二四唑咪唑及其羧酸衍生物的合成
二四唑咪唑及其羧酸衍生物的合成[20200411154625]
摘 要
咪唑类化合物因为具有其特殊的性质以及广阔的应用前景，逐渐受到化学工作者的关注。本论文以4,5-二氰基咪唑为原料，与叠氮化钠反应生成4,5-二四唑咪唑。然后4,5-二四唑咪唑再与溴乙酸乙酯反应，得到了4,5-二四唑咪唑的衍生物4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯。之后对得到的4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯在碱性环境下进行水解，得到化合物4,5-二四唑咪唑乙酸。使用红外光谱仪及熔点仪对试验中所得到的产物进行初步特征分析。获得了一个4,5-二四唑咪唑乙酸的单晶，通过X射线单晶衍射仪对其化合物进行了结构表征。
化合物的晶体数据：分子组成为 C7H4N10O2, Mr = 278.22?, 其晶体是三斜晶系，空间群为P 11/c, a =5.0411(10) ?, b =9.7172(19)? , c =13.028(3) ?, α(o)= 96.22(3), β(o)= 99.54(3), γ(o)= 94.69(3)，V = 622.4(2)?3, Z = 2, T = 291(2)K，Dcalcd. =1.485g.cm-3,μ=0.121 mm-1, Ra =0.1973, wRb =0.3871。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:咪唑四唑乙酸乙酯合成
目 录
1.前言 1
1.1 咪唑化合物简介 1
1.2咪唑的化学合成 2
1.2.1乙二醛合成法 2
1.2.2邻苯二胺与甲酸环合法 2
1.2.3溴乙醛法 3
1.2.4腈类合成法 3
1.3咪唑类衍生物的合成方法 4
1.3.1Debus法 5
1.3.2 Wallach法 5
1.3.3 Shilcrat法 6
1.4 咪唑类衍生物的应用 6
1.4.1咪唑类衍生物在医药领域的应用 6
1.4.2咪唑类衍生物在有机合成领域的应用 7
1.4.3咪唑类衍生物在表面活性剂领域的应用 8
1.4.4几类咪唑衍生物的性能特点和实际应用 8
2.原理及实验部分 16
2.1主要实验仪器和原料 16
2.1.1实验仪器 16
2.1.2 主要原料及物理性质 16
2.2 咪唑二四唑乙酸的生成 17
2.2.1 4,5-二四唑咪唑的生成 17
2.2.2 咪唑二四唑乙酸乙酯的生成 18
2.2.3咪唑二四唑乙酸的生成 19
3 结果与讨论 21
3.1 4,5-二氰基咪唑的图谱分析 21
3.2 4,5-二四唑咪唑的图谱分析 21
3.3 4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯的图谱分析 22
3.4 4,5-二四唑咪唑乙酸的图谱分析 23
4结果分析 24
4.1.反应1 24
4.2.反应2 24
4.3.反应3 24
4.4.反应4 25
5 4,5-二四唑咪唑乙酸原子结构分析 27
5.1 4,5-二四唑咪唑乙酸原子结构图 27
5.2 4,5-二四唑咪唑乙酸原子间键长及键角数据 28
结语 29
参考文献 30
致谢 31
1.前言
1.1 咪唑化合物简介
咪唑是一种五元杂环化合物，其构造特征为：在环戊二烯结构的间位上的碳原子被替换为个氮原子。 咪唑化合物母体的分子式为：C3H4N2 ，熔点约为88～91℃。沸点（℃，1.6kpa）：138.2，相对密度（101℃）：1.0303， 折射率 （101℃）：1.4801，闪点 （℃）：145，易溶于水、乙醇 、乙醚 、氯仿、吡啶 ；溶解性：微溶于苯 ，极微溶于石油醚 。
咪唑环含有两个氮原子，分别位于 1, 3 位上，一个是类似于吡咯的氮原子，一个是类似于吡啶的氮原子。由于咪唑上类似吡咯的氮原子在sp2 轨道上存在一对孤对电子，所以该氮原子可以与周围的原子形成一个闭合的大π键，因而得以形成一个平面结构杂环。正因为此，它不仅具有芳香性，还表现出弱酸及弱碱性。化合物的结构往往能够决定化合物的性质，咪唑特殊的结构决定了咪唑及其衍生物具有特殊的化学特性。
