（有机化学专业论文）含硅混合三烃基锡化合物的合成和结构表征.pdf

摘要 摘要 许多三烃基锡化合物具有一定的生物活性，并且其活性大小随着锡原子上烃 基或配体的不同而变化。为了迸一步研究和探讨含硅混合三烃基锡化合物的合成 方法和反应条件，本论文设计并合成了以下9 个新的含硅混合三烃基锡化合物， 并通过i r , 1 h n m r , ”c n m r 对中间体和目标化合物进行了结构表征。 ( 1 ) ( m e 3 s i c h 2 ) b u 2 s n c i ( 2 ) ( m e 3 s i c h 2 ) c y 2 s n b r ( 3 ) ( m e 3 s i c h 2 ) 2 b u s n c l ( 4 ) ( m e 3 s i c 1 2 ) 2 c y s n c l ( 5 ) ( m e 3 s i c h 2 ) 2 c y s n o c o a r 其中a t = - - c 6 h 4 一h ，一c 6 l - h - f - p , c 6 i - h - c l - - o ，一c 6 h 4 - n 0 2 - p ，一c 6 i - h - n 0 2 - m 。 实验结果表明，对于含不同烃基的混合三烃基锡化合物可以采用不同的方法 合成。采用盐酸取代法合成含硅混合三烃基卤化锡的方法路线较长，总产率不高， 但目标化合物的纯度高，后处理简单；由二烃基二卤化锡与格氏试剂反应的直接 合成法路线短，产率较高，但目标化合物的纯度较低，含有少量的四烃基锡。因 此在实际工作中可以根据不同的要求采用不同的方法来合成所需要的含硅混合 三烃基卤化锡。 本文通过采用不同的方法来合成含硅混合三烃基锡化合物的研究，丰富了有 机锡化学的内容，为寻找最佳途径合成有机锡化合物做了一些探索性的工作。 关键词：含硅混合三烃基锡化合物：合成；结构分析 a b s t r a c t a b s t r a c t m o s to ft d a l k y t i nc o m p l e x e sh a v eb i o l o g i c a la c t i v i t y , a n dt h e i ra c t i v i t yw i l lb e c h a n g e dw i t l ld i f f e n c eo fa l k y lr a d i c a la n dl i g a n d i no r d e rt of u r t h e rs t u d ys y n t h e s i s m e t h o d sa n dr e a c t i o nc o n d r i o n so fm i x e dt r i a l k y l t i nc o m p o u n dc o n t a i n i n gs i l i c o n , 9 n e wc o m p l e x e s c o n t a i n i n gs i l i c o nw e r es y n t h e s i z e d t h e i r s t r u c t u r e sw e r e c h a r a c t e r i z e db yi r 、hn m r 、1 3 cn m r ( 1 ) ( m e 3 s i c h 2 ) b u 2 s n c l ( 2 ) ( m e 3 s i c h 2 ) c y ：s n b r ( 3 ) ( m e 3 s i c h 2 ) 2 b u s n c i ( 4 ) ( m e 3 s i c h 2 ) 2 c y s n c i ( 5 ) ( m e 3 s i c h 2 ) 2 c y s n o c o a r a r = - 一c 6 h 4 h ，- c 6 h 4 - f - p , 一c 6 h 4 一c i o ，一c 6 1 - 1 4 - n 0 2 - p ，一c 6 f h - n 0 2 一m t h ee x p e r i m e n tr e s u h ss h o wt h a t ，f o rm i x e dt r i a l k y t i n c o m p o u n d sw i t h d i f f e r e n ta l k y lc a l lb es y n t h e s i z e db yd i f f e r e n tm e t h o d s ，i th a sl o n g e rs y n t h e s i sr o u t e s a n dl o w e rt o t a ly i e l du s i n gc o n c e n t r a t e dh y d r o c h l o r i ca c i d ，b u tt h ep u r i t yo f t h e t a r g e t c o m p o u n d si sh i g ha n dp o s t - p r o c e s s i n gi ss i m p l e ；i th a ss h o r t e rs y n t h e s i sr o u