1、本科毕业设计开题报告应用化学2咪唑甲烷衍生物的合成一、选题的背景和意义金属一有机配位聚合物是一种新型的分子功能材料，大部分的金属有机化合物都是基于芳香、芳杂环而衍生出来的，通过选择特定几何构型的中心金属离子和特殊的有机配体，可以在一定程度上实现新型功能材料的定向设计和合成。同时，还可以通过选择功能性的中心金属离子和具有功能官能团的有机配体赋予目标化合物以多功能的性质。配位聚合物是由有机配体和金属离子之间通过配位键形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物。该体系具有稳定、刚性、较易预测和操控等特点。由于金属离子配位结构及有机配体结构丰富多彩，对这些新型体系结构和性能的研究不仅可以丰富合成化学的理
2、论与实践研究，而且还将进一步拓展其在电子、光学、磁化学、催化以及生物模拟等诸多领域的广阔前景。咪唑类化合物具有质子授一受性能、共扼酸碱性能、络合配位性能，享有“生物催化剂”、“生物配体”之美誉。过渡金属与咪唑配体所形成的配合物以其多样的结构和广泛的用途愈来愈受到人们的重视，该类配合物在催化、生物活性及功能材料等领域都有广泛的应用前景。咪唑及其衍生物的配位聚合物，具有独特的光学性质、磁性、催化和生物活性，而且具备复合高分子的特点，在应用新材料、分子识别和超分子自组装等方面有广阔的应用前景。咪唑类化合物在分析化学、药物、农药、表面活性剂、功能高分子化学物和其他工业领域都有显著且优越的用途。关于咪唑
3、及其咪唑衍生物的合成，经过化学家们数十年来的不懈努力探索，目前己经有许多形成咪唑环的实用方法。2,2联咪唑具有非常丰富的配位能力，它是多质子给予体，其多样的配位风格以及容易形成氢键的能力使其配合物得到了广泛的研究和应用。在生物体内它是具有生物活性的物质，是一个非常有趣、灵活多变的刚性配体。它能与过渡、稀土金属离子鳌合形成稳定的配合物，而且配位方式不拘一格。联咪唑配体本身在晶体中是反式的且含有许多氢键的一维网状结构。它的配位形式有单齿配位、双齿配位和桥基配位。2咪唑甲烷（2BIM），两个咪唑环通过一个单个的四面体碳原子连接，与刚性较大的2,2联咪唑相比较，2BIM中的咪唑环能够自由旋转，因此比联
4、咪唑有更强、更丰富的配位能力，在空间的构型更加多样可变，由于咪唑上的氢原子非常活泼，极易发生取代反应，其亚甲基上的两个氢也很活泼，可以考虑其以卡宾的结构出现。因此，以二咪唑甲烷为母体，进行迈克尔加成、亲核取代反应等衍生化，能够获得多种多样的配合物，在医学、生物学等上有广泛的用途。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题探索2咪唑甲烷的制备方法，并基于联咪唑衍生物的合成方法，设计、合成2咪唑甲烷衍生物；以2咪唑甲烷为母体，进行迈克尔加成、亲核取代反应等衍生化，掌握所得衍生物的纯化方法，对所合成的衍生物进行光谱表征，具有一定的数据谱图分析能力。主要问题在进行迈克尔加成时，所使用碱的强弱以及用量上需要解
5、决取代、加成时所用取代物与咪唑的当量比需要解决反应时所用溶剂的选择需要解决2咪唑甲烷与丙烯酰胺生成产物的后期处理2咪唑甲烷与丙烯酸甲酯、乙酯反应生成的产物后处理中遇到的问题三、研究的方法与技术路线H2CCNCNH2CCCNHNHOC2H5OC2H52HCL2CCH2OH干燥HCL气体无水苯，冰水浴H2CCCNHNHOC2H5OC2H5H2CCCNHNHNHCH2CHOCH32NHCH2CHOCH322HCL2HCL乙醇冰水浴、2HH2NCH2CHOOCH3CH3H2CCCNHNHNHCH2CHOCH32NHCH2CHOCH32NHNNHN2HCL2HCL浓盐酸100/2HNHNNHN80，5H
6、H2CCHCN2NAOH/DMFNNNNCNNCNHNNHNCHCNH2H2CO80，回流10HNNNNCH2CH2CNH2OCH2H2CCNH2ODMF,NAOH2NHNNHNH2C80，回流8HNNNNCH2CH2COOCH2H2CCOODMF,NAOH2CHCOOCH3CH3CH3NHNNHNH2C80，回流8HNNNNCH2CH2COOCH2H2CCOODMF,NAOH2CHCOOC2H5C2H5C2H5四、研究的总体安排与进度20106201010查阅相关文献、确定研究课题201010201011书写任务书及学生开题20101220113学生实验2011420115学生论文书写201
