（有机化学专业论文）不对称偶氮化合物的合成、结构及其光控异构效应的初步研究.pdf

摘要 氢化偶氮苯及其衍生物是重要的精细有机化工原料及重要的有机合成中间体，可用于 染料工业、医药工业及用于制备相应的偶氮化合物，联苯胺类化合物等。偶氮化合物作为 一类重要的有机化工产品，可广泛用于染料、油漆、塑料、医药等众多工业部门，可广泛 用作分析试剂等。现代科技表明偶氮化合物还具有一系列特殊的性质，如二阶光学非线性、 电致变色性、光热敏感性和光电记忆性等。基于其重要性，我们对其进行了初步研究。 本论文主要由三部分组成。 第一部分：不对称氢化偶氮苯类化合物制备方法研究。该部分首先介绍了氢化偶氮苯 类化合物主要的制备方法。 第二部分：不对称偶氮苯类化合物制备方法研究。该部分主要介绍了以二芳肼为原料 通过氧化脱氢制备偶氮苯类化合物的方法。1 、我们以n b s 为氧化剂，吡啶为弱碱催化剂， 首次在离子液体中制各了不对称偶氮化合物。该方法与传统的方法相比具有操作简单、环 境友好等优点。2 、我们还研究了以t c c s i 0 2 作氧化剂对二芳肼进行脱氢制备不对称偶氮 化合物的方法。 第三部分：智能化光控药物释放系统的设计、合成以及应用。主要内容可分为以下几 个方面：1 、药物释放系统的发展现状( 引言) ；2 、智能化光控药物释放系统的设计；3 、 目标化合物的合成；4 、目标化合物在溶液中的光致异构效应；5 、小单层脂质体的制备及 表征；6 、光响应脂质体的制备及表征；7 、目标化合物组入脂质体后的光致异构效应；8 、 目标化合物在氯仿中的温致异构效应。 试验证明，我们设计、合成了一种新的光控异构偶氮化合物，可能作为新型的智能化 光控药物释放体系。该体系粒径分布在1 3 2 啪左右，可以考虑作为靶向试剂聚集在癌细 胞附近。而且该体系稳定性比较好，在紫外和可见光照条件下，不论是在氯仿溶液中，还 是在脂质体中均可发生顺一反异构的变化，且变化前后未发现脂质体有沉淀和变质现象。 因此，该体系有望作为药物控释系统被用于制药工业。 关键词： 氢化偶氮苯；偶氮苯；离子液体：药物释放体系；光致异构 a b s t r a c t h y d r a z o b e n z e n e sa l o n gw i t ht h e i rd e r i v a t i v e sa r e 嘶d e l yu s e d i n6 n ec h e m i c a l si n d u s t r y a n do f g a n i cs y n t h e s i ss u c ha sd y i n gm d u s t r y ，m e d i c a li n d u s t r ya n dp r e p a r i n gc o r r e s p o n d i n g a z o b e n z e n e s a z oc o m p o u n d sh a v ec a u s e dg r e a ti n t e r e s t i no r g a n i cs y n 也e s i s r h e ya r ew i d e l y u s e da sd y e sa j l da i l a l ”i c a l r e a g e n t s 0 p t i c a l 一s 、v i t c h i n ga n di m a g es t o r a g ec a nb em a d eu s i n g a z o b e n z e n el i q u i dc r y s t a lf l l m s r e c e n t ly ，m a n yn o t e w o m l ys t u d i e sh a v es h o w nt h a ts o m ea z o c o m p o u n d sp o s s e se x c e l l e n to p t i c a lm e m o r y a 1 1 dp h o t o e l e c 埘cp m p e r t i e s t h i sp a p e ri sm a i n l yc o n s i s t e do f t h r e ep a 竹s f i r s t ，r e s e a r c ho nh y d m z oc o m p o u n d s s i n c ea c t i v a 【e dn u o r o b e n z e n e s c a ne a s i l yb es u b j e c t t on u c l e o p h i l i cs u b s t i t u t i o nw i t h咖i n e s ， w eh a v es y n t h e s i z e das e “e so fu n s y m m e t r y h y d r a z o b e n z e n e s s c c o n d ，r e s e a r c ho na z oc o m p o u n d s t h ed e h y d r o g e n a t i o no fh y d r a z oc o m p o u n d s 1 d e h