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有机化学论文 题 目 烟酰胺配合物的合成，表征及性质研究 学 院 化学环境与工程学院 专 业 高分子材料与工程 年 级 高分子1班 姓 名 万朝山 学 号 1110411108 烟酰胺配合物的合成，表征及性质研究 背景：烟酰胺配合物在医药业，农业，美容业等都有广泛的应用，比如，护肤品，除草剂，除虫剂，利胆药。为了了解烟酰胺配体的配位特征和结构特点，对烟酰胺，4-氨基安替比林及有关配合物重铬酸烟酰胺，羟甲基烟酰胺，叶绿素a钴()-烟酰胺，2-苄硫基烟酰胺类衍生物，N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺，2-氯-N,N-二甲基烟酰胺，2-氨基磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺及锌与烟酞胺苦味酸根配合物,进行合成，表征及性质的研究。 前景及应用： 1.广泛使用的选择性氧化剂,能够在水介质中将醇氧化成相应的醛或酮。 2.此类化合物对杂草的光合作用可能具有一定的影响，可以做有效的除草剂。 3. 部分配合物是重要的医药和农药中间体，有的还可以做医药。 4.独特的医药产品。（一）4-氨基安替比林的简单介绍 1. 4-氨基安替比林 化学名为4-氨基-2,3-二甲基-1-苯基-5-吡唑啉酮, 分子式C11H13N3O 分子量：203.24 生产安乃近、氨基比林、安乃近镁盐等药品的主要中间体。 其分子式为： 2.物理性质及其应用： 在外观上呈淡黄色结晶。相对密度：1.207g/cm3 ，熔点105110。水溶性：CA.500G/L（20），溶于水、苯和乙醇，微溶于乙醚。用于医药安乃近的中间体。用于检定醇与胺类，测大气及水中酚类化合物。4-氨基安替吡啉的储存方法是在氩气密封的情况下放在阴凉干燥避光处。 3. 4-氨基安替比林的制备： 安替比林经亚硝酸钠亚硝化，经亚硫酸氢铵与亚硫酸铵还原，经硫酸水解最后用液氨中和，得到4-氨基安替比林。工艺过程如下：安替比林与50%硫酸配成溶液，其中含安替比林38%-40%、含硫酸11%-12%。将此溶液与亚硝酸钠溶液同时流入亚硝化反应器，控制两者的流量，控制反应温度45-50，搅拌下反应，并用碘粉淀粉试纸测反应终点以调节水流量。亚硝化生成的亚硝基安替比林立即流入还原罐，与罐内配好的还原剂亚硫酸氢铵与亚硫酸铵的水溶液反应。取样测pH值及还原度，pH值在5.4-5.8之间，还原度约为15（即1ml还原液消耗0.1N碘液的毫升数）。还原结束后，pH值调节至5.8-6.0，还原度为5左右。升温至100，水解3h。降温至80，用液氨中和至pH7-7.5，静置分层。分去废水，得4-氨基安替比林油（含量80%以上）。将其压入结晶罐，搅拌、冷却结晶、过滤，得4-氨基安替比林。（2） 烟酰胺的简单介绍 1.烟酞胺 俗称,化学名称3-吡啶甲酞胺 分子式 分子量122.13,白色针状结品或粉末,熔点129-131 比重1.4000,易溶于水、醇和甘油,无臭,有苦味。 属低毒级。 2.烟酰胺的制备： （1）3-氰基吡啶（NSA）水解法，其工业路线如图1， （2）烟酸铵脱水法 （3）甲基戊二氨法（MPOA法），由3-氰基吡啶，再氨氧化得到烟晴，进一步采用微生物水解制得烟酰胺，该反应收率80%以上，无 副产物，物质消耗少，能耗低，循环分离步骤少，污染排放少，成本低。（3） 几种烟酰胺配合物合成，表征及其性质 医药类 1.羟甲基烟酰胺 （1）合成： a.合成路线： b.原料及用量： 烟酰胺 12.2克 (药用) 无水碳酸钾 1.1克 (药用) 甲醛(3638%) 20毫升 (分析纯) 无水乙醇 80毫升 c.操作：烟酰胺12.2克(0.1克分子)加蒸馏水30毫升,加无水碳酸钾1.1克溶解后,加甲醛(36一38汤)叩毫升,摇匀放置。数小时后即有白色结晶析出,在冰箱中放置一昼夜后，吸滤,在60左右干燥,得粗品12.7克,(熔点130132),粗品用无水乙醇40毫升回流加热溶解,放冷过夜,吸滤,干燥得11.0克,(熔点135137OC),再加无水乙醇35毫升,进行重结晶,干燥得8.3克(收率55.3汤)熔点141143,含量99.12外。