2,4-二氯苯甲醛乙酰腙的合成与研究.doc

2,4-二氯苯甲醛乙酰腙的合成研究 2,4-二氯苯甲醛乙酰腙的合成研究 学 生： 范 化学与环境工程学院指导老师： 李水清 化学与环境工程学院1 题目来源指导老师指定2 研究的目的及意义随着我国农业现代化的发展和农业劳动力的逐步转移，栽培耕作方式趋向于规模化和集约化，对农药的需求量显著增加。同时，随着我国沙尘暴等环境问题的日益突出，生态保护和环境安全要求农田耕作模式转向少动土的保护性耕作，全国正在进行大范围的少免耕示范和技术集成，推广保护性耕作是种植业发展的趋势，而除草除虫是其中的关键技术环节，农药产业有着巨大的潜力。我国农药生产主要以仿制为主，大多数为老品种，且布局不合理，由于受到知识产权的保护，仿制新品种受到极为严格的限制，这将成为长期困扰中国农药工业发展的重要因素。另外，腙类化合物由于其分子中存在席夫碱基(-CH=N-)和酰胺基(-CONH-)等活性基团，具有除草、杀菌、杀虫、杀线虫及对植物生长起调节作用。据文献报道酰腙类化合物一般都具有杀菌、除草和植物调节活性。芳酰腙类化合物还是金属离子的良好配体，许多实验表明植物的生物调节与植物体内本身的金属离子有关，即能与金属离子形成稳定配合物的配体有关。R.shai等人详细探讨了几种金属离子与其配体的稳定性与生物活性的关系，探讨了植物生长激素的可能作用模式，指出其生物活性大小同其与金属离子形成的鳌合物的稳定性有关，金属鳌合物稳定性越强活性越高。RBJoharil等讨论了苯甲酰肼水杨醛腙的合成及其与CO2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+二价离子配合物的合成及生物活性，显示配合物比配体具有更强的杀真菌活性。使得酰腙类化合物在新型超高效农药研制中发挥出越来越重要的作用，是近年来发展的一个热点。 因此，本课题的研究对于我国开发和创制高效新型除草剂、推进我国有自主产权农药的开发与研制有着双重现实价值和实践指导作用。3 阅读的主要参考文献及资料名称1张玲,唐宁,邬金才,等.酰腙类化合物的合成及其结构表征J.兰州大学学报(自然科学版),2002, 38(6): 58-60.2 黄明智,黄可龙,陈灿,等.2-甲硫基-1-苯基乙酮苯甲酰腙类化合物的合成和生物活性J.农药学学报,2004,6(3):67-70.3 王建平,付永举,尹卫平,等.具有生物活性的芳香族腙类衍生物的合成与表征J.有机化学,2007,27(4):524-527.4 陈琼,龙德清,程靖,等.5,7-二甲基-1,2,4-三唑并1,5-a嘧啶-2-氧乙酰腙类衍生物的合成与生物活性 J. 高等学校化学学报, 2006, 27(3): 454-459.5 李清寒,赵志刚,杨学军.具有生物活性的哌嗪乙酰腙化合物的微波合成及表征J.西南民族大学学报(自然科学版),2008,34（3）.6 刘峰. 芳酰腙类配合物的合成、晶体结构及性质研究J.硕士学位论文(西北大学).2008.7 李英俊,王营,许永廷,等.5-(4-溴苯基)-2-呋喃甲醛-N-芳氧乙酰腙的合成J.辽宁师范大学学报( 自然科学版) ,2005,28(1).8 高鸿宾.有机化学(第四版,高等教育出版社)J.2005:395-398. 9 熊洪录.有机化学实验（武汉大学出版社）J.2009. 10 李来仲,黄汝骐. 取代苯甲醛-N-(2-甲基苯氧)乙酰腙类化合物的IR、1H NMR和结构-J.