（化学工程专业论文）苯腙化合物的合成、结构测定和抑菌活性研究.pdf

苯腙化合物的合成、结构测定和抑菌活性研究 中文摘要 本文研究了2 ，4 ，6 三硝基苯肼的合成途径，并用对硝基苯肼、2 ，4 - 二硝 基苯肼、2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼为原料与醛、酮合成了一些新苯腙化合物，用红外 光谱，元素分析、核磁共振氢谱表征了部分化合物。采用x 一射线单晶衍射仪测 定了它们的晶体结构，得到一些有关苯腙结构的有意义结果。并用滤纸片抑菌圈 试验法、最小抑菌浓度法对合成的化合物进行了抑菌活性试验，初步研究了苯腙 化合物结构与抑菌活性之间的关系。 本文设计了一种新颖、简单的合成2 , 4 6 一三硝基苯肼方法：在温和条件下， 利用三硝基苯酚和磷酰氯为原料在n ，n 二乙基苯胺催化下合成三硝基氯苯，进 而与水合肼合成三硝基苯肼。试验了合成三硝基苯肼的多种反应条件，以薄层色 谱、液相色谱为检测手段，用e 交试验法得到了优化的反应参数。再用列硝基苯 肼、2 ，4 - 二硝基苯肼、2 ，4 ，6 三硝基苯肼为原料与多种醛、酮反应合成一系 列苯腙类化合物。 采用自然蒸发法培养了3 一氯苯乙酮2 ，4 - 二硝基苯腙，苄叉丙酮2 ，4 - 二硝 基苯腙，3 一甲氧基苯乙酮2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙，3 一氯苯乙酮一2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙 的单晶，使用x 射线单晶衍射仪测定了这些化合物的晶体结构，以上晶体结构 为首次报道。 抑菌试验方法：化合物配成1 0 0 0 9 j m l 的浓度，选用大肠杆菌、金黄色葡 萄球菌、黑曲霉、青霉、啤酒酵母、野外分离未作鉴定的细菌、霉菌。采用滤纸 片抑菌圈试验法进行初步筛选试验。对其中有抑菌活性的化合物，继续做l0 0 0 g g n 1 1 、5 0 0 9 9 m l 、2 5 0 9 9 m l 、1 2 5 9 9 m l 浓度下滤纸片抑菌试验与最小抑菌浓度 ( m i c ) 的测定。通过以上工作，我们发现噻吩乙酮2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙对大肠 杆菌的最小抑菌浓度达到1 0 9 9 m l ，二苯羟乙酮- 2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙对大肠杆菌 的最小抑菌浓度达到1 5 9 9 m l ；3 甲氧基苯甲醛一2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙对金黄色葡 萄球菌的最小抑菌浓度达到1 0 f g m l ，苄又丙酮2 ，4 ，6 - 三硝基苯腙对金黄色葡 萄球菌的最小抑菌浓度达到1 0 f g m l ；2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼对金色葡萄球菌和酵 母的最小抑菌浓度达到2 0 9 9 m l ，况明该类化合物值得进一步研究。并以取代基 团中含卤素、甲氧基、硝基、杂环、其它基团为分类条件，初步讨纶了苯腙化合 物的构效关系。 关键词：苯腙，合成，结构测定，抑菌试验 s t u d yo ns y n t h e s i s 、s t r u c t u r ea n d a n t i b a c t e r i a la c t i v i t yo fs o m e p h e n y l h y d r a z o n e s a b s t r a c t f h i sp a p e rs t u d i e ss y n t h e s i z em e t h o do f2 , 4 ，6 一t r i n i t r o p h e n y l h y d r a z i l l c ，as e r i e s o fp h e n y l h y d r a z o n er a m i f i c a t i o n sw e r e s y n t h e s i z e db yp - n i t r o p h e w l h y d r a z i n e ， 2 , 4 一d i n i l r o p h e n y l h y d r a z i n e ，2 , 4 ：6 一t r i n j i r o p h c n y j l l y d r a z i n ew i t ha l d e h y d eo rk e t o n e s o m er a m i f i c a t i o nl l a db e e nc h a r a c t e r i z e db yi o f r a t e ds p e c t r a ，e l e m e m ac a n a l ? r s i s ， l q1 - n h rs p e c t r as e v e r a lc r y s t a ls t r u c t u r eo fp h e n y j n y d r a z o n e sw e r ed e t e r m i n