t e sa n d h i g h e ry i e l du s i n gt h er e a c t i o no fd i o r g a n o t i nd i c h l o r i d e sa n dg r i g n a r dr e a g e n t s ，b u t p u r i t yo ft h et a r g e tc o m p o u n di sl o w e ra n di tm a yc o n t a i nas m a l la m o u n to f t e t r a o r g a n o t i n s ow ec a ns y t h e s i sm i x e dt r i a l k y t i nc o m p o u n d sc o n t a i n i n gs i l i c o n a c c o r d i n gt od i f f e r e n tm e t h o d s i nt h i s p a p e r , u s i n gav a r i e t yo fd i f f e r e n t m e t h o d st o s y n t h e s i z em i x e d t r i o r g a n o t i nc o n t a i n i n gs i l i c o nm a ye n r i c ht h es t u d yo fo r g a n o t i nc h e m i s t r ya n df m d o u tt h eb e s tw a yt os y n t h e t i co r g a n o t i nc o m p o u n d sh a sd o n es o m ee x p l o r a t o r yw o r k k e y w o r d s ： m i x e dt r i a l k y t i nc o m p o u n d sc o n t a i n i n gs i l i c o n ；s y n t h e s i s ；s t r u c t u r a l a n a l y s i s 1 1 1 独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得直昌太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 学位论文作者签名c 手鼽铷易签字嗍叩缈月叶日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌苤堂有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权直昌太堂可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究 所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学雠文储躲徐狍导师虢8 签字日期：1 年朋砷签字日期：2 沙7 年 第1 章绪论 第1 章绪论 有机锡化合物作为一类重要的金属有机化合物已经得到人们的重视，而在 有机锡化合物中，三烃基锡化合物( p 3 s n y ) 因具有独特的生物活性和结构特征， 而成为有机锡化学研究的一个热点。它们可以广泛用做杀菌剂i lj 、除螨剂和具有 治疗各种炎症、心血管【2 】以及结核【3 】等疾病的生物活性，近年来人们还发现一些 三烃基锡化合物表现出良好的抗肿瘤活性1 4 , 5 】，此外，它作为一种路易斯酸可用 于不对称合成中的试剂、催化剂、助催化剂【6 】。人们一般将三个烃基结构相同的 三烃基锡化合物称为单一的三烃基锡化合物，如三个烃基结构不同，则称为混 合三烃基锡化合物。三烃基锡化合物的生物活性主要与烃基r 有关，配体具有 协同作用。下面对三烃基锡化合物的研究及应用现状做一个简单回顾。 1 1 三烃基锡化合物烃基的生物活性及应用 1 1 1 单一的三烃基锡化合物的生物活性及应用 许多单一的三烃基化合物具有较高的生物杀伤活性，主要应用于杀菌、杀 螨和防污涂料等。如三甲基锡化合物具有很高的杀虫活性；三丙基锡、三丁基 锡和三苯基锡化合物具有高度的杀真菌和杀细菌活性，例如b a u l 等人【7 i 合成了一 系列三丁基锡化合物及三苯基锡化合物，进行结构表征并对其进行杀虐蚊幼虫 活性测定，发现邻位取代基衍生物对幼虫具有更高的杀灭活性，且相似类型的 化合物对不同种类的幼虫杀灭活性相差较大，这进一步证实了三烃基锡化合物 对虐蚊幼虫的杀灭活性与化合物的类型及幼虫的种类有关【8 】。其后其他学者【9 ，1 0 l 也合成了一系列化合物并对其做生物活性测试，也得到了同样的结果。三丁基 锡化合物，特别是它的氧化物和苯甲酸盐，应用于工业循环水防微生物分泌物 的附着，也可以用来阻止水基乳胶漆发生霉变：若用季铵化合物来增进有机锡 化合物的活性，对格兰氏( g r a l l l ) 阳性细菌的杀伤非常有效i l ”。此外一些单一的 三烃基锡化合物具有较好的抗肿瘤活性。