两次乙醇母液中尚可回收少量产品,所得产品按天津市药品检验所拟定的进口药品检验标准(熔点1打144,含量98102外)检验,符合规定要求。 （2）性质：羟甲基烟酰胺是目前较好的一种利胆药。该药的主要作用为利胆和消炎,能促进胆汁的分泌,增加胆汁中盐类和胆酸的浓度,是胆道系统的一种特效杀菌剂,有保护肝脏、防止脂肪变性和损害的作用,对肝脏硷性磷酸酷酶和ATP酶无影响,对酸性磷酸酷酶略有增活的作用。 2.叶绿素a钴()-烟酰胺 摘要：脱镁叶绿甲酯一酸a和醋酸钴合成钴()-脱镁叶绿甲酯一酸a, 用色谱法分离纯化.钴()-脱镁叶绿甲酯一酸a与烟酰胺反应,合成了一种新的水溶性配合物Co()(脱镁叶绿甲酯一酸a)(烟酰胺)(H2O),并研究了各步产物的元素分析,可见紫外光谱和傅里叶红外光谱. （1）实验： 脱镁叶绿甲酯一酸a钴()的合成 称取25 mg (510-5mol) 溶于16ml的CHCl3,加入510-4mol Co (CH3COO)24H2O的10 ml甲醇溶液, N2气氛保护, 70搅拌回流反应2 h,反应产物加水稀释后用乙醚萃取,乙醚萃取液用无水Na2SO4干燥,用2 cm 7 cm色谱柱过柱(硅胶H),用适当比例石油醚和丙酮作洗脱剂,接取第二绿色组分,真空干燥,得暗绿色粉末状物质. 叶绿素a钴()-烟酰胺的合成 称取30 mg (510-5mol)1和60 mg (510-4mol)烟酰胺溶于30mL CH3OH中, 60, N2气氛保护,搅拌反应1 h,反应产物加入10 g硅胶G，搅拌,真空干燥,用丙酮反复浸泡干燥物,除去未反应烟酰胺,直至丙酮溶液经TLC测知没有烟酰胺为止,过滤,在经过丙酮浸泡过的硅胶中,加入30ml甲醇和12滴冰醋酸浸泡24 h,过滤,将甲醇溶液真空干燥,得翠绿色粉末.（2）性质：它的可能分子结构式如图 目前过渡金属叶绿素衍生物在医药上的应用研究受人瞩目.叶绿素降解产物脱镁叶绿甲酯一酸a对人体癌细胞的光动力学杀伤能力远较血卟啉光敏剂为强,但其毒性较大,若配位顺磁性金属离子如Fe3+, Co2+等可抑制卟啉类光敏性,减少光动力损伤2.对金属叶绿素轴上配体的络合物研究已经引起重视,合了膦-铁()叶绿素a3和叶绿素a钴()-维生素B14.本文合成了一种新的水溶性脱镁叶绿甲酯一酸a钴()-烟酰胺(2)(其中烟酰胺为轴上配体).钴参与人体和动物体中多种酶的合成,烟酰胺是辅酶,的组成部分.因而2可能将成为有独特诊断和治疗作用的药物. 3.N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺的合成研究 摘 要: N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺是重要的医药和农药中间体。以 2-氯烟酸为起始原料, 经过酰化、胺解、取代,合成了N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺,总收率60%以上。 （1）合成方法： 硫化钠法以 2-氯烟酸为起始原料, 甲苯作溶剂, 经过酰氯化、 胺解得到 N, N -二甲基- 2-氯烟酰胺, 再与多硫化钠溶液反应, 酸化后得到产品N, N-二甲基-2-巯基烟酰胺。 氧化还原法以 2-氯烟酸为起始原料, 甲苯作溶剂, 经过酰氯化、 胺解得到N, N -二甲基 - 2 -氯烟酰胺, N,N -二甲基- 2-氯烟酰胺经过氧化, 再与多硫化钠溶液反应,加酸酸化后再还原, 得到产物 N, N -二甲基- 2-巯基烟酰胺。 硫氢化钠法反应流程如图所示。 方法和方法反应原理相同, 前者合成时间长, 能耗大,后者成本略低, 但都使用甲苯作溶剂, 后处理繁琐,危险性大;方法 1 . 2流程长, 操作繁琐, 氮氧化物危险性更大, 总收率低, 不利于工业化生产。该次对方法 1.3做了适当改进,使总收率达到60%以上。 （2）合成实验： N,N-二甲基-2-氯烟酰胺(B)的合成 在250mL的烧瓶中,加入31.5g(0.2mol)2-氯烟酸(A),加入81.5 g(1.46mol)氯化亚砜,加热回流,反应 4 h后,降温, 减压蒸馏除去过量的氯化亚砜,得 N, N -二甲基- 2-氯烟酰胺 34.8 g,产率98.9%,熔点为43。