e db y s i n g a l o r 3 ，s t a x - r a yd i f f r a c t i o na n a l y s i sw eh a v eg o t t e ns i g n i f i c a n c er e s u l ta b o u tt h e c r y s t a l s t r u c t u r eo fp h c n y l h y d r a z o n e a n t i b a c t e r i a la c t i v i t i e sh a v eb e e nt e s t e dw i t h v a h l e so fi n h i b i t o r yz o n eo ff i l t e rp a p e rm e t h o da n dm i ca l s o s t r u c t u r e - a c t i v i t y r e l a t i o n s h i p so fm o l e c u l a rc o n s t r u c ta n da n t i b a c t e r i a ta c t i v i t i e sh a sb e e ni n v e s t ig a t e d a n dd i s c u s s e d w ed e v e l o p e daf l e wa n ds i m p l ef i - a n l e w o r kf o rs y n t h e s i z i n g2 , 4 ，6 一t rj n i t r o p h e n y l i n ) ，d r a z i n eu s e dp i _ 】o s p h o r u so x y c h l o r i d ea n dt r i n i t r o p h e n o la n dn ，n d i e t h 3 ，l a n i l i n e b yw a yo fc a t a l y z e ri os y n t h e s i z e2 , 4 ，6 一t r i n i t r o - c h l o m b e n z e n e w ea d o p t e d m i l d c o n d i t i o nt os y n t h e s i z e2 , 4 ，6 一t r i n i t r o p h e n y l h y d r a z i n e 2 , 4 6 一t r i n i t r o p h e n y l h y d r a z i n e h a sb e e n s y n t h e s i z e d w i t h2 , 4 ，6 一t r i n i t r o c h l o r o b e n z e n ea n dh y d r a z i n e 、m a n y c o n d i t i o n sl l a v eb e e nt r i e da b o u tt h er e a c t i o nr e a c t i o n sc o u r s ei sc h e c k e dw i t h f o l i u mc h r o m a t o g r a ma n dl i q u i dc h m m a l o g r a m ，c o u r s e so p t i m u mp a r a m e t e rw a s e s t a b l i s h e db yo r t h o g o n a lt r i a l s w eo b t a i n e das e r i e so fn o v e lp h e n y l h y d r a z o n e r a m i f i c a t i o n sw e r es y n t h e s i z e db yp - n i t r o p h e n y l h y d r a z i n e ，2 ，4 一d i n i t r o p h m l y l h y d l a z i n e ，2 , 4 ，6 一t r i n i t r o p h e n y i f l y d r a z i n ew i t ha m e h y d e o rk e t o n e w el l s en a t u r a lv a p o r i z em e t h o dl oc u l t u r e ds i n g l ee r 5 7 s t a l s i n g a i c r y s t a l so f3 一 c h l m l o a c e t e p h e n o n e 2 ，4 - d i n i t r 。p 1 1 e n y m y d r a z o n e ，b e n z g i i d 。n e a c e t 。