如i l2 j 三丁基锡化合物( t r i b u t y t i n , t b t ) 、 三苯基锡化合物( t d p h e n y l t i n , t p t ) 和三甲基锡化合物( t r i m e t h y l t i n ，t m t ) ，这 第1 章绪论 三种三烃基锡化合物可通过不同的细胞内信号转导通路诱导肿瘤细胞凋亡。 虽然低碳三烃基锡化合物显示出较高的杀伤活性，但由于它对许多植物的 高毒性而未能广泛应用，因而人们将目光转向含碳原子数较多的有机锡化合 物。2 0 世纪6 0 年代，三苯基醋酸锡p h 3 s n o o c c h 3 以商品名为b r e s t a n 被 h o e c h s t 公司最先推入欧洲市场，用作杀真菌剂、防止马铃薯晚疫、甜菜褐斑 等病。此后，三苯基氢氧化锡( 商品名为d u - t e r ) 被p h i l i p s d u p h a r 推向市场，它 类似于三苯基醋酸锡的活性，为美国环保局登录为土豆、甜菜、栗子的杀真菌 剂。这两种产品对一些昆虫显示出强的抑食效果，即使在药毒量尚不致死的浓 度下，也能抑制蝇虫的繁殖。1 9 6 8 年美国d o w 化学公司推出三环已基羟基锡( 商 品名为p l i c t r a n ) ，可以防治多种植食螨类，主要用于苹果、梨、柑橘果树等， 但在其后的动物试验中，发现它对雌性动物的怀孕有致畸效应，现已停止使用。 1 9 7 8 年以后，德国b a y e r 公司推出的p e r e p e l ( - 一- - 环已基三唑锡) 、日本农药株式 会社推出的氯丙锡( c 3 h 7 ) 3 s n c l 等已陆续进入农药市场。这些化合物最大的优点 是它们对非目标的生物低毒、对一些害虫不产生抗药性、低浓度高效应，并且 在环境中易转化成无毒的无机锡化合物。 据文献报道i 】，有机锡化合物的生物活性主要由与s n ( i v ) 相连的有机基团 的数目和种类决定。- - - 此 r 3 s n ( i v ) + 的衍生物对中枢神经系统有强的破坏作用， 在含 9 3 s n ( ) 】+ 的系列化合物中，低碳烃基( 如甲基、乙基) 具有很高的毒性，而 从丙基( p r ) 到辛基( o c ) 毒性迅速减弱，三辛基锡化合物几乎没有任何毒性。 在工业上，早期的防污涂料是以氧化亚铜为主的无机涂料，但此类涂料防 污期短，且存在氧化亚铜对船体的铁和铝壳的电化腐蚀。6 0 年代后发现三烃基 锡化合物比氧化亚铜具有更高的生物杀伤活性【1 5 , 1 6 】。第一代的有机锡防污涂料主 要有三丁基氧化锡( t b t o ) 、三苯基氟化锡( t p t f ) 、三丁基锡硫化物( t b t s ) ，防 污效果可达2 3 年。但这类的有机锡防污涂料对海洋污染严重，影响海洋生态环 境，甚至还会使得海洋生物发生遗传变异。近年r 来【1 7 1 人们研究发现有机锡聚合 物是良好的海洋防污材料。有高效低毒，低环境污染的优良特性，这引起了许多 科学家的重视和兴趣我国在甲基丙烯酸三丁基锡酯共聚物合成以及海洋防污 涂料方面的应用做了大量工作，对共聚活性和有机锡单体的关系作了进一步的 探讨。发现有机锡单体能与多种烯类单体进行共聚，其共聚物由于烯类单体的 引入，可改善其机械性能和成膜性，另一方面由于有机锡单元在链结构中的序列 分布变化，使其在海水环境中水解，释放有机锡基碎片的速率得到控制。这使得 2 第l 章绪论 有机锡单体与其它烯类单体的共聚研究具有实际意义。 由于毒性较强，三烃基锡化合物以i i i 在催化方面应用较少。目前通过对合 成工艺的改进，减少了对催化剂用量及对催化剂的循环使用，三烃基锡化舍物 作为催化剂正受到人们关注【1 8 】。a n 舀o l i n i 等人1 19 】将三烃基锡对乙烯基苯甲酸酯 与苯乙烯及1 ，4 二乙烯基苯共聚，合成了三烃基锡树脂羧酸酯化合物，并测定 其催化活性，结果表明，三苯基锡树脂类化合物的催化活性与上述三苯基锡化 合物的催化活性相当，并且催化剂易回收重复使用。另据报道【2 0 】，在乙酸异戊 酯的酯化反应和乙缩丁醛的缩醛反应中，应用低毒的含硅有机锡化合物- - - - 甲 基硅基亚甲基】氯化锡、双三 三甲基硅基亚甲基】氧化锡、- - 7 , 基二甲基硅基亚 甲基1 氯化锡三种单一的三烃基锡化合物为催化剂，发现三种化合物均有较好的 催化活性。 1 1 2 混合三烃基锡化合物的生物活性及应用 混合三烃基锡因具有不同的烃基而显示出不同的生物活性和结构特征，因 此比单一的三烃基锡化合物应用更为广泛，目前人们对它们研究日趋活跃。它 们被广泛用作防腐剂及防污涂料；在医药上因它具有抗肿瘤活性而得到关注一 丑】；在农业上主要作为高效的杀菌剂和杀螨剂。如环戊基二苯基锡衍生物对大 肠杆菌和绿脓杆菌均有较强的抑制作用，甲基二环已基锡衍生物兼具有一定的 杀螨、杀菌活性【2 3 1 。 在对b c y 3 n s n x 类化合物进行研究中，发现杀虫、杀菌活性随n 的变化而 变化，当n = 2 时，这类化合物同时兼有很高的杀螨、杀菌活性 2 4 乃j ，在对 c y n p h 3 。s n o h 研究表明，随n 的不同，其杀菌和杀螨活性呈规律的变化，即从 0 到3 时杀菌活性住逐渐降低，而杀螨活性则逐渐加强。 