另外，咪唑类化合物是生物体内很多重要分子的组成部分。咪唑类化合物的结构和组成上和生物体的构成很相似，生物体内的很多重要生物功能分子，比如维生素H，组氨酸，荷尔蒙组胺，核糖核酸和脱氧核糖核酸中嘌呤，肌肽等，都含有咪唑或其衍生物的结构【2】。因此目前咪唑类化合物主要应用于医药生物领域，但是咪唑在有机合成中也是重要的一类中间体，在有机合成过程中起着非常重要的作用。除此之外，咪唑及其衍生物在离子液体，表面活性剂，以及化学分析，化工生产等领域同样有着非常广阔的应用。
1.2咪唑的化学合成
咪唑作为一种重要的杂环化合物，已经发明的合成路线有很多，主要的有有乙二醛合成法、腈类合成法、邻苯二胺与甲酸环合法、溴乙醛 法等。下面对这几种方法及其各自具体步骤和反应流程进行的说明。
1.2.1乙二醛合成法
将乙二醛、甲醛 、硫酸铵 按比例称量好加入到烧瓶中，放入洗净的磁子。在油浴条件下加热，边加热边用磁力搅拌。在温度为85-88℃下，反应4个小时。待反应完全后，停止反应。将烧瓶取下，自然冷却至室温。然后向烧瓶中加入浓的NaOH溶液，调节pH到10。将烧瓶放到油浴中加热，调节温度为85-90℃，反应2个小时左右，保证产生的氨气全部排出。反应结束后，将烧瓶取下，稍微冷却后进行抽滤，并用热的蒸馏水反复淋洗滤饼。取滤液，使用减压蒸馏的方式收集馏出液。减压蒸馏至无水蒸出时，继续蒸馏，直至低沸物 全部蒸完，收集温度在105-160℃（0.133-0.267kPa）的馏分，得咪唑。收率约为45%。
1.2.2邻苯二胺与甲酸环合法
首先将邻苯二胺与甲酸反应，经过环合反应生成苯并咪唑。再用得到的苯并咪唑和过氧化氢反应，苯并咪唑发生开环 ，得到4,5-二羟基咪唑，再经过脱羧 得到咪唑。4,5-二羟基咪唑还可以以d-酒石酸为原料合成。d-酒石酸首先进行硝化反应，后在进行环反应。即可制得4,5-二羟基咪唑。4,5-二羧基 咪唑经过脱羧基反应即可得到咪唑。具体脱羧基过程如下：
将4,5-二羟基咪唑与氧化铜充分混合后加入到烧瓶中。搭建蒸馏装置，准备收集馏出液。使用酒精喷灯加热烧瓶至100-280℃，会有大量二氧化碳气体放出，对馏出液进行收集，所得即为咪唑粗产物。将所得的产物，放进适量的苯中，充分的搅拌，重结晶即可得到咪唑，收率大约为76%。具体反应历程入下图：
1.2.3溴乙醛法
溴乙醛法以醋酸乙烯酯为原料，用醋酸乙烯酯与溴水发生加成反应。再用乙醇对加成得到的产物进行处理，就得到了溴代乙醛【1】。溴代乙醛再与溴化氢 、乙醇反应，即可得到缩醛 。而后所得的缩醛在乙二醇 及浓盐酸作用下即可得到环状缩醛。将环状缩醛与用过量甲酰胺加入到反应容器中，持续的向反应容器中通入氨气，反应结束后即可得到咪唑。产率约为50%。
摘 要
咪唑类化合物因为具有其特殊的性质以及广阔的应用前景，逐渐受到化学工作者的关注。本论文以4,5-二氰基咪唑为原料，与叠氮化钠反应生成4,5-二四唑咪唑。然后4,5-二四唑咪唑再与溴乙酸乙酯反应，得到了4,5-二四唑咪唑的衍生物4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯。之后对得到的4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯在碱性环境下进行水解，得到化合物4,5-二四唑咪唑乙酸。使用红外光谱仪及熔点仪对试验中所得到的产物进行初步特征分析。获得了一个4,5-二四唑咪唑乙酸的单晶，通过X射线单晶衍射仪对其化合物进行了结构表征。