n e 2 ，4 一曲曲o p h e h y l h y d t a n z o n e ，( e ) 一3 - m e t h o x y a c e t o p 1 c n o n e2 , 4 6 一t r i n i t r o p h e n y l h y d r a z o ”el z a db e e n c u l t u r e d ，c r y s t a l sc o n f i g u r a t i o no f t h ec o m p o u n d sw e r em e n s u r a t e db yx r a ys i n g l e c r y s t a ld i f i r a c t i o n a n l i b a c t e r i a lt e s tm e t h o d s ：f i r s t ，c o m p o u n dh a db e e nc o n f e c t e dt o10 0 0 9 9 m l c o m p o u n d sw a sc h o o s e db yf i l t e p a p e rm e t h o d ，w eh a dg o t t e np r i n c i p i u mt e s td a t e w j t he s c h e r i c h i ac o l i ，s t a p h y l o c o c c u sa u r e u s a s p e r g i l l u sn i g e r p e n i c i l l i u m ，b r e w * o r sy e a s t ，u n k n o wb a c i l l i ，u n k n o w nm o l d i f c o m p o u n d sh a 、r ea n t i b a c t e r i a la c t i v l t i e s w ew o u l da d o p tt e s t i n go fv a l u e so fi n h i b i t o r yz o n ea n d m t c “) i n v e s | i g a t e p a s s i n g t h r o u g hs t u d i e sw ef i n dt h a tm i co f t h i o p h e n e e t h y l k e t o n e2 , 4 ，6 一t r i n i t r o p h e n y l l l y d r a z o r l ct oe s c h e r i c h i ac o l ii sl0 9 9 m 1 m i co fb e n z o i n2 , 4 ，6 - t r i f l “r o p l l e n y l h y d r a z o l l et o e s c h e r i c h i ae o l ii s15 0 9 m ljm i co fb e n z y l j d e l l e a c e t 0 1 1 e2 4 6 - t “n i t r o p h e n y l h y d r a z o n et os t a p h y l o c o c c u si s1o g g m 1 m i co f ( e ) 一3 - m e t h o x y a c e t o p h e n o n e 2 ，4 ，6 一t r i n i t r - o p 】1 e n y l h y d r a z o n et os t a p h y l o c o c c u si s1 0 i a g m 1 m i co f 2 ，4 ，6 一t l i n i t r o p h e n y l h y d r a z i n et os t a p h y l o c o c c u sa u r e u sa n db r e w e r sy e a s ti s2 0 9 9 m lt h es p e c i e so fc o m p o a n d sw 2 f f f a n tf u n h e ri n v e s t i g a 6 0 n s o n i n gw i t hh a l o g e nc o m p o u n d ，m e t h o x y lc o i l l l ) 一 o u n d ，n i t r y ic o m p o u n d ，h e t e r o c y c l ec o m p o u n d ；o t h e rr a d i c a l ，w ed i s c u s ss t r u c t u r e a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p so fp h e n y l h y d r a z o n ea b o u ta n t i b a c t c r i a ! a o t i v t i e sa n d m o e c u t a r c o n f i g u r a t i o n k e yw o r d s ：p h e n y ! h y d r a z o n e ：s y n t h e s i s ，s t r u c t u r em e n s u r a t i n g ，a n t i b a c t e r i a l t e s t 符号说明 ：摄氏温度 m g ：毫克 m j ：毫升 ：百分比 m p ：熔点 m m o l ：毫摩尔 g ：克 m o ：摩尔 烬：微克 g g n _ 1 ：微克毫升 r a i n ：分钟 k g c m 2 ：公斤s f 方厘米 r ：偏离因子 d c ( gc 1 l 。) ：密度 b ( o ) ：衍射角 c r y s l a ls y s t e m ：晶系 s p a c eg r o u p ：空问群 f o r m u l a ：分子式 f o r m u l aw e i g h t ：分子量 a ( a ) 、b ( , t k ) 、c ( a ) ：晶胞参数 u ( m o k a ) ( r a m 。) ：石墨品体单色化射线 b p m a x ( e 盖。