7、1520116论文答辩五、主要参考文献SUAADABUSKHUNAA,MALACHYMCCANNA,JOHNBRIODYA,MICHAELDEVEREUXB,VICKIEMCKEEC,SYNTHESISANDSTRUCTUREOFMNII,CUIIANDZNIICOMPLEXESCONTAININGBISIMIDAZOLELIGANDS,POLYHEDRON,2004,23,17311737SUAADABUSKHUNAA,JOHNBRIODYA,MALACHYMCCANNA,MICHAELDEVEREUXB,KEVINKAVANAGHC,JULIABARREIRAFONTECHAD,VICKI
8、EMCKEED,SYNTHESIS,STRUCTUREANDANTIFUNGALACTIVITYOFDIMERICAGICOMPLEXESCONTAININGBISIMIDAZOLELIGANDS,POLYHEDRON,2004,23,12491255MJOSEPH,TLEIGH,MLSWAIN,SYNTHESISOFANDNOVELREACTIONSWITHBISIMIDAZOL2YLNITROMETHANE,SYNTHESIS,1977,459460AANSA,KATALINVRNAGYA,HELGASLIVARGHAB,ANTALCSMPAYC,DANIELESANNAD,GIOVANN
9、IMICERAEANDIMRESVGA,ACIDBASEPROPERTIESANDCOPPERIICOMPLEXESOFDIPEPTIDESCONTAININGHISTIDINEANDADDITIONALCHELATINGBISIMIDAZOL2YLRESIDUES,JOURNALOFINORGANICBIOCHEMISTRY,2004,98,2432NATHALIEBRAUSSAUD,THOMASRUTHER,AKINGSLEYJCAVELL,BBRIANWSKELTON,CALLANHWHITE,BRIDGED1METHYLBISIMIDAZOLESASBUILDINGBLOCKSFORM
10、IXEDDONORBIANDTRIDENTATECHELATINGLIGANDS,SYNTHESIS,2001,NO4,626632金凤硕士学位论文含咪唑基配位聚合物的设计、合成、晶体结构和性质研究2005年5月聂旭亮硕士学位论文咪唑衍生物及其过渡金属配合物的设计、合成和结构表征2007年6月许彦红硕士学位论文基于咪唑衍生物构筑的配位聚合物的合成、结构和性质研究2009年6月肖晴、林展如咪唑型金属配合物的合成和性能研究四川师范大学学报1988年7月第21卷第4期任英涛硕士学位论文新型官能团化联咪唑有机配体的设计、合成及配位化学性质研究文献综述化学2咪唑甲烷衍生物的合成金属一有机配位聚合物是一种
11、新型的分子功能材料，大部分的金属有机化合物都是基于芳香、芳杂环而衍生出来的，杂环化合物是含有碳以外的杂原子的环状化合物。它凭借其独特的结构、可剪裁性、多样的拓扑结构和在氢气存储、离子交换、吸附、分子识别、催化以及光、电、磁、手性拆分等领域的巨大潜在应用受到了各界科学家们越来越多的关注。依据分子工程学原理，通过选择特定几何构型的中心金属离子和特殊的有机配体，可以在一定程度上实现新型功能材料的定向设计和合成。同时，还可以通过选择功能性的中心金属离子和具有功能官能团的有机配体赋予目标化合物以多功能的性质。配位聚合物是由有机配体和金属离子之间通过配位键形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物。该体系具
12、有稳定、刚性、较易预测和操控等特点。由于金属离子配位结构及有机配体结构丰富多彩，对这些新型体系结构和性能的研究不仅可以丰富合成化学的理论与实践研究，而且还将进一步拓展其在电子、光学、磁化学、催化以及生物模拟等诸多领域的广阔前景。咪唑是含有两个氮原子的五元杂环，无色固体，熔点90，易溶于水。它的3位上的氮原子能与氢离子结合，故与强酸生成稳定的盐，它也有微弱的酸性。它的结构决定了它可以生成多种衍生物，也决定了咪唑类化合物具有诸如配位络合性，电子、质子的传递性等优良性能，更决定了这类化合物具有广泛的应用价值。咪唑类化合物具有质子授一受性能、共扼酸碱性能、络合配位性能，享有“生物催化剂”、“生物配体”