y 出o g e n a t i o no f h y 出a z oc o m p o u n d s i ni o n i cl i q u i du s i n gn b s ( n b r o m o s u c c i n i m i d e ) a s 锄 o x i d a n t ；2 p r e p a r a t i o no fn e wf a m i l i e so fa z oc o m p o u n d su s i n gt c c s i 0 2a sa no x i d a t i o n s y s t e m f i a l l y ，p r e p a r a t i o no fan e wp h o t o s e n s i t i v ei i p o s o m e s t h i ss e c t i o ni sm a i n l yc o n s i s t e do f e i g h tp a r t s 1 d e v e l o p m e n to ft h ed m gd e l i v e r ys y s t e m d s ) ；2 d e s i g n m e n to fd d s ；3 s ”t h e s i so ft h e a z o b e n z e n e d e r i v a t i v e s ； 4 。p h o t o i s o m e r i z a t i o ni nc h c l 3s o l u t i o n ；5 p r e p 啪t i o no ft h e s m a 儿u n i l a m e l l a rl i p o s o m e s ( s u v ) ；6 i n c o r p e r a t i o no fa z o b e n z e n e c o m p o u l l d 血t ol i p o s o m e s ；7 p h o t o i s o m e r i z a t i o ni nl i p o s o m e s ；8 e f 诧c to ft e m p e r a t u r eo nt h e c i s t o 一订a n si s o m e r i z a t i o ni nc h c l 3s 0 1 u t i o n i nc o n c l u s i o n ，w eh a v ed e s c 曲e da i l ds y n m e s i z e dan o v e lc h o l e s t e t 0 1d e r i v a t i v ec o n t a i n j n g a na z o b e n z e n em o i e t y i tc a l lb eu s e da san e wa 士l de f f e c t i v ep h o t o t r i g g e rm a t e r i a lp r q b a b i y w i ma i la v e r a g ed i a m e t e ro fa b o u t1 3 2m ，t h i ss y s t e mw a sq u i t es t a b l ee v e nt h o u 曲i tw a s i r r a d i a t e dw i t hu v1 i g h ta n dv i s i b l ei i 曲ta n e rt r a n s t o c i si s o m e r i z a t i o nf o rs e v e r a lt i m e s t h e r e f o r c ，i ti se x p e c t e dt h a tt h ep 佗s e n ts y s t e mw i l lb eap o t e n t i a lp h o t o t r i g g e rm a t e r i a lf o rt h e p h 姗a c e m i c a li n d u s 缸ya n dt h e 亡a r g e t i n gd r u gd e l i v e r ys y s t e m ( t d d s ) 七od e l i v e ra n t i c a n c e r d m g st ot u m o rt i s s u e 5 k e y w o r d s ：h y d r a z o b e i l z e n e s ；a z o b e n z e n e s ；i o n i cl i q u i d ；d d s ；p h o t o - i s o m e r i z a t i o n i i 第一章不对称氢化偶氮苯台成方法研究 第一章不对称氢化偶氮苯合成方法研究 第一节引言 氢化偶氮苯及其衍生物是重要的精细有机化工原料及重要的有机合成中间体，可用于 染料工业、医药工业及用于制备相应的偶氮化合物，联苯胺类化合物等【”。常见的氢化偶 氮苯一般都通过相应的硝基苯类化合物还原制备，因而产物结构对称。不对称的氢化偶氮 苯类化合物可以通过取代偶氮苯还原或通过相应的亲核取代反应制备。