1 ：最终差值电子密度 0m i n m a xf 0 1 ：扫描范围 o b s e r r e dd a t aw i t h ! ：可观察衍射点 d i ：酸碱度 f u m l ：菌数毫升 m i c ：最小抑菌浓度( 微克，毫升) 浙江工业大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究： 作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育 机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 垅 作者签名： 池布了 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并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。本人授权浙江： 业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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密文 作者签名：专乞与争日期：耐年年月，2 日 翱虢和孵蜥文日 i 浙江工业大学坝一j ：毕业论文 第一章前言 18 6 4 年，化学家s c h i f f 利用伯胺与羰基化合物缩合反应，生成了亚胺 r 1 r 2 c n y 。所以，这类化合物被称为席夫碱( s c h i f f b a s e ) ，其中r 1 、r 2 、 y 可以为烷基、氢、芳香基、环己烷、杂环等。席夫碱具有一定的药理性和生 理活性，已发现具有抗结核、抗癌、抗菌等药理作用【l 。j ，广泛用于医药、生 物合成( 如脱羧、缩合、酰胺基转移、外消旋作用) 、分析试剂、催化、生物 调节剂等方面【“1 。至今，在该领域已取得了大量的成果，是化学工作者和生 物： 作者关注的一个热点，国内外学者正不断努力，推动着席夫碱类化合物研 究的新发展。 本文研究席夫碱中苯腙类化合物。主要内容是：改进了2 ，4 ，6 - 三硝基苯 肼的合成方法；选用对硝基苯肼，2 ，4 - 二硝基苯肼，2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼与多 种醛、酮化合物反应合成苯腙类化合物；对部分化合物培养单晶，并采用x 衍射分析作结构测定；用抑菌固测定法、最小抑菌浓度法对合成的化合物作抑 菌活性试验，并对上述化合物的结构与抑菌活性关系进行了初步讨论。 1 1 苯腙s c h i f f 碱的应用介绍 1 1 1 在医药学、农药学的应用 自上世纪七十年代，h o d n e t t 等人发现含有c = n 键的s c h i f f 碱化合物具有 一定的生物活性”1 ，这一发现引起了化学工作者对s c h i f f 碱化合物的关注，从 而推动了s c h i f f 碱及其配体的研究进程。以后，h o d n e t te m 等人又对该化合物 的抑菌活性进行了研究，证明别人体的贲门癌、肺癌等6 种癌症及革兰氏 凋性 菌有较好的抑制作用 ”。这些年来人们对苯腙类衍生物在医药学、农药学等领 域进行了广泛的研究，已发现它们具有抗肺结核、抗麻风病、抗病毒以及杀菌、 消炎、抗氧化等作用【8 1 。1 9 8 2 年，j o h n s o n 及其合作者研究发现了芳香腙能抑 制d n a ，并能抑制啮齿细胞链的增长。1 9 8 6 年，吴自慎等人合成了n 一( 2 一羟 基乙基) 水杨醛亚股s c h i f f 碱及其镍、铜、锌、钻的配合物，并对其抗癌活性 进行了初步研究9 1 。冯英等人合成了d 氨基葡萄糖s c h i f f 碱及其配体，发现有 浙江工业大学颂：仁毕业论文 一定的抗菌活性【l 。郭应臣，陈欣，卓立宏等人合成了多个水杨酰肼席夫碱， 结果汪明对大肠杆菌、枯草杆菌有较好的抑菌活性，而对金黄色葡萄球菌抑菌 活性较差，说明该类席夫碱有选择性抑菌作用1 1 ”。祝振富等人合成了胡椒醛甘 氨酸席夫碱，证明其抑菌浓度与氨基苄青霉索作用相当【l “。马兴铭等人合成了 4 一羟基3 一羧基苯甲醛水杨酸酰腙及其配合物，发现配体h 2 l 及其金属配合物能 抑制金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和枯草芽孢杆菌的生长。华东师大的f f i 华 等人合成t x 氟苯甲醛缩乙醇胺席夫碱，对金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性菌有 较好的抑制作用【l4 1 。