13、之美誉。过渡金属与咪唑配体所形成的配合物以其多样的结构和广泛的用途愈来愈受到人们的重视，该类配合物在催化、生物活性及功能材料等领域都有广泛的应用前景。咪唑作为许多酶的活性中心功能基，参与了重要的生物化学反应，对生命活动起着十分重要的作用。由于其结构的优越性、重要的生理活性、良好的反应活性以及其他优良特性，咪唑及其衍生物的应用十分广泛。因而，百余年来咪唑及其衍生物的合成、应用及配位聚合物的研究从未间断，至今仍十分活跃。咪唑及其衍生物的配位聚合物，具有独特的光学性质、磁性、催化和生物活性，而且具备复合高分子的特点，在应用新材料、分子识别和超分子自组装等方面有广阔的应用前景。咪唑类化合物在分析化学、
14、药物、农药、表面活性剂、功能高分子化学物和其他工业领域都有显著且优越的用途。关于咪唑及其咪唑衍生物的合成，经过化学家们数十年来的不懈努力探索，目前己经有许多形成咪唑环的实用方法。联咪唑具有非常丰富的配位能力，它是多质子给予体，其多样的配位风格以及容易形成氢键的能力使其配合物得到了广泛的研究和应用。在生物体内它是具有生物活性的物质，是一个非常有趣、灵活多变的刚性配体。它能与过渡、内过渡和斓系金属离子鳌合形成稳定的配合物，而且配位方式不拘一格。与过渡金属不仅可以中性分子配位，而且还可以脱去氢离子以离子状态配位，它的配位形式有单齿配位、双齿配位和桥基配位。联咪唑配体本身在晶体中是反式的且含有许多氢键
15、的一维网状结构，同时许多酶的活性中心配位是一个多氮配位环境，而这些氮原子大多来自组氨酸残基中的咪唑基团。因此，2,2联咪唑不但是一个重要的生物分子，在生物学上有非常广泛的用途，而且在配位化学上构筑新颖结构方面有着无限的前景。与联咪唑相比，二咪唑甲烷有更大的优势，二咪唑甲烷将连接2,2联咪唑环的氢原子由亚甲基取代，使得咪唑环能够自由旋转，因此比联咪唑有更强、更丰富的配位能力，在空间的构型更加多样可变，由于亚甲基上的氢原子非常活泼，极易发生取代反应。以二咪唑甲烷为母体，进行迈克尔加成、亲核取代反应等衍生化，能够获得多种多样的配合物，在医学、生物学等上有广泛的用途。在二咪唑甲烷及其衍生物中，两个咪唑
16、环通过一个单个的四面体碳原子连接，在生物体系中作为多组氨酸配体的基本模型被观察到，这种二咪唑配体能形成稳定的带有各种过渡金属的六元螯合环，铂离子配合PT2BIMMEOHCL2已经被报道显示出显著的抗癌性。多组氨的咪唑官能团在MNII，CUII和ZNII金属蛋白质中普遍存在。在这些酶中，肽链的三维结构有效地使2个或更远的咪唑环的二分之一同时紧密地与中心金属离子结合，这样，我们对在生物体中模仿多组氨酸配位的联咪唑配体产生了兴趣。本课题的研究方向为二咪唑甲烷及其衍生物的合成，具体研究二咪唑甲烷与丙烯甲酯、丙烯乙酯、丙烯酰胺与丙烯腈的衍生物的合成，反应过程大致相同，在二咪唑甲烷的DMF溶液中，加入少量
17、的氢氧化钠，形成碱性的液体环境，加入配体的DMF溶液，反应数十小时，经过旋蒸、萃取、过滤、抽滤等步骤得到产物，计算产率，再用红外、核磁、质谱等表征手法确定产物的成份。参考文献SUAADABUSKHUNAA,MALACHYMCCANNA,JOHNBRIODYA,MICHAELDEVEREUXB,VICKIEMCKEEC,SYNTHESISANDSTRUCTUREOFMNII,CUIIANDZNIICOMPLEXESCONTAININGBISIMIDAZOLELIGANDS,POLYHEDRON,2004,23,17311737SUAADABUSKHUNAA,JOHNBRIODYA,MALACHY
18、MCCANNA,MICHAELDEVEREUXB,KEVINKAVANAGHC,JULIABARREIRAFONTECHAD,VICKIEMCKEED,SYNTHESIS,STRUCTUREANDANTIFUNGALACTIVITYOFDIMERICAGICOMPLEXESCONTAININGBISIMIDAZOLELIGANDS,POLYHEDRON,2004,23,12491255MJOSEPH,TLEIGH,MLSWAIN,SYNTHESISOFANDNOVELREACTIONSWITHBISIMIDAZOL2YLNITROMETHANE,SYNTHESIS,1977,459460AAN
