的 抑制作用。如: 七 ? i s a 3 a r 2 i s ai 3 一些三哇类化合物还具有植物生长调节活性，如德国 b a s f公司研制的缩 株 哇 、 甲 基 抑 霉 哇 等 7 4 1 。 缩株哇甲基抑霉哇 化学名为 4 - ( 4 - 氯苯基) 一苯基一 3 - ( i h - 1 , 2 , 4 一 三哇小基) - 2 一 丁醇 ( 4 - ( 4 - c h l o r o p h e n y l ) - 2 - p h e n y l - 3 - ( 1 h - 1 , 2 , 4 - t r i a z o l 小y l ) b u t a n - 2 - o l ) 由日 本的y o n g h i m i n于1 9 9 8 年等合成，具有较好的 植物生长调节活性 7 5 1 。 第一章绪论 氮哇类化合物是目 前抗真菌药物研究最为活跃的目 标类化合物之一， 克霉哇( c l o t r i m a z o l e ) 是第一个用于临床的氮哇类抗真菌药。 含 1 , 2 , 4 一 三 哇类药物的出现是抗真菌剂的里程碑7 6 1 。在众多的抗真菌药中以氟 康哇 ( i l u c o n a z o l e ) 的 评价 最高， 它是 双 三哇 类抗真菌 药， 其抗菌 谱广、 毒性低， 既 可 口 服又可静注给药，具有良好的药动学特性。在随后出现的 s a p e r c o n a z o ie , s c h 3 9 3 0 4 , s d z 8 9 - 4 8 5 , i c i 1 9 5 7 3 9等，其中以 含有叔醇结构的三哇醇类化合 物最为引 人注目 圈 。 /义f c h , oh n, j 付- 11-y ch 302 咕f f 总之，尽管 1 , 2 , 4 一 三哇类化合物已经有多年的发展历史，但是随着各国 化学工作者对关于 1 , 2 , 4 一 三哇的反应不断深入的研究以 及合成经验的积累， 三哇类化合物依然向 人们展示着巨大的潜力，在未来的数十年中 1 , 2 , 4 一 三哇 类化合物在农药及医药方面的研究将会有更加广阔的发展前景。 1 . 2 . 3 苯并三哇类化合物的研究进展 苯并三哇是含有不同配位齿数的简单哇类配体， 它在不同条件下与金属离 子配位时， 采取多种不同的配位方式， 且n原子易与各种过渡金属离子形成稳 定的配位键;中性或酸性条件下的 n h键可以与其它电负性较强的原子形成 n - h . . . x氢 键， 碱性条件下的n h键可以 如 质子形 成n - m ( 金 属离 子 ) 配位键; 配 体中的苯环单元在配合物中可以 通过n . . .n 作用进一步稳定整个配合物体系。此 外，苯并三哇和毗哇，都可以利用n h上活泼的h原子与卤代烃发生亲核取代 第一章绪论 反 应制备出 各 种衍生物配体。同 样它 们的衍生物可以 通过配位键、 氢键7 8 和芳 香体系的n . . . n 作用【7 9 1 与各种过渡金属离子组装出 各类超分子配合物。 这些配合 物 有的 不仅结构新颖， 还可能具 有 不寻 常的 光 8 0 】 电 8 1 】 和磁8 2 1 等性 质， 有 些配 合物还表现出明 显的抗腐蚀性能 8 3 1。 1 . 2 . 3 . 1 苯并三哇的合成 苯并 三哇的合成方法主要有以 下四 种【8 4 -8 6 1 ( 1 ) 邻苯二胺法，该方法由 于是在常压下进行反 应，故比 较常用。以 邻苯二 胺，亚硝酸钠和冰醋酸为原料，以一定的比例在低温下反应，经过滤，水洗， 重结晶得到苯并三哇。 na no, 一 一 一-， 弓卜 ac oh nhnii 买 ( 2 ) 邻硝基苯联法，将邻硝基苯脱和有机溶剂 在催化剂存在下高压加氢，即 得苯并三哇。最近，国内有人对此方法进行的改进，实现了在常压下利用邻硝 基苯麟合成苯并三哇，方法为:将氯化钱，水，以及邻硝基苯阱按一定比例混 合后，分批加入锌粉，回流后过滤， 滤液中加入饱和食盐水，冷却后析出苯并 三哇固体。 飞n f i n h 2 i z n - nh4 g 7 - r, o n o 2 ( 3 ) 苯并咪哇酮法， 高压下使苯并 咪哇 酮和亚硝酸 钠反应制备苯并三哇，由 于该法成本高，难以应用在工业生产中。 ( 4 ) 邻 硝 基氯 苯法， 将 邻 硝 基氯 苯 与 水 合 麟反 映， 得 到中间 产 物1 4 11 基 苯 并 三哇，然后可以采用多种还原方法进行还原得到苯并三哇。 n、丫|oh 厂飞 a n 月 j v h 还原 , , n o 2 绪论 1 . 2 . 3 . 2 第一章 苯并三嫂类化合物的应用 苯并三哇是 一类重要的 有机合成中间 体， 主 要应 用于水 质稳定剂8 7 1 ， 防 腐 剂fl it ， 光稳 定 剂 8 9 】 等领 域中 。 近年 来， 随 着大 量 具 有生 物活 性 的 含苯 并 三哇 类 化合物的发现，逐渐掀起合成大量含苯并三哇类化合物的浪潮，可以预测，在 未来的几年内，含苯并三哇类化合物的合成必将成为有机合成领域的研究热点。 