第十届金竭有枫分析学术研讨会.有机化学.2000(4). 11 张舟,李耀仓,范望喜,等.酰腙类化合物的研究进展J.安徽农业科学,JournalofAnhuiAgr.i Sc.i 2010, 38(13). 12龙德清,汪焱钢,李德江,等.5,7-二甲基-1,2,4-三唑并1,5,a嘧啶-2-甲酰腙类化合物的合成与生物活性J. 有机化学.2005,25(11): 14981502. 13李来仲,刘庆俭,徐克花,等.芳醛-N-(2-甲基苯氧基)乙酰腙类化合物的合成及表征J.山东师范大学学报(自然科学版).2004,19(3).14任星华,李振江,万婧, 等.合成芳香醛邻苯二甲酰腙化合物的简便方法（期刊论文）,精细化工.2007(7).15许冰婷,杨发福,刘志强,等.三桥联杯6酰腙衍生物和相关化合物的合成J.有机化学,2011,31(5):737-741.16周中振,何彦桢,杨光富. 色酮酰腙类化合物的合成及其生物活性J. 中国化工学会农药专业委员会第十二届年会论文集.17邓记华.酰腙类Schiff碱及其金属配合物的研究进展J.宜春学院学报.2008(2).18李清寒,赵志刚.吲哚甲酰腙化合物的微波合成和表征J.化学研究与应用.2008(8). 4 国内外现状、发展趋势与研究的主攻方向酰腙类化合物是由酰肼与醛或酮缩合而成的一类Schiff碱类化合物,在亲生物的环境下表现出良好的生物活性、较强的配位能力和多样的配位方式,因此在医药、农药、材料和分析试剂等方面受到了广泛的关注。近年来, 研究人员发现,酰腙类化合物具有抗菌、消炎和除草等多种生物活性, 某些酰腙还具有抗癌作用。自从20世纪70年代顺铂被发现具有抗癌活性并应用于临床之后, 无机药物的研究有了新进展,从中筛选活性强的金属基药物成了无机化学的一个热门领域。由于酰腙类化合物表现出较强的生物活性, 而且比普通的席夫碱化合物稳定, 所以许多研究者选择其作为配体,合成了它们与过渡元素和稀土元素的金属配合物, 并研究他们的抗菌和抗肿瘤活性, 以期寻找出活性更好的金属基药物。同时, 研究发现某些酰腙类化合物的金属配合物具有良好的发光和催化活性,在材料科学领域有着潜在的应用价值。4.1医药领域酰腙类化合物分子中由于同时含有氧原子与氮原子因而可以参与生物体中氢键的形成,增加受体之间的亲和性,进而可以抑制生物体内诸多生理化学过程,如抗高血糖、抗肿瘤,尤其是近年来在抗真菌和制备免疫抑制剂(如类风湿、牛皮癣、系统性红斑狼疮等疾病)等方面的研究备受关注。1982年Johnson等曾报道,芳香腙表现出奇特的抑制DNA合成效果,并能抑制啮齿细胞链的增长。1988年Mohan等合成了7个含有双吡啶环的芳香腙,并以它们为配体合成了大量的过渡金属配合物,并对配体及配合物的抗肿瘤活性进行了测试。结果表明,配体均表现出明显的活性,配合物中Cu( PCPH)Cl2表现出比配体更强的活性。另据杨正银等报道,1-苯基-3-甲基-4苯甲酰基-5-吡啶酮异烟腙配合物对O2-有明显的清除作用,1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡啶酮异烟腙稀土金属配合物对O2-也有一定的清除作用,所以,PMBP及其配合物未来有可能用于治疗ROS引发的脂质过氧化类疾病,如心血管疾病、癌变、白内障和细胞衰老等老年慢性病。大量研究表明,酰腙在形成配合物后活性显著增强,因此,酰腙表现生物活性的过程一定与中心的金属离子有关。