化合物的晶体数据：分子组成为 C7H4N10O2, Mr = 278.22?, 其晶体是三斜晶系，空间群为P 11/c, a =5.0411(10) ?, b =9.7172(19)? , c =13.028(3) ?, α(o)= 96.22(3), β(o)= 99.54(3), γ(o)= 94.69(3)，V = 622.4(2)?3, Z = 2, T = 291(2)K，Dcalcd. =1.485g.cm-3,μ=0.121 mm-1, Ra =0.1973, wRb =0.3871。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:咪唑四唑乙酸乙酯合成
目 录
1.前言 1
1.1 咪唑化合物简介 1
1.2咪唑的化学合成 2
1.2.1乙二醛合成法 2
1.2.2邻苯二胺与甲酸环合法 2
1.2.3溴乙醛法 3
1.2.4腈类合成法 3
1.3咪唑类衍生物的合成方法 4
1.3.1Debus法 5
1.3.2 Wallach法 5
1.3.3 Shilcrat法 6
1.4 咪唑类衍生物的应用 6
1.4.1咪唑类衍生物在医药领域的应用 6
1.4.2咪唑类衍生物在有机合成领域的应用 7
1.4.3咪唑类衍生物在表面活性剂领域的应用 8
1.4.4几类咪唑衍生物的性能特点和实际应用 8
2.原理及实验部分 16
2.1主要实验仪器和原料 16
2.1.1实验仪器 16
2.1.2 主要原料及物理性质 16
2.2 咪唑二四唑乙酸的生成 17
2.2.1 4,5-二四唑咪唑的生成 17
2.2.2 咪唑二四唑乙酸乙酯的生成 18
2.2.3咪唑二四唑乙酸的生成 19
3 结果与讨论 21
3.1 4,5-二氰基咪唑的图谱分析 21
3.2 4,5-二四唑咪唑的图谱分析 21
3.3 4,5-二四唑咪唑乙酸乙酯的图谱分析 22
3.4 4,5-二四唑咪唑乙酸的图谱分析 23
4结果分析 24
4.1.反应1 24
4.2.反应2 24
4.3.反应3 24
4.4.反应4 25
5 4,5-二四唑咪唑乙酸原子结构分析 27
5.1 4,5-二四唑咪唑乙酸原子结构图 27
5.2 4,5-二四唑咪唑乙酸原子间键长及键角数据 28
结语 29
参考文献 30
致谢 31
1.前言
1.1 咪唑化合物简介
咪唑是一种五元杂环化合物，其构造特征为：在环戊二烯结构的间位上的碳原子被替换为个氮原子。 咪唑化合物母体的分子式为：C3H4N2 ，熔点约为88～91℃。沸点（℃，1.6kpa）：138.2，相对密度
咪唑环含有两个氮原子，分别位于 1, 3 位上，一个是类似于吡咯的氮原子，一个是类似于吡啶的氮原子。由于咪唑上类似吡咯的氮原子在sp2 轨道上存在一对孤对电子，所以该氮原子可以与周围的原子形成一个闭合的大π键，因而得以形成一个平面结构杂环。正因为此，它不仅具有芳香性，还表现出弱酸及弱碱性。化合物的结构往往能够决定化合物的性质，咪唑特殊的结构决定了咪唑及其衍生物具有特殊的化学特性。
另外，咪唑类化合物是生物体内很多重要分子的组成部分。咪唑类化合物的结构和组成上和生物体的构成很相似，生物体内的很多重要生物功能分子，比如维生素H，组氨酸，荷尔蒙组胺，核糖核酸和脱氧核糖核酸中嘌呤，肌肽等，都含有咪唑或其衍生物的结构【2】。因此目前咪唑类化合物主要应用于医药生物领域，但是咪唑在有机合成中也是重要的一类中间体，在有机合成过程中起着非常重要的作用。除此之外，咪唑及其衍生物在离子液体，表面活性剂，以及化学分析，化工生产等领域同样有着非常广阔的应用。
1.2咪唑的化学合成
咪唑作为一种重要的杂环化合物，已经发明的合成路线有很多，主要的有有乙二醛
1.2.1乙二醛合成法
将乙二醛
1.2.2邻苯二胺与甲酸环合法
首先将邻苯二胺与甲酸反应，经过环合
将4,5-二羟基咪唑与氧化铜充分混合后加入到烧瓶中。搭建蒸馏装置，准备收集馏出液。使用酒精喷灯加热烧瓶至100-280℃，会有大量二氧化碳气体放出，对馏出液进行收集，所得即为咪唑粗产物。将所得的产物，放进适量的苯中，充分的搅拌，重结晶即可得到咪唑，收率大约为76%。具体反应历程入下图：
1.2.3溴乙醛
溴乙醛
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/982.html