根据文献报道，氢 化偶氮苯类化合物的合成方法有很多种： 一、硝基苯的一步还原法【2 ：圹n 0 2 + s z n 州2 0 二、硝基苯的二步还原法【2 z 毋 葡萄糖 n a o h n a o h 广卜删- = ：) 鲨 也 i n a o h o 三、硝基苯的催化氢化法【2 】 岔+ s h ： 四、卤代硝基苯的还原口 p d ，c ，酵碱 3 0 1 2 0 = = r 乡一n h n h 乡 鼢甸 分n h 书 n y o 第一章不对称氢化偶氨苯合成方法研究 五、氧 六、活 ：未 守 z m _ 熹f 化偶氮萘的还原 4 】 g r 8 意 r d同 铲n 刖h b b b彳卧b， 栌n 刚旷飞夕 翁一h 识 姗书l 刚弋书 r = 一h ；一m e ；- e tx = - h ；一f ：一b r r 注：r = 一h ，x = 一h 时，反应条件为k m n 0 4 和f 存在下，d m f 中回流1 h 2 h 。 利用活化卤苯的亲核取代制备不对称氢化偶氮苯类化合物的报道甚少，且在室温条件 下需要三四天方能完成，收率仅为5 6 5 8 吼本论文用2 ，4 一二硝基氟苯与各种取代 的苯胼在d m s o 中通过亲核取代反应合成了一系列不对称的氢化偶氮苯类化合物。该方法 与文献报道的方法相比具有反应条件温和、反应时间短、后处理简便等优点。而且收率高 ( 9 3 9 8 ) 。 第二节不对称氢化偶氮苯合成 一、实验部分 ( 一) 、测试仪器及使用条件： 塑二至至翌整塾垡堡墨薹鱼壁互鲨婴堑 1 、熔点仪为k o n e r 显微熔点测定仪( 温度计未经校正) ； 2 、 i r 谱测定采用f t s 一4 0 g 型红外光谱仪； 3 、1 hn m r 谱测定用b r u k e r d p x 4 0 0 核磁共振仪( t m s 为内标) ； 4 、 元素分析用p e r 蚰n e l m e r 2 4 0 0 c h n 型仪。 ( 二) 、实验试剂： 卤代苯肼，甲基取代苯肼按文献方法制备【6 】； 2 ，4 一二硝基苯肼， 4 一硝基苯肼，苯肼和2 ，4 一二硝基氟苯及有关试剂，溶剂均为国产 市售分析纯，未做迸一步处理。 ( 三) 、反应原理： s 焉砦o ：2 0 6 0 u 2 o rr e 门u x ( 四) 、实验步骤： 一般步骤：在带有回流冷凝管和滴液漏斗的三颈瓶中加入1 】m 1 ( 0 0 1 1 m 0 1 ) 苯肼 和1 5 m 1d m s o 。室温和电磁搅拌下滴加用5 m 1d m s o 稀释的1 2 6 m 1 ( o o lm 0 1 ) 的2 ，4 一 二硝基氟苯，1 5 m i n 滴加完毕，继续搅拌1 5 m i n 终止反应( 反应过程经t l c 跟踪并确定终 点) 。加入2 倍体积的蒸馏水，有固体析出，抽滤，滤饼经乙醇、乙醚洗涤后干燥，用氯 仿进行重结晶。 二、结果与讨论 ( 一) 、溶剂对反应的影响 活化的卤苯与胺类化合物能进行亲核取代反应【7 - 9 】。本论文以2 ，4 一二硝基氟苯为反应 底物，以苯肼类化合物为亲核试剂在d m s o 中进行亲核取代，获得了很好的效果( t a b l e l ) 。 2 ，4 一二硝基氟苯与各种取代苯肼的亲核取代反应在d m s o 中进行的非常迅速、完全，且 收率离。而问二硝基苯与苯肼类化合物在d m s o 中不能直接发生反应【5 】，这就给我们提供 了两个方面的重要信息：第一，d m s o 作为一种非质子的强极性溶剂对f 一离子的离去有 眈州 n 一 卜 q 斗 n 一 n 第一章不对称氢化偶氮苯合成方法研究 极好的促进作用，从而有效提高了活化氟代苯的亲核取代活性，同时显示出溶剂对亲核取 代反应的重要影响。事实上，通过对比实验我们发现d m f 对本反应也有很好的促进作用， 产率均在9 0 以上，但产物在其中的溶解度太大不利于后处理；1 ，4 一二氧六环、氯仿、 苯等作溶剂也因未取得满意的效果而不被采用。第二，f 离子在非质子的强极性溶剂中 是一种优良的离去基团。由于取代苯肼的芳环上可以引入各种不同的原子和原子团，我们 合成了1 2 种不对称的氢化偶氮苯类化合物，其中3 b 、3 c 、3 e 、3 f 、3 h 、3 i 、3 j 和3 l 为 新化台物。这就提供了一种新的、快速有效的合成该类化合物的方法( t a b l e l ) 。 t a b i e l 、2 ，4 一二硝基氟苯与苯肼类化合物在d m s o 中进行亲核取代 制备不对称氢化偶氮苯 3 丑e 的合成在回流状态下进行；3 f 习j 的合成在油浴4 0 时进行；3 k q l 的合成在油浴6 0 时进行 ( 二) 、产物结构中一n h n h i 氢原子活性对反应的影响 在对产物不对称氢化偶氮苯进行hn m r 测试时，我们观察和跟踪到了n h n h ，中 的质子在不同氘代溶剂中的不同表现。以2 ，4 一二硝基一4 一氟氢化偶氮苯( 3 f ) 为例， 一n h 一键中的质子在氘代氯仿中的吸收出现在5 9 p p m ，而在氘代二甲贬砜中的吸收增至8 9 p p m ，变化幅度较大( 可达3 p p m ) ，而一般碳上的质子在这两种溶剂中的变化幅度均小于 l p p m ，这也从一个方面反映出了_ n h 一键中质子的活泼性。