1 1 3 含硅基团的三烃基锡化合物的生物活性及应用 1 9 8 6 年，t a c k e r 报道了托尔克的有机硅类似物s i l a - t o r q u e ( 硅托尔克) 【( p h m e 2 s i c h 2 ) 2 s n 2 0 ，该物质具有一定的杀螨活性，同时发现其氯化物( p h m e 2 s i c l i e ) 2 s n ) 3 s n c l 也有类似活性。因此，人们以硅托尔克为先导化合物，合成和筛选 了一系列含硅有机锡化合物，其结构式为( 1 王n m e 3 。s i c h 2 ) 3 s n y ( 其中y 为氯、羧基、 硫代磷酰基，含氮杂环等；n = 0 - 2 ：r = m e ，p h ，p h c h 2 ，c 2 h 5 和唾吩基等) 。经 第1 章绪论 过研究发现，在含硅三烃基衍生物中，硅原子取代基越小，生物活性越高【2 6 2 7 ， 其杀螨活性顺序如下： ( m e 3 s i c h 2 ) 3 s n y = ( e t m e 2 s i c h 2 ) 3 s n y ( p h m e 2 s i c h 2 ) 3 s n y ( p h z m e s i c h 2 ) 3 s n y 当苯基为2 时，化合物的杀螨活性基本上为零1 2 8 l 。 母昭德【2 9 1 等人将三烃基锡与二茂铁甲酸结合在一起，合成含硅三烃基锡二 茂铁羧酸酯衍生物，研究硅原子上取代基对生物活性的影响，结果表明该类化合 物生物选择性很高，对某些虫类也有较好的杀灭作用。在对化合物 ( m e 3 s i c h 2 h p h s n i 和( m e 3 s i c h 2 ) p h 2 s n i 的研究发现随着( m e 3 s i c h 2 ) 3 s n c l 的含硅 烃基m e 3 s i c h 2 逐步地被苯环取代，其杀螨活性逐步降低，而其杀菌活性则逐步 增加【。 1 2 三烃基锡卤化物的合成方法 三烃基锡化合物的合成一般是先合成三烃基卤化锡，再与其它配体反应，合 成三烃基锡衍生物。 1 2 1 单一的三烃基卤化锡化合物的合成方法【3 1 l 单一的三烃基锡化合物的合成方法主要有重分配法、卤素取代法、直接合 成法和格利雅试剂法等四种。 ( 1 ) 重分配法也叫k o c h e s h k o v 法： 3 r 4 s n + s n c l 44 r 3 s n c l 以四烃基锡同四卤化锡为基本原料，根据二者比例不同，可得到三、二、 单烃基卤化锡。此法还可以使用g e c h 代替s n c h ，使用这个反应制各b u 3 s n c l 和e t 3 s n c l 的时候能够得到很高的产率。 例如1 3 2 1 将四苯基锡溶于1 2 矿的溶剂油中，滴加四氯化锡，反应温度控制在 l i o c 1 1 6 c ，得三苯基氯化锡。 ( 2 ) 卤素取代法： r 4 s n + x 2i 垂鸯- r ，s n c i + r x 在低温条件下，等摩尔比的四烃基锡和卤素x 2 可得r 3 s n x ( x = c 1 ，b r , i ) ， 一般情况下用b r 2 反应比h 更迅速，操作又比c 1 2 更简单。 例如【3 3 1 在四丁基锡中滴入单质溴的甲醇溶液，得三丁基锡溴化物，产率达 4 第1 章绪论 8 0 。 b u i b u s n b u i b u b h m e o h o r i b u s n b u i b u ( 3 ) 直接合成法： 3 c 6 h 5 c h 2 c i + 2 s n j 坚) - + ( c 6 h 5 c h 2 ) 3 s n c i + s n c l 2 叫沉 三苄基氯化锡是由烃基氯化物直接和金属锡反应生成，这是直接合成三 烃卤化锡的唯一的例子。 格利雅试剂或烷基铝试剂同四卤化锡反应： 3 r m g x + s n x 4 。r 3 s n x s n c t 4 + r 3 a i + r 1 s n c i + a i c l 3 以化学元素计量反应时，实际上得到一、二、三、四烃基锡化合物的混 合物，仅少数情况下，如烃基基团体积较大，由于空间位阻的影响，有利于三 烃基锡化合物的形成。例如三环已基氯化锡就是由环已基氯化镁和四氯化锡以 摩尔比3 ：l 。在严格控制反应的条件下，可得希望的结果【3 4 1 。 1 2 2 混合三烃基锡化合物的合成 混合三烃基卤化锡的合成比较复杂，合成方法主要有重分配法、直接取代 法、卤素取代法、盐酸取代法。 ( 1 ) 重分配法：混合四烃基锡和氯化锡得到混合三烃基锡【3 5 l r i n r 2 4 叫i s n +s n c l 4 r i n r 2 3 n s n c l +r 2 s n c b m e l v i n t 3 6 】通过实验指出这个方法制备混合三烃基锡化合物既简便又快捷， 而且产率相对其它方法高( 可达8 3 9 9 ) 并且他验证了只要是混合四烃基锡， 反应就能控制在这一步上，而且r 2 s n c l 3 能用稀盐酸除去( 其中r 2 相对于r l 更不稳定) 。