19、SA,KATALINVRNAGYA,HELGASLIVARGHAB,ANTALCSMPAYC,DANIELESANNAD,GIOVANNIMICERAEANDIMRESVGA,ACIDBASEPROPERTIESANDCOPPERIICOMPLEXESOFDIPEPTIDESCONTAININGHISTIDINEANDADDITIONALCHELATINGBISIMIDAZOL2YLRESIDUES,JOURNALOFINORGANICBIOCHEMISTRY,2004,98,2432NATHALIEBRAUSSAUD,THOMASRUTHER,AKINGSLEYJCAVELL,BBRIANW
20、SKELTON,CALLANHWHITE,BRIDGED1METHYLBISIMIDAZOLESASBUILDINGBLOCKSFORMIXEDDONORBIANDTRIDENTATECHELATINGLIGANDS,SYNTHESIS,2001,NO4,626632金凤硕士学位论文含咪唑基配位聚合物的设计、合成、晶体结构和性质研究2005年5月聂旭亮硕士学位论文咪唑衍生物及其过渡金属配合物的设计、合成和结构表征2007年6月许彦红硕士学位论文基于咪唑衍生物构筑的配位聚合物的合成、结构和性质研究2009年6月肖晴、林展如咪唑型金属配合物的合成和性能研究四川师范大学学报1988年7月第21卷第4
21、期任英涛硕士学位论文新型官能团化联咪唑有机配体的设计、合成及配位化学性质研究（20届）本科毕业设计2咪唑甲烷衍生物的合成SYNTHESISOFBISIMIDAZOL2YLMETHANEDERIVATIVES2咪唑甲烷衍生物的合成【摘要】咪唑衍生物配合物具有优良的生理活性、独特的光学性质和磁性，其中二咪唑甲烷在空间的构型多样可变，由于两个咪唑环上的氢原子非常活泼，极易发生取代反应。因此，以二咪唑甲烷为母体，来进行迈克尔加成、亲核取代反应等衍生化，能够获得多种多样的配合物，在医学、农药、功能材料、表面活性剂、分析化学试剂、有机合成等方面具有广阔的应用前景。本论文介绍了二咪唑甲烷的合成方法，并对其衍
22、生物的合成进行了探索。本论文主要设计合成二咪唑甲烷及其衍生物，具体研究了二咪唑甲烷与丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酰胺与丙烯腈的迈克尔加成反应，反应过程及其条件大致相同，在二咪唑甲烷的DMF溶液中，加入少量的氢氧化钠，形成碱性的液体环境，加入配体的DMF溶液，反应数十小时，经过旋蒸、萃取、过滤、抽滤等步骤得到产物，计算产率，再用红外、核磁、质谱等表征手法确定产物的成份。【关键词】二咪唑甲烷；迈克尔加成；丙烯酰胺；丙烯腈；丙烯酸乙酯；丙烯酸甲酯SYNTHESISOFBISIMIDAZOL2YLMETHANEDERIVATIVES【ABSTRACT】IMIDAZOLEDERIVATIVESWHICH
23、POSSESSGOODPHYSIOLOGICALACTIVITIES,UNIQUEOPTICALANDMAGNETICALPROPERTIESBISIMIDAZOL2YLMETHANEHASTHEFLEXIBLESTYLEBECAUSEOFTHEHYDROGENATOMONTHEIMIDAZOLERINGSISVERYLIVELYANDEASYTOOCCURTHESUBSTITUTIONREACTIONUSETHEBISIMIDAZOL2YLMETHANEFORFEMALESTOADDNUCLEARREPLACEDBYMICHAEL,ANDOTHERDERIVATIVES,ANDCANGETA
24、WIDERANGEOFCOORDINATIONCOMPOUNDS,ANDHAVEBROADAPPLICATIONSASDRUGS,PESTICIDES,FUNCTIONALMATERIALS,SURFACTANTS,REAGENTSINCHEMICALANALYSISANDORGANICSYNTHESISTHISPAPERINTRODUCEDTHEWAYTOSYNTHESISBISIMIDAZOL2YLMETHANE,ANDEXPLORETHEWAYTOSYNTHESISITSDERIVATIVESTHISPAPERPARTICULARLYEXPLORETHEWAYTOSYNTHESISONT
25、HEBISIMIDAZOL2YLMETHANEANDACRYLAMIDEACRYLONITRILE,ETHYLACRYLATE,METHYLACRYLATEREACONSPROCESSARESMARPUBSMDAO2YLMETHANEINTODMF,ADDALITTLENAOH,TOFORMAALKALINELIQUIDENVIRONMENT,ANDTHENMIXTHELIGANDANDDMF,ADDTHISSOLUTIONINREACTFORHOURS,AFTERSTEAMING,TAKINGTHEVEIL,ANDFILTERING,GETTHEPRODUCTCALCULATEITSYIEL