此外，当用重水对3 f 中 一n h n h 一中的质子进行交换时仅观察到了一n h 一键中活性质子的消失，而n h 上的活性质 子不消失。这一结果表明，_ n h 一上的活性质子与邻位上的硝基形成了分子内氢键，因而， 该质子既对重水表现出稳定性也对不同溶剂的影响表现出惰性。 4 第一章不对称氢化偶氮苯合成方法研究 _-h一 一 ( 三) 、化合物的结构表征数据 3 a ：2 4 一二硝基氢化偶氮苯：黄色针状晶体，收率9 7 ，m p ：1 1 9 1 2 0 ，i r ( k b r ) v c m ：3 3 3 7 ，3 1 1 0 ，1 6 2 5 ；1 h n m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 6 0 ( s ，l h ，n h ) ，9 1 6 ( d ，。，主2 ，5 h z ， l h ，a r h ) ，8 3 0 ( d d ，乒9 6 ，2 5 h z ，l h ，a r h ) ， 7 6 5 ( d ，= 9 6h z ，1 h ，a r h ) ，7 3 3 ( m ， 2 h ) ，7 0 2 ( m ，1 h ，a r h ) ，6 8 6 ( d ，= 7 9 h z ，2 h ，a r h ) ，5 9 9 ( s ，1h ，n h ) ；a j l a l c a l c d f o r c 1 2 h 1 0 n 4 0 4 ：c ，5 2 ，5 6 ；h ，3 6 8 ；n ，2 0 ，4 3 ；f o u n d ：c ，5 2 2 6 ；h ，3 3 0 ；n ，2 0 0 8 。 3 b ：2 ，4 一二硝基一27 一甲基氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 6 ，m p ：1 0 l 1 0 2 ；i r ( k b r ) v c m 1 ：3 3 3 8 ，3 1 1 2 ，2 9 2 8 ，2 8 5 7 ，1 6 2 6 ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 3 ( s ，1 h ，n h ) ，9 1 7 ( d ， 卢2 0h z ，1 h ，a r h ) ，8 2 9 ( d d ，。，一9 6 ，2 o h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 3 ( d ，j = 9 6h z ，1 h ，a r h ) ，7 1 8 ( m ， 2 h ，a r h ) ，6 9 4 ( d ，8 o ，l h ，a r h ) ，6 7 7 ( d ，i ，= 8 0 h z ，1 h ，a r h ) ，5 9 l ( s ，1 h ，n h ) ，2 _ 3 4 ( s ， 3 h ，c h 3 ) a n a l c 出c d f o rc 】3 h 1 2 n 4 0 4 ：c ，5 4 1 6 ；h ，4 r 2 0 ；n ，1 9 4 4 ；f o u n d ：c ，5 3 4 9 ；h ，4 o o ； n 1 9 5 8 3 c ：2 ，4 一二硝基一37 一甲基氢化偶氮苯：红色晶体，收率9 3 ，m p ：1 0 0 1 0 l ；i r ( k b r ) v c m 1 ：3 3 3 1 ，3 1 0 6 ，2 9 2 2 ，2 8 7 0 ，1 6 2 2 ；1 h n m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 3 ( s ，1 h ，n h ) ，9 1 6 ( d ，乒2 4 ，l h ，a r h ) ，8 2 9 ( d d ，乒9 6 ，2 4 h z ，l h ，a r h ) 7 6 5 ( d ，= 9 、6h z ，l h ，船h ) ，7 ，1 9 ( m ，l h ，a r h ) ，6 8 3 ( d ，。，= 7 6 ，l h ，a r h ) ，6 6 5 ( d ，j = 7 6 h z ，2 h ，a r h ) ，5 9 3 ( s ，1 h ，n h ) ， 2 3 3 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；a n a l c a l c d f o rc 1 3 h l j n 4 0 4 ：c ，5 4 1 6 ；h ，4 2 0 ：n ，1 9 4 4 ；f o u n d ：c ，5 3 5 4 ； h ，4 0 8 ：n ，1 9 6 1 3 d ：2 ，4 一二硝基一4 一甲基氢化偶氮苯：橙黄色晶体，收率9 4 ，m p ：1 0 1 1 0 2 ： i r ( k b r ) v c m 。