例如 3 7 1 c y 2 m e 2 s n + s f l c l d c y 2 m e s n c i ( 2 ) 直接取代法： 2 r l m g c i + r 2 s n c l 3 + r 1 2 s n r 2 c i + 2 m g c l 2 第1 章绪论 k u s a m a 3 8 1 等人发现了直接取代法合成混合三烃基化合物，但这种方法易生 成二、三、四烃基锡的混合物，且产率比较低。 ( 3 ) 卤素取代法： r ，r 2 s n 一二兰+ r r 2 s n x d a k e m i e k s 掣蚓人合成m e n 2 p h s n i 就是采用该法，该方法操作简单、反应 条件温和、产率较好、纯度好。但是r 当与r | 相似时( 如e t 与b u ) 反应较困 难。而当r 与r f 相差较大时，反应能很好的进行。例如：在合成 ( m e 3 s i c h 2 ) s n p h 2 i 4 0 1 中就应用了这一方法，反应如下： n ” ( c h 3 ) 3 s i c h 2 p h 3 - 盐+ ( c h 3 ) 3 s i c h 2 p h 2 i + p h i p o d e s t a 4 1 1 等人发现在合成m e r 州p h 2 s n b r l 对，由于其它三个基团和甲基相差 很大，因此用b r 2 取代甲基，产率达1 0 0 。 啪l s n t m e n h b r 2 m e o h 据研究【4 2 l ：用单质碘和四烃基锡反应，各基团的被取代的顺序如下： p h b u m e m e 3 s i c h 2 。 ( 4 ) 氢卤酸取代法： k a p o o r l 4 3 】利用a r 3 s n m e 与h c l e t 2 0 反应得到了混合的a r 2 m e s n c l ，并且获 得了较高的产率。 a t 3 m e s n 兰生望幽- a r 2 m e s n c i + h 2 0 s e y f e n h 【4 2 】研究发现用h b r 与四烃基锡反应，各基团被取代的顺序如下： p h m e 3 s i c h 2 m e b u 6 舭 p t 一 m c 圣 洲 第1 章绪论 1 3 三烃基锡配合物的合成及结构特征 1 3 1 三烃基锡化合物酯类化合物 1 1 3 1 1 三烃基锡羧酸酯 自从1 9 7 2 年b r o w n 首次发现p h 3 s n 0 2 c c h 3 具有抑制小鼠肿瘤的生长以后， 对有机锡( r v ) 羧酸酯的合成、分子结构及生物活性研究越来越多，并取得一 些有意义的成果。美国抗癌测试中心( n c i ) 筛选了2 0 0 0 多种有机锡化合物， 其中大部分为有机锡羧酸酯类。 三烃基锡羧酸酯类可通过五种途径来制备【4 5 】：氢氧化三烃基锡r 3 s n o h 和有机羧酸反应；氧化双三烃基锡( r 3 s n ) 2 0 和有机羧酸脱水制得；卤化三烃基 锡r 3 s n x 与羧酸盐反应；还可用三烃基锡烷同羧酸反应以及用羧酸分解有机锡 基团。 由于具有空5 d 轨道。锡原子可以同配位体上的非键电子对形成高配位的三 烃基的有机锡化合物。因此三烃基羧酸酯的主要结构有以下三种形式 4 4 , 4 6 】 如图1 1 r 争一rn 一吲。人士 a a 为四配位单分子 b b 为五配位单分子 图1 1 c 为五配位线型分子 烃基的结构将影响三烃基锡衍生物的结构。k a m r u d d i n 等人1 47 j 合成了三烃 基锡的乙内酰脲衍生物，结果发现，当烃基为苯基时，其为具有扭曲三角双锥 五配位结构的聚合物；而当烃基为环己基时，为四配位的扭曲四面体单齿配体 结构。s o n g 等人【4 3 】合成的化合物r 3 s n 0 2 c c ( c h 3 ) 2 c 6 h 4 c l ，当r = c y 时为四配位 而当r = m c 时为五配位结构的聚合体。b a u l 等人【4 9 】合成的化合物 r 3 s n 0 2 c c 6 h 3 p o h n = n ( c 6 h 4 - 4 c h 3 ) 】 ，当r = m e 时，化合物为五配位的扭曲 三角双锥的一维无限链聚合物；而当r = b z 时，化合物为扭曲四面体结构。不仅 仅是烃基会影响其配位结构，配体的不同也会影响其结构。尹汉东等人1 5 0 j 用双 三丁基锡氧化物与2 。5 吡啶二甲酸反应制备羧酸酯，经结构表征，其均为五配 7 第l 章绪论 位的扭曲三角双锥的二维网状结构。 1 3 1 2 三烃基锡氨基酸酯 氨基酸及其会属哉能促进作物生长和促进作物对氮、磷的吸收，从而增加 作物产量【5 l 】。将氨基酸与三烃基锡化合物结合形成新型的三烃基锡氨基酸酯化 合物，这样就有效把农药与化肥结合在一起。而如今还有许多有机锡农药为三 烃基锡羧酸酯【5 2 1 ，这类农药的药效主要是烃基的作用，而分解的羧酸酯或硫代 磷酯基本上不起作用，且污染土壤，三烃基锡氨基酸酯克服了这一缺陷。 