26、D,ANDWITHINFRARED,NUCLEARMAGNETICRESONANCEANDMASSSPECTROSCOPYASTECHNIQUETODEFINETHECOMPOSITIONOFTHEPRODUCT【KEYWORDS】BISIMIDAZOL2YLMETHANEMICHAELADDITION；ACRYLAMIDE；ACRYLONITRILE；ETHYLACRYLATE；METHYLACRYLATE目录引言错误未定义书签。实验部分321实验试剂和实验仪器3211实验试剂3212实验仪器422合成部分5221二咪唑甲烷的合成探索5222N,N二丙酰胺2取代二咪唑甲烷的合成探索6223N
27、,N二丙乙酯2取代二咪唑甲烷的合成探索7224N,N二腈乙基2取代二咪唑甲烷的合成探索7225N,N二丙甲酯2取代二咪唑甲烷的合成探索83结果与讨论1031二咪唑甲烷的合成探索1032二咪唑甲烷氮上衍生化化合物的合成探索14321N,N二丙酰胺2取代二咪唑甲烷的合成探索14322N,N二丙乙酯2取代二咪唑甲烷的合成探索16323N,N二腈乙基2取代二咪唑甲烷的合成探索16324N,N二丙甲酯2取代二咪唑甲烷的合成探索174课题展望1841二咪唑甲烷合成探索的展望1842二咪唑甲烷氮上衍生化化合物合成探索的展望185结论1951二咪唑甲烷的合成探索1952二咪唑甲烷氮上衍生化化合物的合成探索19
28、参考文献20致谢22附录231引言金属一有机配位聚合物是新型的分子功能材料，大部分金属有机化合物都是在芳香、芳杂环的基础上衍生出来的，经选择特定的几何构型的中心金属离子和特殊的有机配体，可在一定程度上实现新型功能材料的定向设计和合成。同时，还能通过选择具有功能官能团的有机配体和功能性的中心金属离子赋予目标化合物以多功能的性质1。配位聚合物是由有机配体和金属离子之间通过配位键的方式形成的具有高度规整的无限网络结构的配合物。该体系具有刚性、稳定、较易操控和预测等特点。由于有机配体结构及金属离子配位结构丰富多样，对这些新型体系的结构和性能的研究不仅能够丰富化学合成的理论与实践研究，而且还能够进一步拓
29、宽其在光学、电子、催化、磁化学以及生物模拟等诸多领域的发展前景2。咪唑是含有两个氮原子的五元杂环化合物，它的结构决定了它可以生成多种多样的衍生物，也决定了咪唑类的化合物具有诸如配位络合性，质子、电子传递性等优良性能，更是决定了这类化合物具有较高的应用价值。过渡金属与咪唑类配体形成的配合物因其具有多样的结构和广泛的用途越来越受到人们的重视，这类配合物在生物活性、催化及功能材料等领域都有广泛的应用前景。因而，对咪唑及其衍生物的合成、应用及配位聚合物的研究百余年来从来没有间断，至今仍然非常活跃3。咪唑及其衍生物的配位聚合物，具有独特的光学性质、催化、磁性和生物活性，而且具备了复合高分子的特点，在分子
30、识别、应用新材料和超分子自组装等方面具有广阔的应用前景45。咪唑类化合物在分析化学、农药、药物、功能高分子化学物、表面活性剂和其他工业领域都有着显著且优越的用途。关于咪唑及其咪唑衍生物的合成，经过化学家们数十年来坚持不懈地探索，目前己有许多形成咪唑环的非常实用的方法。在此基础上研究得到的联咪唑同样具有非常丰富的配位能力，它是一个多质子给予体，因其多样的配位风格以及极易形成氢键的能力使得它的配合物得到了广泛的研究和应用68。它在生物体内是具有生物活性的物质，是一个灵活多变、非常有趣的刚性配体。它可以与过渡、内过渡和斓系金属离子鳌合成稳定的配合物，且配位方式不拘一格。与过渡金属不但可以中性分子配位
31、，而且还能脱去氢离子以离子的状态配位，配位形式有单齿配位、双齿配位和桥基配位。联咪唑配体本身在晶体中是反式的、含有许多氢键的一维网状结构，同时许多酶的活性中心配位是一个多氮配位的环境，而这些氮原子大多数来自于组氨酸残基中的咪唑基团。因此，2,2联咪唑不但是重要的生物分子，在生物学上具有非常广泛的用途，且在配位化学构建新颖结构方面上有着无限的发展前景。与联咪唑相比，二咪唑甲烷有更大的优势，二咪唑甲烷将连接2,2联咪唑环的氢原子由亚甲基取代，使得咪唑环能够自由旋转，因此比联咪唑有更强、更丰富的配位能力，在空间的构型更加多样可变，由于亚甲基的氢原子和咪唑环上的氢原子非常活泼，极易发生取代反应。故以二