：3 3 3 1 ，3 1 0 5 ，2 9 2 8 ，2 8 7 4 ，1 6 2 1 ；4 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 9 ( s ，1 h ， n h ) ，9 1 7 ( d ，t ，_ 2 4 h z ，1 h ，a r h ) ，8 2 9 ( d d ，j 妄9 6 ，2 4 h z ，1 h ，a r h ) 7 6 7 ( d ，= 9 6h z ，l h ， a r h ) ，7 ，1 2 ( d ，- 序8 0 h z ，2 h ，a r h ) ，6 7 6 ( d ，j 毫8 o ，2 h ，a 开i ) ，5 8 7 ( s ，1 h ，n h ) ，2 3 2 ( s ，3 h ， c h 3 ) ；a n a l c a l c d f o rc 1 3 h 1 2 n 4 0 4 ：c ，5 4 1 6 ；h ，4 2 0 ；n ，1 9 4 4 ；f o u n d ：c ，5 3 5 1 ；h ，4 0 2 ； n 1 9 6 6 3 e ：2 ，4 一二硝基一2 ，5 二甲基氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 5 ，m d ：1 9 3 1 9 4 ；i r ( k b r ) v c m ：3 3 3 7 ，3 1 1 0 ，2 9 2 8 ，2 8 6 3 ，1 6 2 5 ；hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 6 ( s ，1 h ， n h ) ，9 1 9 ( d ，2 4 h z ，l h ，a r h ) ，8 3 0 ( d d ，_ 9 6 ，2 4 h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 4 ( d ，= 9 6h z ，1 h ， a r h ) ，7 0 8 ( d ，乒8 0 h z ，1 h ，a r h ) ，6 7 6 ( d ，乒8 0 ，1 h ，a r h ) ，6 5 8 ( s ，1 h ，a r h ) ，5 8 2 ( s ，1 h ， n h ) ，2 2 7 ( d ，t 于2 8 8 h z ，6 h ，c h 3 ) ；a n a l c a l c df o rc 1 4 h 1 4 n 4 0 4 ：c ，5 5 6 3 ；h ，4 ，6 7 ；n ，18 5 4 ； f o u r l d ：c ，5 5 1 9 ；h ，4 3 7 ；n ，1 8 0 6 e 第一章不对称氢化偶氮苯合成方法研究 _ _ - _ _ _ _ _ _ 一一一 3 f ：2 。4 一二硝基一47 一氟氢化偶氮苯；黄色晶体，收率9 4 ，m p ：1 2 5 1 2 6 ；i r ( k b r ) v ，c m 1 ：3 3 2 7 ，3 d 9 9 ，1 6 2 3 ；1 hn m r ( c d c l ，4 0 0 m h z ) 6 ：96 0 ( s ，l h ，n hx9 1 7 ( d ，户2 8 h z ， 1 h ，a r h ) ，8 3 2 ( d d ，。，兰9 6 ，2 8 h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 6 ( d ，l ，= 9 6h z ，i h ，a r h ) ，7 0 2 ( m ，2 h ， a r h ) ，6 ，8 2 ( m ，2 h ，a r h ) ，5 9 2 ( s ，l h ，n h ) ；a n a l c a l c d 、f o rc 1 2 h 9 f n 4 0 4 ：c ，4 9 - 3 2 ；h ，3 1 0 ； n ，1 9 1 7 ：f o u n d ：c ，4 9 1 4 ；h ，29 2 ；n ，1 9 4 5 3 9 ：2 ，4 一二硝基一4 一氯氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 8 ，m p ：1 2 8 1 2 9 ；i r ( k b r ) v c m 。1 ：3 3 2 6 ，3 1 1 2 ，1 6 2 2 ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 9 【s ，1 h ，n h ) ，9 1 7 ( d ， 户2 4 h z ，1 h ，a r h ) ，8 _ 3 1 ( d d ，j 兰9 6 ，2 4 h z ，】h ，a r h ) ，7 ，6 0 ( d ，l ，= 9 ，6 h z ，1 h ，a r h ) ，7 2 6 ( d ，l ，釜9 2 h z ，2 h ，a r h ) ，6 8 0 ( d ，= 9 1 2 h z ，2 h ，a r h ) ，5 ，9 9 ( s ，1 h ，n h 7 xa n a l c a l c df o c 1 2 h 9 c l n 4 0 4 ：c ，4 6 6 9 ；h ，2 9 4 ；n ，1 8 1 5 ；f o u n d ：c ，4 6 3 9 ；h ，2 6 6 ；n ，1 7 4 6 3 h ：2 ，4 一二硝基一4 一溴氢化偶氨苯；黄色晶体，收率9 8 ，m p ：1 3 8 1 3 9 ；】r ( k b r ) v ，啪1 ：3 3 2 5 ，3 1 0 9 ，1 6 2 2 ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 8 ( s ，1 h ，n h ) ，9 1 7 ( d ，t ，2 4 h z ， 1 h ，a r h ) ，8 3 5 ( d d ，。