孔垂华、姜李等人合成了的甲基二环已基锡b 丙氨酸酯 【c h 3 c h ( n h 2 ) c h 2 c o o s n c y 2 m e 】和甲基二环已基锡乙酰甘氨酯 c 1 - 1 3 c o n h c h 2 c o o s n c y 2 m e 】和甲基二环已基- l 一天冬氨酸二酯 n h 2 c h ( c o o s n c y 2 m e ) 2 】三种化合物，结果表明这三种三烃基锡氨基酸酯在杀 虫、杀菌、除草方面均有显著活性。 1 3 1 3 其它三烃基锡酯 其它应用比较广泛的三烃基锡酯类还有：三烃基锡荒酸酯、二硫代磷酸酯 及膦酸酯等。如尹汉东等合成的三苯基锡n ，n 二甲基荒酸酯【5 引、三苯基锡四 氢吡咯荒酸酯【5 4 j 等化合物。研究发现这些化合物具有较强的抗癌活性。 二硫代磷酸酯的三烃基衍生物有较好杀螨活性，有的还具有杀菌作用、除 草活性【1 7 】。谢庆兰、杨志强等人 2 4 , 5 5 】合成了一系列三烃基锡二硫代磷酸酯，即 使在低浓度下也有很高的杀螨活性。 1 3 2 三烃基锡杂环类化合物 许多杂环化合物具有生物活性，因此人们将三烃基锡化合物与杂环化合物 配位来研究它们的生物活性，双灭锡就是这样一个化合物：它具有高效的杀虫、 杀螨活性。通过对它的结构研究【5 6 1 ( 如图1 2 ) ，证明它是以氮原子为桥联的五 配位锡的分子间聚合结构的化合物。 一拟咖一g 图1 2 谢筱娟5 刀等人合成了一系列含氮杂环的三烃锡衍生物，如图1 3 8 第1 章绪论 ( p h 吣n 一“暑o( 护一n s 0 2 c o - 人- ( 、 幽l - 3 通过对这些化合物的研究，发现其生物活性及选择性取决于与锡原子相连的烃 基而不是杂环基。 l ，3 ，4 苯噻氮唑的衍生物是在工业、制药和农业上应用广泛的一类杂环化 合物，据报道，它的衍生物2 氨基1 ，3 ，4 - 苯噻氮唑表现出多种生理活性。如 今1 ，3 ，4 苯噻氮唑与金属配位成为一个热点研究方向，s u l a x n a 【5 明等人合成 了一系列三烃基锡5 氨基3 氢1 ，3 ，4 - 苯噻氮唑一2 一硫酮化合物，通过结构分析 发现烃基不同，化合物的结构也就不同。如图1 4 h 2 n 。一 。弋广卜， | 爹弋声 图l - 4( r 为n - p r 或n - b u ) 1 3 3 三烃基锡席夫碱类化合物 7 0 年代初曾报道s c h i f f 碱具有一定的抗肿瘤性，且当它与金属离子生成配 合物后抗肿瘤效果更为明显。将有机锡化合物与s c h i f f 碱配合物结合同样具有许 多明显的抗肿瘤性。近年来已取得一些可喜的成绩。马春林等合成了含二茂 铁基酰腙和硫酰腙的三烃基锡五配位系列配合物。如图1 5 9 第1 章绪论 图1 - 5 实验表明，它们对m c f 7 、i d r 和e c 癌细胞有较强的抑制作用。s i n g h 6 1 l 等人合成了一些三烃基锡磺胺类和杂环酮类s c h i f f 碱配合物，经生物活性的测 试，它们的抗菌性都比较好。 1 3 4 其它配体的三烃基锡化合物 还有一些在烃基锡衍生物具有很大的发展前景，例如德国专利曾报道过一 类肟类三烃基锡化合物( 如图1 - 6 ) 具有高效的杀螨和杀菌活性6 2 j 。 r j r 2 r 3 s 一。 图l _ 6 n a t h 6 3 ) 利用钠盐合成了一些新的三烃基锡化合物r 3 s n ( u m b ) 其中r 为甲基和正 丁基，u m b 为伞形酮。并在此基础上进一步合成t r 3 s n ( u m b ) p h e n ，其中p h e n 是l ， 1 0 一- - 邻氮杂菲。如图1 7 所示 d 队曲 ( u m b ) h ：u m b e l l i f e r o n e 伞形酮 p h ：l , l o - p h e n a n t h r o l i n e 1 ，1 0 一二邻氮杂菲 图l - 7 r 3 s n ( u n l b ) 中的锡原子为五配位结构，r 3 s n ( u m b ) p h e n 中的锡原子为六配位 的八面体结构。并且它们的结构会随烃基的不同而不同。如图l - 8 ： 飑 7 。 y 声 第1 章绪论 o r 为甲基或正丁基 i 一 、 r 为甲基 r 为苯基 r 为苯基 幽1 8 通过对它们进行抗炎症、抗心血管病及抗菌活性的测试，发现它们均有一 定的活性，其中r 3 s n ( u m b ) p h e n 有很好的抗炎症活性以及对哺乳动物低毒和降 血压的功效。 k e m m c r 等 6 4 1 将冠醚引入到配体当中( 如图1 9 ) ，由于s n ( ) 原子的亲 电子性，它能够形成五配位、六配位、七配位、甚至是八配位的多配位结构从 而表现出多种生物活性。 s n r 3 r = p h ，n b u 图1 - 9 一些学者把二茂铁甲酰基引入到三烃基锡的衍生物中，如三烃基锡的二茂 矿 似 第1 章绪论 铁甲酸酣6 5 l ，结果表明，这类化合物也具有较高的生物活性。 1 3 5 离子型三烃基锡化合物 离子型有机锡化合物是指锡原予上带有电荷的有机锡化合物，该类化合物 具有丰富多彩的结构。由于它溶解性高，有利于有机锡化合物在有机体中传导， 其较强的生物活性引起了人们的关注。