在农药领域，席夫碱有除草、杀菌等作用。华中师大的杨 海建等人合成了n ( n 一取代嘧啶一2 一乙基) 乙酰脲基 邻磺酰苯甲酰i e 胺的衍生 物，主要抑制双子叶植物的生长，对单子叶植物( 如水稻) 的生长无明显影响， 具有较好的选择性，该席夫碱在抗水稻白叶枯病杀菌活性优于常用的防治水稻 白, u - ? 一枯病的叶青双i l ”。 1 1 2 在新材料领域的应用 在新材料领域，席夫碱可作为半导体器件、非线性光学材料和光电传输材 料等，如水杨酸缩胺类席夫碱可以用于信息存储，光开关以及信息显示等领域 【1 6 】：二苯胺类双席夫碱及配体具有良好的非线性光学特性，可作为非线性光学 材料”】。1 9 9 6 年，山西大学李笃信等人合成了四种腙类化合物，9 一乙基一咔唑 甲醛。苯基苯腙、9 苯基咔唑甲醛心苯基苯腙、1 0 - 乙基- 吩噻嗪一一苯基苯腙、 1 0 苯基一咔唑甲醛旺苯基苯腙，这些腙化合物可作为机能分离性光导体的载流 予输送木才料”】。南开大学郑吉民在1 9 9 9 年合成的对硝基苯甲醛苯腙，由于它 的分子中存在着强授受电子基团( - n h n = c h - 、- n 0 2 ) ，在1 0 6 4 n m 的n d ”：y a g 激光束照射下，会产生5 3 2 n m 的倍频光，其倍频光强度约是k d p 的1 0 倍，可 作为具有高倍频效应的有机非线性激光材料1 9 】。迟成林等人合成了三苯胺甲醚 二苯腙并研究了其光电性能，发现该化合物可作为载流子孔穴传输材料口。1 。 1 1 3 在分析化学领域的应用 分析化学领域，由于腙是醛酮与含氮亲核试剂的亲核加成反应产物，被广 泛的用于羰基化合物的分离、提纯、鉴定。苯腙又是一类理想的荧光分析试剂， 用它来测定重金属离子如：a 1 3 + 、z n 斗、 ，显示出灵敏度高、选择性好的 优点。2 0 0 3 年，刘建宁合成了2 、4 - 二羟基苯乙酮苯腙用作荧光试剂，并采 用荧光分析方法测定铜离子，铜离子检出限达到0 2 2 h g l ，相剥标准偏差为 浙江_ - l t 业大学f ! ：l 毕业论文 1 1 【2 2 i 。袭著革等人用2 ，4 二硝基苯肼与甲醛合成了甲醛2 ，4 - 二硝基苯腙， 将其作为标准品测定甲醛，克服了甲醛沸点低，气相色谱仪检测器对小分子碳 氢化合物响应值低的难点，解决了环境污染中甲醛测定的难题【2 ”。孔淑青等人 用肉桂醛邻氨基苯甲酸席夫碱( c a a ) 在n a a c h a c 缓冲溶液中与铜离子形成 淡绿色络合物，用分光光度法测定了食品中铜的含量【，比常规法准确、简单、 可行。目前，利用分子问的弱作用力进行分子识别研究是超分子化学领域中的 一个重要方向，在该方面研究中，用比色法即可定性观察某种阴离子的存在与 否，引起人们的广泛兴趣，并取得一定的成果，如周丽丽等人发现含硝基的苯 腙化合物有优良的检验f - 离子t ? j 自t d 【2 “。 1 1 4 在有机合成、生物化学等领域的应用 在有机合成中，将腙复原为原来的羰基化合物，一直是化学家感兴趣的课 题。而腙的氧化反应不仅能使醛酮再生，还可得到重氮烷、偶氮化合物、取代 的烯炔、二氯化物和杂环化合物等。席夫碱在生物化学领域也很有意义。如n 一 亚水杨醛基氨基酸席夫碱配合物可以作为研究维生素b 6 的酶反应的模型化合 物，并且有催化氨基转移和外消旋作用。游效增等人在配位化学进展一书 中指出，席夫碱中的c = n 基团有重要的化学和生物学意义但。 当代医学研究表明，在生物体内，过多的氧自由基的存在，会引发多种疾病， 比如炎症、衰老以及肿瘤等。易国斌等人发现水杨醛、邻香革醛等与天冬酰股 反应合成的氨基酸席夫碱对负氧离子具有清除作用，并有抗肿瘤、抗病毒作用 1 2 7 1 。姚克敏等人发现e r 直链醚一组氨酸席夫碱配合物对超氧阴离子自由基有一 定的清除作用，且随着配合物浓度的增高，自由基信号不断减弱2 ”。大多数特 异性免疫应答依赖于淋巴细胞与抗原提呈细胞( a c p ) 之间的相互作用，在进 行大分子水平的研究时发现，t 细胞a c p 相互作用在化学水平上的研究提示这 两种细胞之间的共价化学事件是t 细胞活化所必需的，这些共价事件主要指相 应的细胞表面羰基和氨基之间的席夫碱的形成反应【2 ”1 。 为了提高开发效率，人们往往从与有害物生理相关的结构出发去考虑、寻 找新的药物。腙类的结构( c = n ) 有其独特性，因其与生命活动常伴的反应有 关，已成为人们关注的一类化合物。腙类化合物可以作为药物，人们已丌发出 疗效极佳的抗结核病菌药物异烟酰肼香草醛腙，它具有比异烟酰肼( 雷米封) 毒性小、耐受性好的优点叫。腙类化合物作为农药在2 0 世纪5 0 年代，即有人 浙江工业大学顶：l 毕业论文 进行研发，但仅一个品种被商品化：到了8 0 年代，优秀的灭蚁药物伏蚁腙面市， 才有第二个产品问世。到了9 0 年代，随着科技的发展，人们对腙类结构与靶标 物生物活性的关系有了进一步的认识。由于这类化合物合成十t l x , l 简便，生物活 性优良，并因以前开发相对较少，研究空问较大。现在世界上许多大农药公司 如原依华、巴斯夫、拜耳、原美国氰胺、日本住友化学、日本农药、日本武阳 制药等均投入了相当的人力、物力、从事此类结构药物的研究开发，并在9 0 年代又有多个品种( 如嘧菌腙、氟吡草腙) 实现商品化。