，= 9 6 ，2 ，4 h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 0 ( d ，= 9 6h z ，1 h ，a r h ) ，7 4 0 ( d ，j 三8 8 h z ， 2 h ，a r h ) ，6 7 5 ( d ，j = 8 8 h z ，2 h ，a r h ) ，5 9 8 ( s ，1 h ，n h7 ) ；a n a l _ c a l c d f o rc 1 2 h 9 b f n 4 0 4 ：c ， 4 0 8 1 ；h ，2 5 7 ；n ，1 5 8 7 ；f o u n d ：c ，4 0 5 3 ；h ，2 3 8 ；n ，1 5 5 7 3 i ：2 ，4 二硝基一2 一氯氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 6 ，m p ：1 2 4 1 2 5 ；i r ( k b r ) v ，c m 1 ：3 3 4 8 ，3 1 1 d ，1 6 2 0 ；1 hn m r ( c d c l 3 4 0 0 m h z ) 6 ：95 7 ( s ，l h ，n h ) ，9 1 9 ( d ，户2 4 h z ， l h ，a r h ) ，8 3 3 ( d d ，j 三9 6 ，2 4 h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 0 ( d ，l ，= 9 6h z ，l h ，a r h ) ，7 4 0 ( d ，。，二7 6 h z ， 1 h ，a r h ) ，7 2 1 ( m ，l h ，a r h ) ，6 9 5 ( m ，1 h ，a r h ) ，6 8 4 ( d ，j 三8 4 h z ，1 h ，a r h ) ，6 5 0 ( s ，1 h ， n h ) a n a l c a l c df 酐c 1 2 h 9 c 1 n 4 0 4 ：c ，4 6 6 9 ；h ，2 9 4 ；n ，1 8 1 5 ；f o u n d ：c ，4 6 3 5 ；h ，2 6 1 ；n ， 1 7 8 1 3 j ：2 ，4 一二硝基一27 一溴氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 6 ，m p ：1 5 2 1 5 3 ；i r ( k b r ) v c m 。：3 3 7 7 ，3 1 1 3 ，1 6 2 1 ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 ：9 5 9 ( s ，1 h ，n h ) ，9 1 9 ( d ，三2 8 h z ， 1 h ，a r h ) ，8 3 3 ( d d ，乒9 2 ，2 8 h z ，l h ，a r h ) ，7 5 7 ( m ，2 h ，a r h ) ，7 2 6 ( m ，l h ，a r h ) ，6 8 7 ( m ， 2 h ，a r h ) ，6 5 1 ( s ，1 h ，n h ) ；a n a l c a l c df o rc 1 2 h 9 b 讣虬0 4 ：c ，4 0 ，8 1 ；h ，2 5 7 ；n ，1 5 8 7 ； f o u n d ：c ，4 0 5 1 ；h ，2 3 0 ；n ，1 5 ，4 9 3 k2 4 一二硝基一4 一硝基氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 7 ，m p ；1 9 9 2 0 0 ；i r ( k b r ) v c 盯1 ：3 3 1 0 ，3 1 1 6 ，1 6 2 l ；1 h n m r ( d m s o ，4 0 0 m h z ) 6 ：1 0 3 8 ( s ，1 h ，n h ) ，6 ：9 ，4 8 ( s ，1 h ， n h ) ，8 9 0 ( d ，j 三2 8 h z ，1 h ，a r h ) ，8 3 3 ( d d ，= 1 0 ，2 8 h z ，1 h ，删) ，8 1 0 ( d ，j 釜1 0h z ，l h ， a r h ) ，7 3l ( d ，乒9 2 h z ，2 h ，h ) ，6 9 2 ( d ，乒9 2 h z ，2 h ，心h ) ；a n a l 。c a l c d f o rc 1 2 h 9 n 5 0 6 ：c ， 第一章不对称氢化偶氮苯合成方法研究 4 5 1 5 ；h ，2 8 4 ；n ，2 1 9 4 ；f o u n d ：c ，4 4 7 8 ；h ，2 6 6 ：n ，2 1 3 0 3 i ：2 ，4 一二硝基2 ，47 一二硝基氢化偶氮苯：黄色晶体，收率9 8 ，m p ：2 5 0 2 5 】 ；i r ( k b r ) v c m 。：3 3 2 l ，3 1 0 5 ，1 6 1 5 ； 1 hn m r ( d m s o ，4 0 0 m h z ) 6 ：1 0 5 2 ( s ，1 h ，n h ) ， 8 ，9 2 ( s ，1h ，n h7 ) ，8 9 2 ( d ，。