将70g(0.513 mol)33%的二甲胺水溶液加入到 250mL的烧瓶中,冷却至10以下, 随后滴加34. 8gN,N -二甲基-2-氯烟酰胺的二氯甲烷溶液, 并在2h内滴加完毕, 滴加过程中保持温度在10以下,然后再搅拌反应4h,加入浓盐酸,调节pH值在3左右,静置分液,有机相用无水MgSO4干燥,过滤,将母液蒸去溶剂,得到固体(B)54.0g,用甲苯重结晶,得 N,N-二甲基-2-氯烟酰胺纯品35.2g,熔点78 79。1HNMR:(CDCl3):2.91(s,3H,NCH3),3.15(s,3H,CH3),7.34(m,1H ) ,7.69(m,1H),8.45(m,1H)。 N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺(C)的合成 将 8.0g70%的Na HS(0.143mol)与3.2 g(0.10mol)单质硫混合,并加 100ml水, 搅拌加热,加入4.0gNaOH,溶液透明后,加入N,N-二甲基-2-氯烟酰胺(B)9.25g(0.05 mol),回流反应2h,得到N,N-二甲基烟酰胺多硫化合物的水溶液,随后加入浓盐酸,调节pH值为3 ,待无气体放出后,加热,升温到80左右,搅拌保温30min后, 趁热过滤,并用7080左右的热水洗涤,将水相合并,用氯仿萃取两次,分液, 合并有机相,减压蒸馏,得到固体N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺 6.2g,收率68.0%,熔点213 214,总收率60.5%(以2-氯烟酸计)。1HNMR: (DMSO): 2.54(s,3H, NCH3 )2 .92( s ,3H,NCH3 ),6.81(m,1H ),7.45(m,1H ),7 .72(m, 1H), 13.67(s,1H,SH)。 （3）总结： 采用该路线合成N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺,工艺简单,原料易得; 制备多硫化钠溶液的关键是硫、 硫氢化钠和氢氧化钠的配比,在单质硫溶解后,还需补加一定量的硫氢化钠, 以阻止其分解;合成化合物 N, N -二甲基- 2-氯烟酰胺时, SOCl2既作反应物又作溶剂,简化了后处理, 且回收的SOCl2可以套用,降低了成本; 本方法与方法相比, 反应时间短,能耗低。 （4）性质： N,N-二甲基-2-巯基烟酰胺的分子式为,熔点 211214,易溶于乙醇，甲醇和二氯甲烷, 是重要的农药和医药中间体,也是除草剂烟嘧磺隆的关键中间体。 农用类 4. 2-氯-N,N-二甲基烟酰胺 （1）合成实验： 烟酸N-氧化物(3) 2(25g，0.2mol)和冰醋酸(40ml)，加热至 4050全溶，回流搅拌下30min内滴加30双氧水(40ml)，同时加入甲苯共沸脱水，5h 后反应完毕，冷至室温，即有晶体析出，过滤，滤饼用冰醋酸(10ml2)洗涤，红外灯干燥后得白色晶体3(25.8g，92)，mp258260(文献：260262)。 2-氯-N,N-二甲基烟酰胺(1)方法 1：3(20g，0.14mol)溶于 POCl3(75ml，0.8mol)，加热至 5060，搅拌下1h内滴加SOCl2(30ml，0.3mol)，回流反应4h，冷至室温后减压蒸除溶剂，得到2- 氯烟酰氯。缓慢滴加 1,2-二氯乙烷(50ml)，滴毕于05通入二甲胺气体，反应直到pH 8 为止。将混合物倒入水(100ml)中，用1,2- 二氯乙烷(15ml2)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤后常压蒸除溶剂，剩余物减压收集148154/0.4kPa 馏分，得无色液体1(10g，48)，固化得白色固体 1，mp7072(文献：7072)，含量98.1(LC法)。方法 2：按方法1操作，制得2-氯烟酰氯后，加入1,2-二氯乙烷(50ml)，于05搅拌下1.5h内滴加30二甲胺水溶液(40g，0.3mol)，滴毕再搅拌反应2h，静置分层，水相用1,2-二氯乙烷(20ml2) 萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤后减压蒸除溶剂，静置过夜，过滤，得浅黄色1粗品(16g)。