32、咪唑甲烷为母体，进行迈克尔加成、亲核取代反应等衍生化，能够获得多种多样的配合物，在医学、农药、功能材料、表面活性剂、分析化学试剂、有机合成等方面具有广阔的应用前景。在二咪唑甲烷及其衍生物中，两个咪唑环通过一个单个的四面体碳原子连接，在生物体系中作为多组氨酸配体的基本模型被观察到，这种二咪唑配体能形成稳定的带有各种过渡金属的六元螯合环，铂离子配合PT2BIMMEOHCL2已经被报道显示出显著的抗癌性10。多组氨的咪唑官能团在MNII，CUII和ZNII金属蛋白质中普遍存在9。在这些酶中，肽链的三维结构有效地使2个或更远的咪唑环的二分之一同时紧密地与中心金属离子结合，这样，我们对在生物体中模仿多组
33、氨酸配位的联咪唑配体产生了兴趣。有关咪唑类衍生物的配合物和配位聚合物，文献己有了大量的报道1113。故设计合成具有功能性的咪唑衍生物配体有着十分重要的意义，目前二咪唑甲烷的合成国内报道甚少，对于二咪唑甲烷衍生物的合成及其金属配合物的合成研究的尚未有报道。本论文采用以丙腈为原料，使之与绝对乙醇发生部分醇解生成二盐酸化1,3二乙氧基丙二亚胺，在使之与O,O二甲基2氨基乙缩醛反应，离去乙醇，紧接着一步成环得到2,2二咪唑甲烷，且产率较高。并重点研究了二咪唑甲烷与丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯四种化合物的迈克尔加成，以期探索两个咪唑环由亚甲基桥联后，与金属配位后可能产生的相应的配位方式和可能
34、的应用价值。实验部分21实验仪器和实验试剂211实验仪器实验主要仪器一览表实验仪器生产厂家AG135型电子天平METTLERTOLEDOZNHW型电子节能控温仪巩义予华仪器有限责任公司SZCL型数显智能控温磁力搅拌器郑州长城科工贸有限公司85Z型恒温磁力搅拌器上海司乐仪器有限公司2XZ4型旋片真空泵浙江黄岩求精真空泵厂SHZD（III）循环水式真空泵巩义予华仪器有限责任公司SENCO旋转蒸发仪上海申科科技有限公司SGWX4型显微熔点测定仪上海精密科学仪器有限公司DZG6020型真空干燥箱上海森信实验仪器有限公司NICOLET6700型傅立叶变换红外光谱仪美国THERMO公司ULTRASHIEL
35、D400核磁共振仪BRUKER光谱仪器公司TRACEDSQII气质联用仪美国THERMO公司WFH203三用紫外分析仪上海精科实业有限公司DHJF8002低温（恒温）搅拌反应浴郑州长城科工贸有限公司数字式低真空测压仪南京大学应用物理研究所212实验试剂实验主要试剂一览表实验试剂等级生产厂家N,N二甲基甲酰胺分析纯江东宇科氢氧化钠分析纯浙江中星化工二氯甲烷合成级江东宇科无水乙醇分析纯杭州长征化工浓盐酸分析纯浙江中星化工丙烯酸甲酯分析纯国药集团化学试剂有限公司无水氯化钙分析纯国药集团化学试剂有限公司浓硫酸分析纯国药集团化学试剂有限公司四氢呋喃分析纯无锡佳妮化工碳酸氢钠分析纯无锡佳妮化工2氨基乙醛缩
36、二甲醇分析纯临海凯乐丙二腈合成级临海凯乐丙烯酸乙酯分析纯江东宇科苯分析纯巨化集团丙烯腈分析纯江东宇科丙烯酰胺分析纯江东宇科22合成部分221二咪唑甲烷的合成探索1二咪唑甲烷的合成路线H2CCNCNH2CCCNHNHOC2H5OC2H52HCL无水苯，冰水浴，5HH2CCCNHNHNHCH2CHOCH32NHCH2CHOCH322HCLOCH3H2NCH2CHOCH3NHNNHN2HCL100，2H浓盐酸NHNNHNCH3CH2OH，DRYHCLGETOH，冰水浴，2HNAHCO3，热水ABCD2二咪唑甲烷的合成过程注干燥的HCL气体的制备方法将70ML的浓盐酸滴入到装有80ML浓硫酸的圆底烧瓶
37、中，产生的HCL气体以鼓泡形式通过适量的浓硫酸用以除去水蒸气，即可得到干燥的氯化氢气体。本法要求盐酸浓度在31以上，硫酸浓度为98；控制浓盐酸的滴加速度来调节产生的氯化氢气流，以防止流速过慢而造成干燥气体用的浓硫酸倒吸。每100ML浓盐酸与等体积的浓硫酸能够产生327G的氯化氢气体，当浓盐酸的体积超过浓硫酸体积时，气体的产率将会降低，但在一段时间内继续产气。在制备氯化氢气体之前必须用真空泵检查装置的气密性。用稀氢氧化钠溶液吸收产生的尾气。废酸需经水稀释后再进行中和处理。在250ML的圆底烧瓶中加入丙二腈79G（10EQ），使之溶于120ML的无水苯中，加入无水乙醇14ML（20EQ），冰浴搅拌