，_ 2 6 h z ，2 h ，a r h ) ，8 3 0 ( d d ，j 兰9 6 ，2 ，6 h z ，2 h ，a r h ) ，7 4 0 ( d ， 。卢9 6 h z ，2 h ，a r hia n a l c a 】c df o rc 1 2 h s n 6 0 8 ：c ，3 9 5 7 ；h ，2 2 1 ；n ，2 3 0 7 ；f o u n 出c ，3 9 5 0 ； h 2 0 0 ：n ，2 3 0 1 7 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 第二章不对称偶氮苯类化合物 制备方法研究 第一节引言 偶氮化合物作为一类重要的有机化工产品，可广泛用于染料、油漆、塑料、医药等众 多工业部门，可广泛用作分析试剂等”】。现代科技表明偶氮化合物还具有一系列特殊的 性质，如二阶光学非线性、电致变色性、光热敏感性和光电记忆性等 “】。因而引起了 人们的广泛兴趣。鉴于新型偶氮化合物的重要性，其合成方法日益受到人们的关注。偶氮 化合物的制备方法很多，其中氢化偶氮苯类化合物的脱氢是合成一n = n 键的有效途径之一。 现就氢化偶氮苯类化台物的脱氢方法简介如下： 一、次溴酸钠脱氢 舯肝囝 二、用乙醇钠脱氢( ” 巧 卜州h 一巧飞 园园 n a o b r e l o n a 三、用铁氰化钾在氢氧化钠碱性介质中脱氢 枷删 24 6 一( t c 4 h 9 ) c 6 h 2 0 h 毋n 刊书 矿卜8 k 3 【f e ( c n ) 6 ，n a o h 四、用过氧化氢在氢氧化钠碱性介质中脱氢 1 6 四、用过氧化氢在氢氧化钠碱性介质中脱氢 1 6 8 弋= 2 铲n 剐吲 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 一 q o 刊洲h h n h 崔景一刊：n 酞- 州h ，0 五、醋酸铅也可用于脱氢 1 7 j 似掣炮 p b ( o a c ) 4 c a c 0 3 r t 1 h 六、利用铜和硝酸反应生成的氮氧化物脱氢【1 8 】 i 硒 詈嘶悯鞠 七、相转移催化法也是合成偶氮化合物的途径【饽 诊哟旦分n 刊旬 八、次氯酸钠溶液的氧化脱氢【2 0 1 删垂三= 纛州篡三n 弋n h n h c o o e l 忒器流 n _ n c o o e t 九、碱性溶液中的氧化脱氢2 似兰愆掣 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 十、n b s 一吡啶体系脱氢 2 2 肛 o 十四、氧化汞脱氢【2 6 】 c h 3 c h 2 n h n h c h 2 c h 3 十五、氧化银脱氢【2 7 n h i n h p h n = n p h p 塘删芝芟。 堕吐沪，舻可“1 p h e 一= n 、e p h b h 2 0 a 9 2 0 1 0 c 呻+ n h 2 n h n b s i l r d n 0 2 o ：n c ：一n n 4 n 0 2 。器0 2 n 弋n 咖 o rr e 玎u 1 3 r 3 r 3 ( 四) 、实验步骤： 一般步骤：在5 0 m l 圆底烧瓶中加入5 m l 离子液体，搅拌下加入0 0 1 m m o l 不对称 氢化偶氮苯和o 5 m l 吡啶，待固体全溶后一次性加入o 0 2 m m 0 1n b s ，t l c 跟踪。反应结束 后，溶液用乙酸乙酯萃取( 3 1 0 m 1 ) ，合并有机层，水洗( 3 1 5 m 1 ) 至中性，分出有机 层，用无水n a 2 s 0 4 干燥过夜。过滤除去n a 2 s 0 4 后，旋转减压蒸出乙酸乙酯，残余物经 真空干燥可得到目标产物4 a 4 l ，经柱色谱( 展开剂为环己烷：氯仿= 3 ：1 ) 分离后产率 可达到9 l 9 4 。分出的离子液体于1 0 0 烘1 2 h 后，可重复使用3 4 次，且对产率 无大的影响。 跨 一 譬 够 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 三、结果与讨论 ( 一) 、产物结构的多样性 我们采用的不对称n ，n 氢化偶氮苯中的r 基分别为烃基、卤素和硝基，与通过芳 香族重氮盐偶联反应制备的偶氮化合物相比，产物结构具有多样性，尤其产物4 k 和4 l 中分别连有三个硝基和四个硝基，这种结构的偶氮化合物用偶联反应很难得到。虽然 n e u m a n n ，w i l h e l m p 等人利用芳香族重氮盐的偶联，成功合成了一系列不对称的新型偶 氮苯 5 2 】。但此方法用乙氰作溶剂，且还要用到金属络合物。所以，不但会对环境造成污 染，而且不易操作，产率也不高，只有1 4 一8 5 。而我们用自制的不对称n ，n 氢化 偶氮苯为原料，首次在离子液体中用n b s 作氧化剂，快速、高效地合成了1 2 种不对称的 偶氮苯( t a b l e 2 ) ，产率在9 1 一9 4 。实验表明，我们采用离子液体作溶剂，由于它无 毒、蒸气压低，且可促进反应进行，能够重复使用，所以，与传统方法相比，该法具有反 应条件温和、反应时间短、所用仪器简单、产率高、对环境友好等优点，不失为制备不对 称偶氮化合物的好方法。 