用石油醚(20ml2)重结晶，得白色固体1(12g，56)，mp6669，含量96.4(LC法)。 （2）性质： 分子式:，分子量:184.62，熔点:69.1。其结构是为： 产物N，N-二甲基-2-氯烟酰胺为白色晶体，其核磁数据(300MHz)( HNMR CDCl3) 6:2.91（s，3 H)，3.15(s，3 H )，734(m，j=14.0Hz，IH)，7.67(m，j=6.6HZ，1H)，8.45(m，j=3.6 Hz，1H）。 5. 2-苄硫基烟酰胺类衍生物 摘 要:以2-苄硫基烟酸为原料,设计并合成了26个2-苄硫基烟酰胺类化合物, 其化学结构经核磁共振氢谱和元素分析确证。初步的生物活性测定结果表明,该类化合物具有一定的杀虫及除草活性。其中C-9、C-10、C-11在50m g /L时对淡色库蚊的致死率达到100%;C-3、C -6、C-15在100mg/L对稗草、马唐、苋菜的白化度大于80%。 （1）实验 实验路线： 实验步骤： 以化合物2-苄硫基-N-苯基烟酰胺(C-4)的合成为例置苯胺0.93g(0.010mol)、三乙胺1.52g(0.015mol)及二氯甲烷30ml于100mL反应瓶中,冷却至0,滴加2.64g(0.01 m o l)化合物B溶于15ml二氯甲烷的溶液,室温反应3 h。加入50mL水,分出有机相,并经水洗、无水硫酸镁干燥, 减压脱溶得到深黄色粘稠液。经柱层析石油醚-乙酸乙酯(3B1,体积比)分离提纯,得到白色固体2.35 g。收率70 .5%,熔点:167.1168 。同法合成其他目标化合物。 （2）生物活性： 100mg/L下部分化合物的除草活性 从除草活性测试结果可以看出, C-3、C-6、C-15对稗草的白化度均大于 80 % ; C-3、C-6、C-11、C-15、C-17对马唐的白化度均大于80 % ;C-3、 C-6、 C-15对苋菜的白化度均大于 80%。大致可以看出, C-3、C-6、C-15对杂草具有一定的白化活性, 说明此类化合物对杂草的光合作用可能具有一定的影响。从结构上看, 这些化合物中的N取代基均为烷基, 因此若以其为母体, 进一步进行修饰和改造,极有可能开发出新型的除草剂。 6. 2-氨基磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺 摘要:对合成2-氨基磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺的工艺条件进行了详细研究。结果表明,通过优化合成路线、技术条件等,筛选出了最佳工艺路线,即控制H2O2滴加温度,产品收率(86.0%)高于现有文献值(74.0%)。 烟嘧磺隆 化学名称为1-(4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)-3-(3-二甲基氨基甲酰吡啶-2-基磺酰)脲,是一种新型玉米田专用除草剂。施用量15g/667m2。这种除草剂高效、低毒、环境相容性好,是一种乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂。 2-氨基磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺 它是合成烟嘧磺隆的中间体,并且是合成路线中收率最低的一步,改进这一反应将提高烟嘧磺隆的总收率。这一中间体有多种合成方法26,其中等用紧缺的2-羟基-3-氰基吡啶为原料,共经过六步反应才制得产物,且收率仅为68%;Mary Ann以2-氯烟酸为原料,用Cl2对2-位的巯基进行氧化,用Al(CH3)3及NH(CH3)2进行3-位的酰胺化,收率74%,但此法成本较高。本文以2-氯烟酸为原料,用SOCl2,NHMe2在3-位引入酰氨基;用控制H2O2滴加温度的方法在3-位引入磺酰氨基,使收率由文献值的74.0%提高到86.0%。 （1）合成实验： a.试剂与仪器 试剂剂: 2-氯烟酸(工业品);CHCl3(AR);CH3OH(AR);SOCl2(AR);H2O2(AR)。 