1、西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文毕 业 论 文课 题： 芳酰肼的合成方法改进 学 院： 化 学 化 工 学 院 专 业： 化 学 教 育 毕业年限： 2009 年 6 月 学生姓名： 蔡兴象 学 号： 200573010302 指导教师： 林 奇 西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文1芳酰肼的合成方法改进摘 要: 对芳酰肼的合成方法做了改进，并用一锅法合成了一系列芳酰肼，表明该方法是制备此类化合物方便、高产、绿色环保的好方法。关键词: 芳酰肼 一锅法合成An Improvement Method for Synthesis AroylhydrzideAbstract: The synt
2、hesis method of aroylhydrzide was improved and a series of aroylhydrzides were synthesized according to this one-pot method. This is a convenient, efficient and environment friendly method for these kinds of fine chemical.Key Words: Aroylhydrzide One-Pot Synthesis前言酰肼由于自身的结构特征决定了它在有机合成，特别是杂环构筑中有着不可替
3、代的地位，成为合成很多具有实用价值化合物的前体。通常情况下，可根据酰基取代联氨分子中氢数目的多少将酰肼分为单酰肼，双酰肼和多酰肼。最常见的为单酰肼和双酰肼，一般情况下，单酰肼通过进一步的酰化反应可得到双酰肼。下面将例举一些酰肼的合成方法及其用途。1.酰肼的合成方法1.1.酯与水合肼反应酯与水合肼(或肼) 反应是得到酰肼类化合物最基本、最常用的方法之一，通过此法，可以得到取代基各异的取代酰肼化合物。其反应条件是在溶剂(如乙醇)中回流至反应完全，时间为 5 小时，如在反应体系中加进某些催化剂（如 Al2O3)则反应更快。例如，结构简单的乙酰肼，可以在不同条件下 1 ，由乙酸乙酯与水合肼或肼反应获得
4、。 CH3OC2H5+NH22 H2OAnhydrous ethanolCH3ONH2+C2H5O+H2OCH3OC2H5+NH22 H2OAnhydrous ethanolCH3ONH2+H2OAl2O3CH3OC2H5+NH22 CH3ONH2+C2H5OC2H5OCH3OC2H5+NH22 H2O70hCH3ONH2+C2H5O+H2O西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文2CH3OC2H5+NH22 H2OAnhydrous ethanolCH3ONH2+C2H5O+H2OCH3OC2H5+NH22 H2OAnhydrous ethanolCH3ONH2+H2OAl2O3CH3OC2H
5、5+NH22 CH3ONH2+C2H5OC2H5OCH3OC2H5+NH22 H2O70hCH3ONH2+C2H5O+H2O1.2.酰氯与肼溶液反应 2此反应为合成酰肼类化合物另一种最常见方法，其条件是在 010的温度范围内，以甲苯、二氯甲烷或乙酸正丁酯为溶剂，将 20%的 NaOH 溶液与酰氯同时滴加到 50%的肼溶液中。加完后,继续低温或升到室温。有时为了防止底物变质而在 N2 的保护下进行。1.3.羧酸与肼溶液反应 3,4此方法在反应时必须加催化剂 M(OR)nX(4-n) （其中 M 表示钛或锆，X 表示卤素,n 为 1-4）才能够进行。该反应的时间较长，产率较低。如能在反应的同时除掉
6、体系中生成的水，可以加速反应的正向进行，提高产率。 R1COHO+NH2 CatlystR1CNHOR2+H2OR21.4.氨基保护法 5,6,7 该法首先需要用二叔丁基二碳酸酯将烷基肼 2-位上的氨基保护起来，再和芳基甲酰氯反应，使芳酰基接在肼的 1-位氮上，然后酸解得到 1-取代酰肼，该取代酰肼还可与酰氯进一步反应得到双酰肼化合物。 +NH2 BaseR2NHR2(t-C4H9OC)2 Solvnt OC4H9-tBaseSolvnt HClR1CNH2OR2+R3ClOR1CNHOR3OR2R2NHOC4H9-t+R1ClO R1CNHOOC4H9-tR2R1CNH2OR2R1ClO+N
7、H2 SolventBasR1CNHOR2+HClR2西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文31.5. 肼盐与酸酐反应 8NH22 H2O+ H2SO4 NH22 H2SO4+H2ONH22 H2SO4+OOO NOOH H2SO4+ H2O+2.酰肼类化合物在有机合成中的应用酰肼化合物是一类具有广泛用途有机化合物，它们是许多重要的有机分子的前体和中间体，可以用作杂环、药物、高聚物、染料和照相材料等的合成 9。例如，乙酰肼是重要的化工原料，可以用来合成镇痛药物、抗癌药物、牙齿缓蚀剂、片晶活性指数抑制剂、彩色定影液的防雾剂、稳定剂、金属酸洗防腐剂等，尤其是用乙酰肼为原料制备氨基甲酸酯类杀虫剂，可