t 妯l e2 p r e p a r 撕o no f u n s y m m e 研ca z oc o m p o u n d si n b m i m 】【b f 4 】a tr o o mt e m p e r a t u r e 曼堕一。，里! 墨j 。一一曼! 。坠+ 1 1 唑塑1 9 ，! 粤! ! ! 望 班! 坦( 塑) 6 l o b fhhh4 4 j 舛 1 1 hh n 0 2 h54 k 9 3 1 2 n 0 2 h n 0 2 h54 l 9 1 8 i s o l a t e d “e l d s ( 二) 、产物的红外光谱 在不对n ，n 一氢化偶氮苯的i r 谱中，均有较明显的n h 吸收峰( 3 3 0 0 c m 3 5 0 0 c m 一) 为氢化偶氮类化含物n h 的吸收；而在脱氢反应后目标产物4 a 4 i 的1 r 谱中，可明显看 到该峰消失，相应的在1 4 3 0 c m 一一1 5 5 0c m 。1 处出现一谱带，为n = n 的伸缩振动频率。从 粥驯卵州兜粥粥兜 如北她甜北盯吣扑“ 3 2 3 2 2 5 5 4 4 h h h h 叫h h h h h h h 叫h f a 卧h h h 叫h h h h h h h 州h h 洲h h h a 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 而证明，用此方法我们成功合成了纯度较高的目标产物4 a 4 l 。 ( 三) 、溶剂的回收再利用 溶剂能否回收再利用是“绿色化学”关注的藿要内容。因此，我们考察了反应介质 【b m i m 】b f 4 的回收及其重复使用性能。在反应结束并萃取出产品后，我们对此离子液体 做了简单处理，即将此含水的离子液体在烘箱中1 0 0 条件下干燥1 2 小时，然后考察了 它们在不对称氢化偶氮苯脱氢反应中的重复使用性能，结果列于t a b l e3 t a b i e3 r e u s a b i l i 够o f b m i m b f 4t o g e t h e rw i t ht h ec a t a l y s tu s i n gc o m p o u i l d 3 aa st h em o c l e ls u b s t r a t e 一熙曼望坐 上堕型韭旦嫂。生生里卿璺! ! 塑婴旦。熊 19 3 9 6 29 09 4 3 8 5 9 5 48 0 9 3 由t a b l e3 中的数据可以看出，此离子液体经过四次重复使用后，产物的收率并没有 明显降低，说明此氧化脱氢体系只需经过简单处理即可重复使用，并且重复使用性能良好， 反应产率不会受到明显的影响。 ( 四) 、反应机理 我们推测反应的历程可能为自由基历程 r + o ：鑫洲苷+ 一+ 缈：务苷码 唾+ 。甚码一。：甚n 苷如+ 嘻 第二章不对称偶氮苯类化合物制备方法研究 ( 五) 、化合物的结构表征数据 4 a ：2 ，4 一二硝基偶氮苯：桔红色晶体，m p 1 1 3 1 1 4 ；1 r ( k b r ) u c m ：3 1 0 4 ，1 6 0 8 ，1 4 4 5 ； 1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 p p m ：8 8 4 ( d ，= 1 2 h z ，1 h ，a r h ) ，8 5 5 ( d d ，= 8 8 h z ，l h ， a r h ) ，8 0 0 ( d ，= 8 oh z ，2 h ，a r h ) ，7 8 4 ( d ，= 8 8h z ，l h ，a r h ) ，7 6 l ( m ，3 h ，a r h ) a n a l c a l c df o rc 1 2 h s n 4 0 4 ：c ，5 2 9 4 ；h ，2 9 6 ；n ，2 0 5 8 ；f o u n d ：c ，5 2 6 5 ；h ，2 8 8 ；n ，2 0 ，1 4 4 b ：2 ，4 一二硝基一2 甲基偶氮苯：桔红色晶体，m p 1 4 8 1 4 9 ；i r ( k b r ) u c m 。：3 1 1 0 ， 2 9 2 8 ，2 8 6 3 ，1 6 0 5 ，1 4 7 0 ； 1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 m h z ) 6 p p m ：8 8 8 ( d ，了= 1 2 h z ，1 h ，a r h ) ， 8 5 3 ( d d ，= 8 8 ，1 2 h z ，1 h ，a r h ) ，7 8 1 ( d ，= 8 8h z ，1 h ，a r h ) ，7 6 8 ( m ，1 h ，a r h ) ，7 5 1 ( d ， ，= 7 6 h z ，1 h ，a r h ) ，7 4 1 ( d ，= 7 6 h z ，1 h ，a r h ) ，7 - 3 0 ( m ，1 h ，a r h ) ，2 7 8 ( s ，3 h ，c h 3 ) a n a l c a l c d f o rc t 3 h l o n 4 0 4 ：c