目前，有几百个含吡 唑、四唑、哒嗪、噻吩等结构的分子，在遍及杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草 剂、植物生长调= 宵剂乃至解毒剂的范围作试验，对腙类化合物的研究，不仅注 意在结构上的创新，更注重在作用机理上的研究【3 。”j 。 1 2 化合物结构特性与抑菌活性关系的研究 研究化合物分子结构与抗菌活性之间的关系，通过改变分子结构，使化合 物抑菌活性得到改进和提高，已使人们获得了许多新的抑菌药物，如哈佛大学 的w o o d w a r d 研究了碳青霉烯的构效关系，将青霉素与头胞菌素融合，在青霉索 骨架中引入双键，造成1 3 一内酰胺环反应性增大提高了抑菌活性，得到了优异 的抗菌药亚胺培南。但目前为止，苯腙化合物的构效关系研究不多，尝试参考 一般的化合物分子结构与抑菌活性关系对其规律进行初步探讨。 1 2 1 空间结构对抑菌活性的影响 通过大量具有抗菌活性化合物的分子结构与抗菌活性关系研究，发现电子 容纳( 接受) 中心和电子供给中心组成的电子中间系统是化合物体现强抗菌性 的必备分子结构条件，其中相距约o 2 5 n m 的电子供一纳中心组成的电子中侧系 统最有效。抗菌化合物主要通过作用于细胞壁和细胞膜系统、遗传物质、酶功 能蛋白而发挥抑菌作用。通过抑制微生物的呼吸作用，可导致微生物能量物质 a t p 和还原能力n a d h 丧失，合成代谢受阻，活性的动态膜逐渐消失，生物体 内代谢趋向水解，最后细胞自溶死亡。如食品防腐剂苯甲酸、肉桂醛、山梨酸 都含不饱和a - 1 3 羰基结构，分子中由羰基氧和c 【c 组成相距0 2 5 n m 的电子供一 纳中心，羰基pi 电子与烯键n 电子问形成的共轭效应具有强的电子缓冲能力， 会表现出强的抗菌活性p 3 领】。田华等人合成了香草醛缩乙醇胺席夫碱对大肠杆 菌等革兰氏阴性菌有较好抑制作用，认为其机理是席夫碱结构与细菌体内二氢 蝶啶相似，竞争抑制二氢蝶啶还原酶，使四氢叶酸生成受阻，导致细菌的d n a 、 浙江二i _ ：业大学删：卜毕业论文 r n a 合成受阻，最终细菌停止生长【3 6 】。 化合物的前沿分子轨道特性与抑菌活性间的相关分析表明，抑菌活性与分 子轨道能量差值和最低分子空轨道能量值的减低而增加。化合物最初的抗菌活 性与最高分子占有轨道能量( e h o m o ) 呈极显著相关( p 1 41 2 、费歇尔( e f i s c h e r ) 芳肼合成法 将芳香族重氮豁d r i x 于过量亚硫酸钠热水溶液中，生成重氮磺酸盐，加热后 即被过量n a 2 s 0 3 ( n h 4 ) 2 s 0 3 ，n a h s 0 3 或z “c h 3 c o o h 还原成重氮赫。用h c l 或 h ，s 0 。处理得芳肼盐类，最后用过量n a o h 或c h 3 c o o n a 中和得游离芳肼类。 一hci+nan02ar-nn+c1ar n h 2 an ；ar - - 忙n - - c 1 一+ ；= 5忙0 旦生a 打f n 洲3 c 1 ，rh n h 【l 0 h 。 + ar 2 一h c l 如果进行更激烈的还原，反应将继续进行下去，生成芳胺及氨 a r n h n h 2 + 2 ii a r n h 2 + n h 3 苯肼的合成法： n a n 0 2 h c l n 1c l n i i i 必 n a 2 s 0 2 ，h 2 0 一矽帅a 三 n 州2h c h c l + n a n 0 2 n a c l ，2 h 2 0 n 0 2 c h 3 c 0 0 n a - - n a c l ，一c h 3 c k ) 0 h 浙江工业大学硕一| = 毕业论文 1 4 2 从2 、4 一二硝基氯苯合成2 ，4 一二硝基苯肼 由于2 ，4 一二硝基氯苯中硝基具有吸电子的作用，使氯原子受到硝基基团 的影响变得活泼，很容易被其它亲核基团取代。利用该性质，以2 ，4 一二硝基 氯苯为原料合成2 ，4 - 二硝基苯肼，可参考以下方法1 4 “： cf h a l l e n 用2 ，4 一二硝基氯苯与硫酸肼反应合成2 ，4 一二硝基苯肼： 以2 ，4 一二硝基氯苯和硫酸肼为原料，在醋酸钾的作用下，生成2 ，4 一二硝 基苯肼，其反应式如下： h 2 阿州2 h 2 g 0 4 k o a c 1 4 3 利用苯为原料合成多硝基苯酚 本文发计的合成路线是利用2 ，4 ，6 - 三硝基苯酚为原料，合成2 ，4 ，6 - 三 硝基氯苯，再制备2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼。因此，在作2 ，4 ，6 一三硝基苯肼的合 成研究以前，有必要先了解利用苯为原料合成2 ，4 ，6 三硝基苯酚方法4 5 。“。 具体如下： 143 1 苯酚的合成 苯酚的主要制备方法：苯与丙烯进行烷基化反应得到异丙苯，异丙苯经空 气氧化生成氢过氧化异丙苯，后者在强酸或酸性离子交换树脂作用下，分解成 苯酚和丙酮，这个方法在工业上是合成苯酚的最主要的方法，n n - ：t 价廉易得， 并能连续生产的优点。 + c h 3 c h = c h 2 蔬a 1 c 1 3 1 0 h 2 s 0 4 。9 0o c o h + c h 3 0 0 c h 3 c h 3 c h 0 2 1 一。 