38、，通入干燥的氯化氢气体，并反应5H，此时有大量白色固体沉淀生成。抽滤并用无水乙醚洗涤，将得到的白色固体放入真空干燥器中，氢氧化钠作为除酸剂，进行反复抽真空。得到产物A。表征MP121；IR（KBR，CM1）2994（甲基），1672（碳氮双键），1096，1005（碳氧单键）。在250ML的烧瓶中加入盐酸化的亚氨基醚22G（10EQ）溶于2氨基乙醛缩二甲醇（20G，20EQ）的乙醇（120ML）溶液中，冰水浴搅拌2H，有大量的白色固体沉淀生成。抽滤，得到白色固体，用乙醇和乙醚淋洗，放入真空干燥器中干燥，氢氧化钠作为除酸剂。得产物B。表征MP180；IR（KBR，CM1）3052（甲基），168
39、2（碳氮双键），1069（碳氧单键）。在100ML的茄形瓶中加入步骤的产物316G（10EQ）溶于60ML的浓盐酸中，搅拌并缓慢加热至100，反应2H；开始时反应液呈绿色且澄清，随着温度的升高和时间的增加，反应液颜色逐渐加深，直至最后呈深棕色；停止反应，冷却至室温，用浓氨水中和，调节PH到8左右，此时有大量的红棕色晶体析出，抽滤，得到的浅棕色固体用冷水洗涤，并将固体转移至烧杯中，放入真空干燥箱中进行干燥，设定温度为65，得产物C。表征MP大于190分解；IR（KBR，CM1）3444（氮氢单键），3148、3113（碳氢单键），1663（碳氮双键），1568（碳碳双键），1446（亚甲基碳氢键
40、），754、731（碳氢单键）。1HNMR（400MHZ，D2O）3953（S,2H，CH2），6776（S，4H，HIMID）。13CNMR（100MHZ，D2O）14417（CN）,12195（CIMID），2670（CH2）。在100ML的茄形瓶中加入二咪唑甲烷的盐酸盐2211G（10EQ）溶于40ML的热水中，升温至90，全部溶解，反应液为红棕色，澄清，加入碳酸氢钠（336G，40EQ），有大量的气泡生成，加入过量的碳酸氢钠至无气泡产生，此时有大量的浅棕色晶体析出，抽滤，用冷水洗涤，得到的浅棕色晶体放入真空干燥箱中干燥，得产物D。表征MP28282838；IR（KBR，CM1）3450
41、（氮氢单键），3113（碳氢单键），1569（碳碳双键），1446（亚甲基碳氢键），754、730（碳氢单键）；1HNMR（400MHZ，D2O）4127（S,2H，CH2），6953（S，4H，HIMID）。222N,N二丙酰胺2取代二咪唑甲烷的合成探索N,N二丙酰胺2取代二咪唑甲烷的合成路线NHNNHNCHCNH2H2CO80，回流10HNNNNCH2CH2CNH2OCH2H2CCNH2ODMF,NAOH2EN,N二丙酰胺2取代二咪唑甲烷的合成过程称取074G二咪唑甲烷（05MMOL，10EQ），加入到16ML的DMF中，大部分溶解后，反应液呈浅棕色，有少量浅色的物质悬浮，滴加NAOH的水
42、溶液（06EQ），再缓慢滴加丙烯酰胺（125MMOL，25EQ）的DMF（4ML）溶液，逐步升温至80，回流过夜，反应过程中用TLC监测反应进程，反应结束后得到红棕色透明液体；趁热过滤除去褐色不溶物，125下减压蒸馏除去约3/4溶剂，静置冷却，有晶体析出，抽滤，用THF洗涤数次，放入真空干燥箱中进行干燥，得到浅黄色粉末。表征熔点；IR（KBR，CM1）3369（氮氢单键），3112（碳氢单键），1672（羰基），1632（酰胺基），1597（碳碳双键），1488（亚甲基）；1HNMR（400MHZ，MEOD）2545（T,J68HZ,4H,COCH2），4227（T,J68HZ,4H,NCH2
43、,），6870（D,J12HZ,2H），7077（D,J12HZ,2H,CCH）。1HNMR（400MHZ，DMSO）2469（T,J68HZ,4H,COCH2），4164（T,J68HZ,4H,NCH2），4190（S,2H,NCH2），6744（D,J12HZ,CCH,2H），6880（S,2H,NH）,7027（D,J12HZ,HCC,2H）,7400（S,2H,NH）。13CNMR（100MHZ，DMSO）17442（CO）,14604（NCN），12928CCN,12265NCC4421NC,3881CH2,2791COC。223N,N二丙乙酯2取代二咪唑甲烷的合成探索N,N二丙乙酯