酰腙及其配合物的抑制作用可能是由于酰腙与生物细胞中的金属离子配位所致,从而阻止了很多由金属离子催化的酶反应,不过, 由于人们对酰腙及其配合物生物活性的机理了解不多,这些推测尚待验证。4.2农药领域酰腙类化合物由于分子结构中含有一类很好的活性亚结构基团(-CONHN=CH-),因而表现出良好的除草和杀菌等生物活性,是目前农药界研究的热点之一。腙类化合物在杀虫剂、杀菌剂与除草剂的良好表现,引起了众多农药公司与科研工作者的广泛兴趣。1973年杜邦公司首次介绍了某些结构简单的二苯甲酮腙的杀虫活性,其后,巴斯夫、拜耳和孟山等公司均介入了该领域进行研究。目前已商品化的品种有杀菌剂嘧菌腙( fermi zone)和玉米田苗后除草剂氟吡草腙( diflufenzopyr)。据报道, 5, 7-二甲基-1, 2, 4-三唑并 1, 5-a嘧啶-2-硫乙酰腙类衍生物表现出不同程度的除草及杀菌活性。异烟肼的腙衍生物有一定的杀菌活性,尤其对水稻纹枯病(Rhizoctoria solani)有良好的抑制作用,部分化合物还有一定的抗烟草花叶病毒活性;含有三唑环的苯乙酮腙类化合物具有良好的杀菌活性;含有甲硫基的苯乙酮苯甲酰腙类化合物对黄瓜灰霉病菌和小麦赤霉病菌具有良好的杀菌活性, 对蚜虫具有良好的杀虫活性。4.3其它领域酰腙类化合物由于具有较强的配位能力以及多样的配位形式,能与众多金属离子形成金属配合物。该类配合物与配体酰腙相比, 除了在药物方面具有用途广泛的特点,而且还具有特殊的电学、磁学、光学性质,因而在非线性化学、分析测试和催化学方面也有广泛的应用。例如,腙类试剂是一类理想的荧光分析试剂,用其测定Al3+、Zn2+、Cu2+的试验结果已显示出其灵敏度高和选择性好等优点,受到人们的关注。一些研究证实,脑组织对铝元素有亲和性,脑组织中的铝沉积过多,可使人记忆力减退、智力低下、行动迟钝、催人衰老,所以,研究日常生活中微量铝的测定方法具有重要意义。腙类试剂测定铝的荧光方法已有报道,如刘建宁等研究表明,一种新的荧光试剂2, 4-二羟基苯乙酮酰腙测定铝的线性范围为0120g, 检测下限为0. 2g/L, 该试剂成功用于生理盐水、葡萄糖注射液、饮料和油条中铝的测定。随着生物学、医药科学、催化化学以及环境科学的发展,阴离子在这些领域所起的作用越来越重要,如何检测、分离和识别阴离子的研究愈加引起人们的广泛关注。因此,设计和合成生物学、医学和环境科学中重要阴离子的非共价键合和识别的受体分子已成为当今超分子化学十分活跃的研究领域。酰腙的N-H键也有一定的酸性,分子中可以形成空腔,且可根据需要设计成不同大小、不同种类的官能化的受体,还可以作为识别阴离子的“钳形”受体。例如,在间苯双对硝基苯氧乙酰腙的溶液中加入F-和CH3COO-时, 溶液颜色有明显变化,实现了裸眼识别。4.4新型酰腙为了寻求更具修饰潜力的农药或医药先导化合物,不少学者注重开发出具有更低毒副作用和更好药效的生物活性化合物,使得越来越多的新型酰腙类化合物被不断地合成出来。例如,以没食子酸为起始原料,设计合成的3, 4, 5-三苄氧基苯甲酰腙类化合物在50mg/L浓度下对水稻纹枯病菌和小麦赤霉病菌的抑制率达90%以上,表现出很高的活性。硫代双酰腙配体二甲氨基苯甲醛双缩二氨基硫脲(MABTC)与普通酰腙相比,其紫外可见吸收光谱的吸收带发生了显著的红移,吸收强度也有较大的提高,这对提高体系的发光强度是有利的。