c h ? 1 l o 1 2 0c 0 4 m p a 产 14 32 多硝基苯酚的合成： 利用苯酚为原料的进一步反应生成多硝基苯酚，为了获得多硝基苯阿 ，采 浙江工业大学坝士毕业论文 用先磺化再硝化的合成方法。 14 321 、苯酚的磺化反应 磺化反应是个可逆反应，其反应受到平衡的控制，随着温度的升高，稳定 的对位异构体增加。如果继续磺化或用浓硫酸在加热下直接与苯酚作用，可得 苯酚二磺酸。 9 8 f 2 s ( 0 4 s 0 3 h + 9 8 h 2 8 0 4 1432 2 苯i i 的硝化及应 苯酚在室温下用稀硝酸硝化，生成邻硝基苯酚和对硝基苯酚，产物可用水 蒸汽蒸馏法分离提纯。但由于苯酚易被氧化，产率较低，该法较少使用a 由于羟基是很强的邻对位定位基，含酚的芳环易发生亲电取代反应，使苯 酚易被浓硝酸氧化，故不宜用直接硝化法制备多硝基酚，通常采用先磺化再硝 化的方法制备苦味酸。反应如下： h 2 s 0 4 1 0 0o c s 0 州h n 0 3 1 4 33 、瓦芬斯坦一派脱斯( w o l f f e m e i n ，r b 6 t e r s ) 反厘 芳香族化合物( 如苯、甲苯、萘等) 及含氮杂环化合物( 如喹啉) 在汞盐 ( 有时用m n ，a i 等促进剂) 存在下，用5 0 6 0 浓度的l t n 0 3 硝化时，先发生 氧化作用生成酚类，继发生硝化作用生成多硝基酚类。这种氧化与硝化同时进 行的反应称为氧硝化( o x y n i t r a t i o n ) 反应。即瓦芬斯坦一派脱斯反应。 反应式如下： 2 c 6 h f ；，+ 8 h n 0 3 2 ( h o ) c 6 h 2 ( n 0 2 ) 3 + 7 h 2 0 + n o + n q 该法可一步直接由苯制造苯酚，因此是重要的化学反应，但反应需要在温 度1 0 0 。c 、添加催化剂硝酸汞等条件下才能进行，使得生产成本增加，叉不符 浙江工业大学i i - f ：毕业论文 合绿色环保要求。 1 5 苯腙类s c h i f f 碱的合成理论 s c h 衙碱的合成是缩合反应，涉及加成、重排、消去等过程，反应物的立 体结构及电子效应起着重要作用。亲核进攻反应步骤决定反应速度，醛或酮上 羰基的c 原子由s p 2 杂化转为s p 3 杂化，键角由1 2 0 。变为1 0 95 。因此宜选 择体积小的r 1 及r 2 基团，有利于反应进行。过渡态中r 1 ，r 2 如为烷基，具 有推电子作用使o 上负电荷更多集中，引起过渡态不稳定。过渡态中r 1 ，r 2 中之一如为h 原子，它会减少推电子作用，使过渡态稳定，反应易进行。另外， 过渡态中r 1 、r 2 中含芳基，其吸电子作用会分散o 上的负电核，芳基形成了 共振结构，苯环又与c = n 键共轭，造成芳香族s c h i f f 碱稳定性好于脂肪族s c h i f f 碱。这样更有利于过渡态稳定而加快反应。 从伯胺n h 2 y 结构分析，作为进攻基团，y 的诱导或共振效应会影响进攻 效果，当y 为推电子基团则n h 2 y 上的n 负电核较集中，其碱性增强，易发生 亲核加成反应，可见反应过程中电予效应与空间立体作用均起着明显的作用。 w + c o 当 c o 一一 卜o h c 一南。y 0 h f 一删当 r 唧 o h + 0 h 2 一| n 0 n h y c 一油 c n y 当醛、酮与多种硝基苯肼( 如对硝基苯肼，2 、4 - 二硝基苯肼，2 、4 、6 - 三硝基苯肼等) 反应得到苯腙类化合物时，反应结果。 。变成了 r 、一n c n 一 上述硝基苯肼称为羰基试剂，反应宜在酸催化下进行。酸的作用是增加羰 基的亲电性，利于羰基试剂的进攻【4 5 蛳】。 浙江工业大学坝士毕业论文 1 6 本文拟做工作 用对硝基苯肼、2 ，4 - 二硝基苯肼、2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼与不同的羰基化合 物作用，合成苯腙化合物。培养化合物的单晶，采用x 衍射分析作结构测定， 选择不同类别的菌株用滤纸片抑菌圈测定法和最小抑菌浓度( m i c ) 法试验化 合物的抑菌活性，并对药物的化学结构与抑菌活性间的构效关系作研究和讨论。 期望得出一些苯腙化合物的有意义结果。 鉴于上述考虑，在本次实验中拟进行以下几方面的工作： 1 研究合成三硝基苯肼的路线，试验在三硝基氯苯溶液中滴加水合肼合成 三硝基苯肼的方法，减少化学品的使用，降低有毒有害药品用量，以求得到较 好的环保、经济效益。再采用正交试验方法，试验不同的反应条件，优化反应 参数，提高得率，降低副产物含量。 2 选用对硝基苯肼、2 ，4 - 二硝基苯肼、2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼与多种醚、 酮化合物反应，合成苯腙类化合物。培养单晶并使用x 一衍射技术测定、研究晶 体结构。 3 采用滤纸片抑菌圈测定法和最小抑菌浓度( m i c ) 法对合成的化合物进 行抑菌活性试验。初步研究不同基团对苯腙抑菌活性的影响，探讨苯腙在该领 域的潜力，为今后进一步研究开发作一些基础工作。 浙江工业大学坝一卜毕业论文 2 1 前言 第二章三硝基苯肼的制备 合成硝基苯肼有多种途径，但这些合成途径步骤多、路线长且反应复杂，还 用强酸、强碱等作催化剂，不符合绿色环保的概念。