宋雷清，谢庆兰等人合成了几个含三烃 的离子型有机锡化合物，合成方法如下： p h 3 s n o h + h s c h 2 c o o h r 3 n p h 3 s n ( s c h2 c o o ) ) 【h n a 3 1 + ( n r 3 = n e t 3 ，h n e t 3 ，h n e t 2 ，h n b u 2 ，h n ( p r - i ) 2 ，h n c y 2 ) 并且测试了它们中一部分对k b 和b e 一1 7 4 0 2 癌细胞的抑制作用，黼i d 5 0 1 直1 6 7 1 见表1 - 1 表1 1 表中结果显示，含有三烃的这些离子型有机锡化合物都可有效的抑制k b 和b e l - 7 4 0 2 癌细胞的生长。 近年来人们在三烃基锡化合物在杀虫、杀螨、抗癌和催化等方面的研究已 取得一些的成绩。除了对烃基的改造修饰以外，对与s n ( i v ) 相连的配体也进行 了大量的工作，许多具有生物活性的功能配体被利用。在生物活性的测试中发 现其中一些化合物具有良好的生物活性，甚至在抗癌测试中也表现出良好的活 性。随着人们对有机锡化学的研究逐渐深入，相信三烃基锡化合物将会有更为 广阔的应用前景。 1 2 第1 章绪论 1 4 论文工作设计 混合三烃基锡化合物由于烃基的多样性，其生物活性也具有广谱性，因此混 合三烃基锡化合物的合成、结构性能和应用研究等各个方面都有了较大的发展。 为了进一步对含硅有机锡化合物更加全面的研究，本文利用不同的合成方法合 成一系列含硅混合三烃基锡化合物，通过比较各种合成方法，从而寻找出最佳 合成三烃基锡化合物的合成方法。 本文设计了以下二类的有机锡化合物： ( 1 ) 含硅三烃基锡卤化物：( m e 3 s i c h 2 ) b u 2 s n c i ，( m e 3 s i c h 2 ) c y 2 s n b r , ( m e 3 s i c h 2 ) 2 b u s n c i ，( m e 3 s i c h 2 ) 2 c y s n c i ( 2 ) 含硅三烃基锡羧酸酯：( m e 3 s i c h 2 ) 2 c y s n o c o a r a i = - - c 6 h 4 - h ，一c 6 h 4 - f - p , c 6 h 4 一c l o ，- c 6 h 4 - n 0 2 - p , 一c 6 h 4 n 0 2 一聊。 论文的研究内容主要包括： 【l 】合成一系列新的含硅混合三烃基锡化合物及羧酸酯配体，探讨不同合成方 法和反应条件。 【2 】对合成的中间体和目标化合物进行一系列结构分析，包括i r ，1 3 c - n m i k 1 h - n m r ，以确定其结构。 总之，本论文希望通过对含硅混合三烃基锡化合物合成的研究，合成一系列 新的含硅混合三烃基锡化合物，同时通过不同合成方法以及反应条件的摸索， 寻找含硅混合三烃基锡化合物的最佳合成方法和工艺条件。 第2 章实验部分 2 1 测试仪器及试剂 2 1 1 仪器 第2 章实验部分 n i c o l e t4 6 0 型f t 红外光谱仪( 液膜法或k b r 压片法) b r u k e r a v a n c e4 0 0m h z 核磁共振仪( 溶剂为c d c l 3 ，t m s 为内标) 桂林光学仪器厂显微x - 5 型熔点测定仪 上海亚荣生化仪器厂r e 5 2a a 型旋转蒸发仪 2 1 2 试剂 三甲基氯硅烷江西星火化工厂，工业纯，使用前经过分馏提纯，收集b p 5 6 - 5 8 馏分 氯气南昌电化厂，工业纯，使用前经过于燥处理 碘甲烷上海试剂总厂，分析纯 氯代环己烷国药集团化学试剂有限公司，化学纯 四苯基锡上海试剂总厂，分析纯 无水四氯化锡上海试剂总厂，分析纯 三苯基氯化锡山东青岛天时化工有限公司，工业品，提纯后m p1 0 1 c 1 0 2 c 正溴丁烷 国药集团化学试剂有限公司，化学纯 二丁基二氯化锡上海试剂总厂化学纯 镁屑核工业实验化工厂，分析纯 溴中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 碘中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 硫代硫酸钠洪都精细化工厂，化学纯 盐酸洪都精细化工厂，化学纯 硫酸洪都精细化工厂，化学纯 无水硫酸钠洪都精细化工厂，分析纯 无水硫酸镁上海焱晨化工实业有限公司，分析纯 无水氯化钙上海焱晨化工实业有限公司，分析纯 第2 章实验部分 氢氧化钠洪都精细化工厂，分析纯 苯甲酸上海试剂总厂，分析纯 对硝基苯甲酸中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 邻氯苯甲酸中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 对氟苯甲酸中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 间硝基苯甲酸中国医药集团上海化学试剂公司，化学纯 石油醚( 3 0 6 0 ) 上海焱晨化工实业有限公司，分析纯 石油醚( 6 0 9 0 ) 上海焱晨化工实业有限公司，分析纯 石油醚( 9 0 - 1 2 0 ) 上海焱晨化工实业有限公司，分析纯 甲苯( 上海焱晨化工实业有限公司，分析纯) 无水乙醚上海试剂总厂，分析纯 无水乙醇上海试剂总厂，分析纯 四氢呋哺( 上海试剂一厂，分析纯) 氯仿核工业实验化工厂，分析纯 环己烷上海试剂总厂，分析纯 以上所有溶剂和相关试剂使用前均有机制备手册( 化学工业出版社1 9 8 0 ) 进行干燥 处理。 