苯并 三哇 化学己 经发展到 有广泛的 应用 和有 通用的 合 成方法 190 1 。 苯并 三哇阴 离 子是 个很容易 离去的 基团， 有好的 反 应 性和稳定 性9 11 。 例如在 下图 所示的 反 应 中，苯并三哇先与醛和胺发生一个缩合反应，得到一个含苯并三哇的胺，随后， 苯并三哇基被其他的 烷基所取代生成相应的 胺19 2 1 。 et oh -一一-.卜 rjna 一 h + 0代e r 十 r s r 2 卢n、 羚井、 1 9 9 4 年，波兰的j e r z y l . m o k r o s z 等人合成了 化学名为4 - 3 - ( 苯并三p f - 1 - 基 ) 丙 基 - 1 - ( 2 一甲 氧 基 苯 基 ) 呱 啧 ( 4 - 3 - ( b e n z o t r i a z o l - 1 - y l ) p r o p y l - 1 - ( 2 - m e t h o x y p h e n y l ) p i p e r a z i n e ) 的 化合 物， 并发 现此物 质具有对中 枢神经系统 疾 病有较 好的 治 疗作用 9 3 1 。 1尸 产、 h 3 c o 1 9 9 7 年， 意 大 利的a n n a s p a r a t o r e 等 人 合 成了 化 学 名 为 乙 氧基 】 一 苯基 一 苯并 三哇 ( 2 - 4 - ( d i a l k y l a m i n o a l k o x y ) p h e n y l 及其衍生物， 发现此类物具有很好抗动脉硬化症的 功效【9 4 1 2 - 4 - ( 二乙 基一 氨基 ) - b e n z o t r i a z o l e ) 的物质 第一章绪论 h , c h z c 气 一 j n - c h ,c h 3 2 0 0 0 年， 意 大利的g i u l i a n a b i a g i 等人将 取代的 邻硝基苯胺 与芳酞 氯 缩合， 得到的 中间 体经还原后再 在亚 硝酸 钠的 存在下合 环生 成了5 一 取代一 1 - ( 2 - 轻基苯甲 酞 基 关 苯并 三哇 ( 5 - s u b s t i t u t e d - i - ( 2 - h y d r o x y b e n z o y l ) - b e n z o t ri a z o l e s ) 类化合物， 发 现此系列 物质对开启人体内 钾离子 通道有 较好的 作用。 其 合成路 线如图 所 示 (9 5 1 。 r 丫 j谈 “ 。 份nh2 o a c “ 丫 - _ _ n 0 2 nee o -n h o h o y、/ 同 年， 乌克兰的l e v m. y a g u p o l s k i i 等人首次合成了 在医药、 农药及染料领 域中有重要应用的中间体: 1 位被三氟甲基取代的苯并三哇。 他们的合成路线如 图所示1 9 6 1 。 n、杯h、杯|cc13 近年来，在生物化学领域， 苯并三哇类化合物也得到了 应用。 2 0 0 3年， 美 国 的g io v a n n a s c a p in 等 人 发 现具 有 如 下 结 构的 化 合 物 对p t p i b ( 一 种 磷酸 酷 酶 ) 具 有 较 强 的 抑 制 作 用 9 7 1 . 1 .2 . 4 选题意义 由 于毗哇、1 , 2 , 4 一 三氮哇 和苯并三哇的n原子具有较强的配位能力，能 和多种金属离子配位，在强配位键、弱氢键和n . . .n 作用下组装出结构新颖和性 第一章绪论 能独特的各种金属配合物。以 它们为端基的各类衍生物配体的配合物也因此表 现出不同寻常的光、电、磁等性质，尤其是在催化和生物制药等方面有着潜在 的应用前景。虽然人们己经在这一研究领域取得巨大的进展，但是要想合理设 计并构筑出具有预期结构和性能的配合物仍然是一个挑战性的课题，因此在广 度和深度上进一步研究此类配体及其配合物结构和功能将具有重要意义。 参考文献 1 a . f . w i l l a m a s , c . f l o r i a n i , a . e . m c m e r b a c h ( e d s . ) ， p e r s p e c t i v e s i n c o o r d i n a t i o n c h e m i s t ry, v c h , w e i n h e i m , 1 9 9 2 . 2 s . j . l i p p a r d , j . m. b e r g , p r i n c i p l e s o f b i o i n o r g n i c c h e m i s t ry, u n i v e r s i t y s c i e n c e b o o k s , c a l i f o rni a ,