分析仪器: FX-90Q核磁共振仪(日本电子公司); XT4型显微熔点仪(南京庚辰科学仪器公司); GF-254硅胶板(烟台化工研究所)。 b.合成路线如图： c.合成步骤： 向装有温度计、回流冷凝管的500ml三口瓶中加入18.2g(0.1mol)上步反应得到的2-巯基-3-N,N-二甲基烟酰胺、91.0g(1.5mol)28%的氨水,稍搅拌固体即溶解,冰水浴冷却降温至5e以下,向其中缓慢滴入22.8g(0.2mol)30%H2O2,控制温度1015e,加完后,再滴入25.0g(0.25mol)浓硫酸,仍控制温度1015e,向体系中滴加124.0g(0.2mol)10%的Na Cl O溶液,温度1015e,加完后,用浓硫酸调pH=3,减压蒸干溶液得到白色固体,用50ml甲醇稍加热溶解得到的固体,抽滤,减压蒸干滤液回收甲醇,得到16.9g白色固体。m.p.196198e,收率86.0%(文献值74.0%)。 化工类 7.重铬酸烟酰胺 （1）合成： a.5g(50mmol)三氧化铬溶于30mL 15%的盐酸,6.1g(50mmol) 烟酰胺溶于20mL水中,在冷水冷却下,将三氧化铬溶液慢慢倾入烟酰胺溶液中,静置,吸滤,得针状结晶。粗产品用蒸馏水重结晶,得一稳定的橙色晶体,其分解温度为83185。收率78%。 b.在装有冷凝管、温度计、搅拌器的250mL四颈瓶中,加入 12.2g(100mmol)烟酰胺及30mL水,搅拌下滴加三氧化铬(10g溶于40mL 6mol/L的盐酸)溶液,得橙色液,搅拌10min,然后用滴液漏斗滴加120mmol醇,在80100温度范围内,反应1.52h,得暗绿色溶液,用乙醚萃取,醚层用无水硫酸镁干燥,蒸去溶剂,再蒸馏即得产品。产品经核磁和红外光谱鉴定。 （2）性质：可以在水溶液中进行氧化反应,且亦能表现出上述优良氧化剂的特点。重铬酸烟酰胺是较稳定的水溶性氧化剂,其制备方便、安全、易于保存,是一种可广泛使用的氧化剂。重铬酸烟酰胺难溶于乙醚、二氯甲烷、苯等有机溶剂,易溶于水,它的水溶液具有一定的稳定性。它可以在水介质中对醇进行氧化反应(实验结果示于表2),同时用色谱法对氧化产物进行定性分析发现,此氧化剂能将伯醇氧化成醛而不生成酸。因此,重铬酸烟酰胺可以作一种广泛使用的选择性氧化剂,能够在水介质中将醇氧化成相应的醛或酮。 8.锌与烟酞胺苦味酸根配合物 摘 要：烟酞胺(NA)与苦味酸锌(Zn(Pic)2)在乙醇水混合液中反应,制得氮健连接的超分子配合物Zn(NA)24H2O(Pic)2。该配合物的晶体属三料晶系,空间群为PT,晶胞参数为a=0.7050(l),b=0.8839(3),c=一1.4035(3)nm3。=81.16(2)=81.92(2),=66.55(2)o,V=0.7598(3)nm3,Z=1,Dc=762g/cm,F(000)=425, =0.556mm一,最终偏离因子R=0.0419，w R=0.1094结构单元中Zn原子与两个NA和四个水分子配位,配位水又通过氢健与Pic和相邻单元的NA结合,同时NA上的氛基又与本单元和相邻结构单元中的Pic-上硝基氧形成氮键,形成了三维网状氢键的超分子化合物。 (1)合成实验 仪器与试剂 Siemens P4衍射仪,Nieolet36oFT-IR红外光谱仪,Perkin-Elmer240元素分析仪,Zn(Pic)24H2O为自制,其它试剂均为分析纯。 单晶制备 按摩尔比1：2称取一定量的Zn(Pic)24H2O和烟酰胺(NA)溶于水、乙醇混合溶液中,60搅拌4h,过滤,母液静置,一个月后获得淡黄色四方柱状配合物单晶。 （2）性质： 配位作用和非共价作用交互影响的平衡结果使得超分子晶体的自由能大大降低,电荷在晶体中趋于平均化。 d.结论： 以2-氯烟酸为起始原料,经四步反应合成了2-氨基磺酰基-N,N-二甲基烟酰胺,收率达86.0%(文献值74.0%)。反应条件温和,反应中用到的有机溶剂均可回收套用,减少了环境污染,节约了生产成本,工业化前景十分广阔。（5） 总结： 从上述资料可以显示，烟酰胺配合物在医药业，农业，美容业等都有广泛的应用，比如，护肤品，除草剂，除虫剂，利胆药等等，在市场上有很广阔的前景，需要更多的人来开拓。 参看文献1. 烟酰胺