第2 章实验部分 2 2 含硅混合三烃基卤化锡的合成与结构表征 2 2 1 ( m e 3 s i c h 2 ) b u 2 s n c i 的合成与结构测定 合成方法一： ( 1 ) m e 3 s i c h 2 c 1 的合成 化合物m e 3 s i c h 2 c i 参考文献【6 8 】合成， 合成路线如下： ( c h 3 ) 3 s i c ij 型l ，( c h 3 ) 2 s i c i c h 2 c l ( 2 ) m e 3 s i c h 2 s r l p h 3 的合成 反应方程式： 无色透明液体，b p9 7 - 9 9 。c 。 型挫o m e 3 s i c h 2 c i e b o 。 。 m e 3 s i c h 2 0 + m g 生尘，m e 3 s i c h 2 m g c l m e 3 s i c h 2 m g c i + p h 3 s n c i 峨m e 3 s i c h 2 s n p h 3 + m g c l 2 在2 5 0m l 装有回流冷凝管、滴液漏斗的三颈瓶中加入0 1 8t o o l ( 4 3 7g ) 镁 屑，向三颈瓶中滴入o 1 8 m o l ( 2 1 9 8g ) m e 3 s i c h 2 c i 和8 0 m l 无水乙醚的混合液， 稍加热，反应引发后，搅拌，继续滴加混合液，保持反应液微沸，滴加完毕后， 保持反应液回流直至镁屑基本消失，再滴加2 2 2 5g ( o 1 5m 0 1 ) a h 3 s n c l 和7 5m l 无水甲苯的混合液，保持反应液回流。滴加完毕后，保持回流5h ，停止反应。 冷却到室温，滴加3 5m l 5 的盐酸水解，静置，分出有机相，用石油醚萃取水相 两次，合并有机相，用无水硫酸镁干燥，过滤，旋去溶剂，减压蒸馏，收集b p 1 7 2 1 7 4o c 6 0 7 0p a 馏分5 5 2 3g ，产物为无色液体，产率8 4 0 5 。 1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0 姗z 硒：- 0 0 2 2 ( s ，9 h ，s i c h 3 ) ，o 4 8 3 ( s ，2 h ，s i c h 2 ) ，7 3 9 0 ( i n ，5 h ) 、7 5 8 5 ( m ，1 0 h ) ( 苯环上h ) ； “c - n m r & - 4 9 3 ( s i c h 3 ) ，1 6 5 ( s i c h 2 ) ，1 2 8 5 0 ，1 2 8 8 7 ，1 3 7 0 0 ，1 3 9 8 6 ( 苯 环上c ) 。 i r ( 液膜法) v ：8 3 3 2c m 1 ( 尸。i 。) ，7 2 7 1c m 1 ( 1 ，s i o ，5 8 6 3c m 1 ( v 气晡) ，5 1 1 1 c m “( v s n c ) ，1 2 4 7 9c m ( s s i c r b ) 。 ( 3 ) ( m e 3 s i c h ：! ) p h s n b r 2 的合成 反应方程式： m e 3 s i c h 2 s n p h 3 + 2 1 3 7 2 丛( m e 3 s i c h 2 ) p h s n b r 2 + 2 p h b r 在1 0 0m l 装有回流冷凝管、恒压滴液漏斗的三颈瓶中加入0 0 1m o l ( 4 3 7g ) m e 3 s i c h 2 s n p h 3 和3 0m l 氯仿。冰水浴下滴加o 0 1m o l ( 1 6 1g ) b r 2 和1 0m l 甲醇 1 6 第2 章实验部分 的混合溶液，搅拌，0 5h 内滴加完毕，室温下继续反应6h 后，旋去溶剂。减压 蒸馏，收集b p 1 3 6 1 3 8 。c 6 0 7 0p a 的馏份4 0 2g ，产物为无色液体。产率为 9 0 9 。 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 6 ：0 2 0 7 ( s ，9 h ，s i c h 3 ) ，1 2 2 1 ( s ，2 h ，s i c h 2 ) ， 7 6 6 6 ( m ，2 h ) 、7 5 0 6 ( m ，3 h ) ( 苯环上的氢) 。 ”c - n m r 6 ：1 0 8 ( s i c h 3 ) ，1 2 0 3 ( s i c h 2 ) ，1 2 9 3 7 ，1 3 1 2 4 ，1 3 4 2 9 ，1 3 9 9 0 ( 苯环上 的c ) 。 i r ( 液膜法) 5 9 4 0c m 。1 ( 俨s 。c ) ，5 1 6 9c m 。1 ( d s c ) ，1 2 5 1 7c m - 1 ( 6 s i c h 3 ) ，8 3 9 0 c m 一7 2 9 0c m 一( v s i