以雷琐酸为原料合成的新型酰腙类化合物毒副作用更小、药效更好,未来可能取代雷米封和异烟酰肼香兰醛腙作为药物用于临床治疗结核病。最近,根据活性子叠加和生物等排取代原理,将具有生物活性的各类化合物与酰肼反应,合成出新型的活性更强的酰腙类化合物已成为该领域一个新的研究热点。例如,含有呋喃环的杂环化合物,大多数具有抗菌、消毒和杀虫等活性,又如,5-硝基-2-呋喃甲醛腙类化合物呋喃唑酮(又称痢特灵)就是一类光谱的抗菌药, 主要用于菌痢、肠炎等肠道感染疾病的的治疗中。李英俊等将具有生物活性的5-( 4-溴苯基) -2-呋喃甲醛与芳氧基乙酰肼连接起来, 使各种活性基团(如呋喃环、芳氧乙酰基、酰胺键、碳氮双键)聚集在同一分子中,出新型的5-芳基-2-呋喃甲醛腙类化合物。三唑并嘧啶类杂环衍生物由于其分子结构中同时含有三唑和嘧啶这2类重要的活性结构单元, 因而表现出广谱的生物活性,长期以来一直受到人们的广泛关注。陈琼等以三唑并嘧啶为原料,设计合成了新型的三唑并嘧啶类酰腙化合物。从生物化学方面来看,呋喃和三唑并嘧啶环中的氧原子和氮原子可参与生物体中氢键的形成,增加授受间分子亲和性,将其导入化合物可能有助于提高化合物的生物活性。有关这类新型化合物生物活性的研究正在逐步开展之中。4.5主攻方向国内外学者在对酰腙类化合物的合成及应用进行研究后发现,未来该领域发展的研究热点是在以下几个方向:加大性质研究力度,开发酰腙类化合物在农药和医药方面的实际应用价值; 根据酰腙金属配合物所具有的特殊光学、电学和磁学性质研究该类配合物作为功能材料的可行性; 在利用微波技术合成化合物的基础上,探索新型的环境友好的绿色合成方法。5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路（1）了解我国农药产业的现状及国内外的差距；了解酰腙类化合物在农药、医药、材料和试剂等方面的潜在价值。（2）在不同温度下回流对产率的影响；在不同反应物配比下对反应产物的影响；在不同回流时间下对产率的影响；在不同溶剂用量下对产率的影响。（3）通过实验研究2,4-二氯苯甲醛乙酰腙的生物活性。6 完成论文必须具备的工作条件及解决方法。6.1 仪器 JJ-1型定时电动搅拌器（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）；DZTW调温电热套（北京市永光明医疗仪器厂）；2XZ-2型旋片式真空泵(临海市精工真空设备厂)；CS202型电热保温干燥箱（中华人民共和国重庆试验设备厂）；回流冷凝装置；蒸馏装置；红外光谱仪；测定熔点装置（b形管、温度计、酒精等等）元素分析装置。6.2 药品水合肼（上海山浦化工有限公司，80%）；乙酸乙酯（天津市福晨化学试剂厂，99.5%）；2,4-二氯苯甲醛（上海化学试剂采购供应五联化工厂，98%）；无水乙醇（天津市北联精细化学品开发有限公司，99.7%）。其它所用药品均为分析纯或化学纯。6.3 实验方案设计6.3.1.合成路线（1）中间产物乙酰肼的合成 反应路径如下列反应方程式所示： 首先将过量的乙酸乙酯加入到带有回流冷凝装置的三口瓶中，加热至沸腾，然后滴加理论量的水合肼（质量分数为80%）。滴加完毕后, 继续回流反应7小时之后冷却, 改蒸馏装置在常压下蒸出78以下的低沸点组分, 再用水泵减压蒸馏出大部分水, 冷却得针状白色结晶，干燥。(2)终产物的合成 反应方程式如下： 称取