44、2取代二咪唑甲烷的合成路线NHNNHNH2C80，回流8HNNNNCH2CH2COOCH2H2CCOODMF,NAOH2CHCOOC2H5C2H5C2H5FN,N二丙乙酯2取代二咪唑甲烷的合成过程称取074G二咪唑甲烷，27ML的DMF到二颈瓶中，开始搅拌，回流，逐步加热到80，原料溶解，形成棕黄色透明溶液。再加入004G的氢氧化钠水溶液，反应液变为红棕色，滴入丙烯酸乙酯的DMF溶液，反应液仍为红棕色。回流过程中点板检测，反应过夜。停止反应后，将反应液转移至茄形瓶中，旋干溶剂，得到棕褐色粘稠液。加入二氯甲烷使其溶解，并用水萃取分液，直至水相呈无色透明。有机相加入无水硫酸镁进行干燥，过滤，用二氯
45、甲烷洗涤数次，得到黄色澄清透明溶液。旋蒸，得到深黄色粘稠液，加入少量乙醇，使其溶解，放入冰箱重结晶。224N,N二腈乙基2取代二咪唑甲烷的合成探索N,N二腈乙基2取代二咪唑甲烷的合成路线NHNNHN80，5HH2CCHCN2NAOH/DMFNNNNCNNCGN,N二腈乙基2取代二咪唑甲烷的合成过程称取037G二咪唑甲烷和乙腈（20ML）的混合物加入到二口瓶中，逐步升温至80，二咪唑甲烷未完全溶解，加入氢氧化钠（00448G）,此时反应液从土黄色变为棕黄色，再加入0331G（50MMOL，25EQ）丙烯腈，反应液变为黄绿色，且逐渐澄清，之后颜色逐渐加深，回流，反应过夜。反应结束后，得到的反应液为
46、棕褐色且有深褐色沉淀。45下旋蒸除去母液，得到红棕色固体，且壁上留有一颗颗块状物，疑似结晶。进行红外表征，表征IR（KBR，CM1）2252（腈基）。225N,N二丙甲酯2取代二咪唑甲烷的合成探索N,N二丙甲酯2取代二咪唑甲烷的合成路线NHNNHNH2C80，回流8HNNNNCH2CH2COOCH2H2CCOODMF,NAOH2CHCOOCH3CH3CH3HN,N二丙甲酯2取代二咪唑甲烷的合成过程将074G二咪唑甲烷加到二口瓶中，加入16MLDMF，油浴搅拌，80下回流加热，二咪唑甲烷完全溶解，反应液呈棕黄色，加入氢氧化钠（少量水溶解），此时反应液呈深棕色，然后加入丙烯酸甲酯的DMF溶液，反应
47、液呈棕黄色。其间，进行点板测试，用乙酸乙酯做展开剂，表明有新的物质生成。125下减压蒸馏除去约3/4溶剂，静置冷却，得到深棕色油状物。二氯甲烷溶解油状物，形成深棕色悬浊液，过滤，并用二氯甲烷洗涤多次，对滤液再次点板，发现新物质明显减少，猜想生成物不易溶于二氯甲烷。3结果与讨论31二咪唑甲烷的合成探索对于二咪唑甲烷的合成，根据文献提供的路线，经过上届师兄及同课题组的成员的努力，对其进行了细致地完善，已经得出了一条产率较高的合成路线，在制备过程中证明此条路线适用于实验室的大量合成，以便二咪唑甲烷作为原材料有利于其后续衍生物的研究。实验中，现场制作的氯化氢气体必须是干燥的，如果大量的潮湿气体进入反应
48、体系中，则有可能导致产物亚胺盐不稳定分解，另外用不易挥发的苯取代乙醚，没有乙醚在购买手续上的繁琐及在实际操作过程中，由于温度原因可能存在的安全隐患。图1为第一步合成产物的红外图谱，分析图谱可知，2994CM1为甲基的吸收峰，1672CM1为碳氮双键的吸收峰，1095CM1、1005CM1为碳氧单键的吸收峰。需要指出的是在波数为25003500CM1的宽而强的吸收峰，为残留溶剂苯的芳基CH伸缩振动峰。图1A的红外谱图合成第二个中间产物B时，产率比较高，且产物不易溶于乙醇，易于分离。但是不宜长时间放置，部分白色固体会带有黄色。图2为第二步合成产物的红外表征图，分析图谱可知，3052CM1为甲基的吸
49、收峰，1682CM1为碳氮双键的吸收峰，1069CM1为碳氧单键的吸收峰。图2B的红外谱图在第三步中，经氨水中和，产生大量的红棕色晶体，经红外表征，与经活性炭脱色重结晶提纯的物质的的谱图是一致的，图3为其红外图谱，分析图谱可知，3444CM1为氮氢单键的吸收峰，3148CM1、3113CM1为咪唑环上碳氢单键的吸收峰，1663CM1为碳氮双键的吸收峰，1568CM1为碳碳双键的吸收峰，1446CM1为亚甲基上碳氢单键的吸收峰，754CM1、731CM1为碳氢单键的弯曲振动吸收峰。图3C的红外谱图另外我们还对C做了核磁氢谱（图4）和核磁碳谱（图5），在氢谱中，位移3953PPM（单峰）为亚甲基上的氢的峰，位移6776PPM（单峰）为产物4号和5号位碳上的氢的峰。而产物氮上的氢由于与溶剂氘代水HOD产生统一信号看不到峰。位移4693PPM为溶剂峰。在碳谱中，位移为14417PPM为产物2号位碳的峰，位移为12195PPM为产物4号、5号位上的碳的峰，位移2670PPM为亚甲基上碳的峰。图4C的核磁氢谱谱图图5C的核磁碳谱谱图第