本实验设计了用水合肼取代 苯环卤代烃生成2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼的反应路线。由于苯环卤代烃上的卤原子不 容易电离，很难进行s n l 反应，反应往往是经由加成消除历程进行亲核取代反 应，反应第一步是亲核试剂进攻与卤原子相连的苯环上的碳原子，形成一个碳负 离子的中间体，这个碳负离子一旦形成，就很快失去卤素原子而得到取代产物 【4 6 一刖。 苯环上的氯原子受到硝基吸引变得活泼，使反应变得复杂，反应过程中会发 生一些未知的转变，造成三硝基苯肼产率很低甚至没有，见图2 一l 。针对初步实 验中发现产物不稳定、副产物多、反应的变化多，难以把握实验过程。为此本文 设定摩尔比、滴加速度，温度等试验条件；采用多种检测方法分析反应过程，寻 求理想的实验方法【4 9 吼】。 合成路线如下： h c “h 5 n ( c 2 h5 ) 2 n 0 2 c p o c i 3 n h 2 一n h 2 h 2 0 0 2 h 2 忖一 2 2 实验部分 2 2 1 原料与试剂 水合肼、乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、 硅胶g f 2 5 4 、2 ，4 ，6 - 三硝基苯酚、磷酰氯、n ，n 一二乙基苯胺，以上试剂均为 分析纯，市售。 2 2 2 设备 德国布鲁克v e c t o r 2 2 傅立叶红外光谱仪，美国v a r i a n 公司m e r c u r y p l u s 4 0 0 m h z 核磁共振仪，日本s h i m a d z u ( l c 一1 0 a t v p ) 液相色谱。北京：科 1 4 n 浙江工业大学坝：l 毕业论文 仪公司x 一4 型显微熔点测定仪，温度未经校正。恒温磁力搅拌器j b 2 1 4 a 型 2 3 三硝基苯肼制备 2 3 1 三硝基氯苯的制备 称取1 0 9 苦味酸，放入烧杯，加入1 0 m i 磷酰氯使之溶解，再滴入0 s g n ， n 二乙基苯胺，三者搅拌均匀配成反应液，置于冰盐浴中。参考资料 5 1 将反 应液加入冷水中，在实验中发现反应过程难控制易结块，得率低、纯度也不高， 见液相色谱附图2 。将实验顺序改为冷水慢速滴入反应液，同时搅拌的方法，反 应较缓和，出现浅黄色粉末状沉淀后，继续加入纯水至1 0 0 m l ，布氏漏斗过滤， 红外灯下干燥后，得到三硝基氯苯。 该反应是放热反应，冰盐浴水温会很快升高，根据以上实验过程及分析选用 后一种操作顺序，并采用少量原料( 如1 9 苦味酸) 进行反应为宜。则该反应过 程易控制月产物纯度高。 产物纯度：9 9 3 ，产物得率：9 6 o 。1 1 1 p ：8 3 0o c ( 文献值8 31o c ) ，外观： 淡黄色。红外谱图( 见红外谱图附图1 ) 与标准谱图一致。 2 3 2 三硝基苯肼的制备 称取l0 9 三硝基氯苯溶于3 0 0 m l 乙醇，在常温下边搅拌边加入水合肼，滴 加结束，布氏漏斗过滤，再经红外干燥，得到产品。 反应过程的薄层色谱追踪观察：在初步反应条件试验中，发现薄层色谱上 斑点多，反应产物复杂，产率很低甚至难以判断有没有产物。见下图2 1 及液 相色潜附图1 。为得到正确的反应条件，先选出了p h 值、摩尔比、反应温度、 滴加速度、搅拌速度等对反应过程有影响的因素。经过一系列的实验，得到粗 产品，见液相色谱图4 。在试验过程中，发现2 ，4 ，6 - 三硝基苯肼合成反j 立剥 溶液p h 值不敏感，而摩尔比、反应温度、滴加速度、搅拌速度对反应过程有 较大影i i 自。 快速搅拌对该反应成败极为关键，能保证水合肼滴入三硝基氯苯溶液后及 时分散、反应物分子之间充分接触，有利于反应进行。因此实验中选择较高搅 拌速度进行反应，同时对摩尔比、反应温度、滴加速度这些可控因素进行优化。 浙江工业大学硕：i ：毕业论文 图2 - 1 薄层色谱图 在图2 - 1 中：副反应物多，展y i ：剂为乙酸乙酯：石油醚= 1 ：3 。 l 划2 - 2 薄层色谱图 在图2 - 2 中各点：1 为原判( 三硝基氯苯) ，2 为反应物和产品，3 为三硝基苯肼。展 开剂为乙酸乙酯：石油醚= 1 ：3 。 23 2 i 反应条件的初步确定： ( i ) 温度 当反应温度 2 5 。c ，溶液变红，副产物较多，故选择反应条件时避开。当反应 温度在一5 。c 以下，体系中三硝基氯苯会析出，造成反应不易进行，影响得率，反 应亦不宜在低温进行。合适的反应条件在o 2 5 0 c 。 ( 2 ) 滴加速度： 反应过程中向三硝基氯苯溶液中滴加的水合肼速度过快、滴加量过大，会使 溶液中来不及反应，造成溶液变黑、粘稠，从薄层色谱观察为多点或成片副产物。 为避免副产物的产生，使反应顺利进行，以极小的滴加量进行试验。但若滴加速 度太慢，则反应耗时过长。因此必须选择合适的滴加速率，使反应处于最佳彤亡态。 浙江工业大学颁士毕业论文 ( 3 ) 摩尔比对产品得率的影响 选择不同摩尔比，产品得率不同，有时会很低，用薄层色谱检查反应过程， 发现有许多斑点( 副产物) 出现。说明不同的摩尔比，对反应得率影响很大，对 反应过程也有较大的影响。 232 2 正交试验 选择反应温度、滴加速度、摩尔比作为三个因素，并采用3 x