8、避免直接使用异氰酸甲酯对人体和环境造成的危害。2.1.酰胺基脲或硫脲的合成酰肼化合物能够与异氰酸酯或异硫氰酸酯类化合物反应 10，生成相应的酰胺基脲或酰胺基硫脲，这些化合物不仅自身具有较好的生理和药理活性，而且具有很好的反应活性，它们可以进一步的环合 11，得到活性更好的药物或药物中间体。R2-N=COR2-N=CSR1CNHCHN2OO R1CNHCHNR2OSR1CNH2NHR1R2OH- NHR1R2SNSR1 HR2 NOR1 HR2OH- H+ Cat1 3 42.2.酰腙类化合物的合成酰肼与醛酮缩合可以合成酰腙，反应的机理 12是，先发生亲核加成，再进行消去反应，消去一分子水：西北
9、师范大学化学化工学院本科生毕业论文4CONHNH2 + CO CONH NH2 COCONH NH COH -H2OCONHN C2.3. 噻唑衍生物的合成酰肼与二硫化碳在KOH存在下，能得到酰肼基二硫代羧酸钾，其在碱性介质中与溴乙酸反应,生成的中间产物不经分离,继而酸处理则环化为噻唑烷硫酮 13 。ArNH2OCS2KOHArNHOSKBrCH2O2HArNHOSOHArNHOSH+-2O2.4. 1 ,2 ,4- 三唑衍生物的合成酰肼与二硫化碳、氢氧化钾反应先得到酰肼取代的硫代钾盐,继而在过量肼水中回流得到3-取代-4-氨基 -5-巯基-1 ,2 ,4-三唑6a ,这是构筑三唑并噻二唑、三
10、唑并噻二嗪等稠杂环化合物的重要前体 1416。此外,2- 巯基 -5-取代-1 ,3 ,4- 噁二唑5 在肼水中回流也可以得到化合物6b 17。钾盐与取代酰肼加热下也可合环生成3-取代-4-酰氨基 -5-巯基-1 ,2 ,4-三唑 7 18。RNH2O RN6bSHRNHOSKNH22HON2RNHSNH2RNHOSRNSHNCOR7KOH/EtH NH22HO1708RCON25 O-+6a3. 取代酰肼衍生物在医药和农药方面的应用研究酰肼及肼类化合物与生物环境接近, 它们能与生物体中的微量元素作用, 从而达到抗结核和抗肿瘤的效果。由于NH 2基团的影响, 这类化合物对有机体具有一定的毒性，
11、为减少其毒性, 近年来人们较多地关注氨基与羰基缩合的腙或酰肼类化合物 19。 当这类化合物被幼虫取食后，干扰或破坏昆虫体内原有激素平衡，使昆虫正西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文5常生长发育阻断或发生异常。此外，这类化合物的生理作用不仅在于它们模拟20-羟基蜕皮素，而且由于它们在蜕皮过程中含量不降低，所以具有比较长的持效，当蜕皮过程停止时，昆虫不恢复进食，从而导致死亡。虽然这四个品种具有相似的作用机制，但具有不尽相同的杀虫谱和毒力。二芳酰肼类化合物除了具有杀虫活性外，还表现出杀卵，抑制产卵及卵的孵化，影响胚胎的正常发育等活性。马来酰肼，又称抑芽丹，化学名顺丁烯二酰撑肼,是一种选择性和暂时性
12、植物生长抑制剂,药剂可通过叶面角质层进入植物,能抑制植物的细胞分裂和降低光合作用,从而强烈地抑制芽的生成如茎的生长,提高抗寒能力。马来酰肼可防止马铃薯、大蒜在库存时发芽; 能诱导柑桔等水果单性结实而形成无籽果实;可用作除草剂和烟草抽空剂。实验部分1、主要仪器与试剂100mL 圆底烧瓶; 回流冷凝管；X24 数字显微熔点仪(温度计未校正) ;Vario EL 型元素分析仪( 德国 Elementar 公司) ;Nexus 670SX 型傅里叶红外光谱仪(KBr 压片,美国尼高力公司) ; 对氟苯甲酸; 邻氟苯甲酸；间氟苯甲酸；对三氟甲基苯甲酸；无水乙醇；浓硫酸; 无水碳酸钠;水合肼(85%)所用
13、试剂均为分析纯。2、化合物的合成 在 100mL 圆底烧瓶中加入 30 mmol 对氟苯甲酸,65mL 乙醇及 3mL 浓硫酸在70下加热回流 7-8 小时,可得对氟苯甲酸乙酯，将合成的酯冷却至室温后,用研细的无水碳酸钠调节 PH 至中性（PH=7 或 8）,然后加入 3g 85%的水合肼,在 70下加热回流 7-8 小时,便可得到目标产物对氟苯甲酰肼。同上述反应方法和反应物的量，可以得到邻氟苯甲酰肼；间氟苯甲酰肼；对三氟甲基苯甲酰肼三种目标产物。 RCOHEtOHH2S4, refluxRCOC2H5B14 (1) NaCO3(2) H22 H2 RNH2OH14H1: R= 2-F; H2
14、: R=3-F; H3: R=4-F; H4: R=4-CF3西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文63、产物的表征H1: 白色晶体,产率 75 %。m. p. 7577 。H2: 白色晶体,产率 78 %。m. p. 125128 。H3: 白色晶体,产率 81 %。m. p. 153156 。H4: 白色晶体,产率 76 %。m. p. 162166 。结果与讨论之前也有很多合成苯甲酰肼的方法，但是很多都用到了不同的溶剂，我们用一锅法合成含氟苯甲酰肼,不仅只需要一种溶剂，而其操作简单产率高, 绿色环保，提高了产品的生物活性，得到的产品是合成硫脲类化合物的很好的中间体，在医学、农学、化学化工
15、等许多领域有着重要的应用价值.参考文献1 朱领地，赵继全，殷学智，河北工业大学学报，1997，26(1)，65.2 陈文杰, 廖道华 ，化学世界，2006，(5),285.3 李为民，王小妹,化工时刊，1999，(9),16.4 吴文士，刘世雄，无机化学学报，2003,19(10),1065.5 谭成侠,沈德隆,翁建全,孙娜波,欧晓明,农药学学报, 2006, 8 ( 4),363.6 陈卫强 金桂玉，应用化学，2000，17(5)，479.7 张湘宁， 倪珏萍, 李玉峰, 蒋木庚，南京农业大学学报 ,2005, 28 (4) ,135.8 陈恕华,化学工程师，2001,9(4),07.9 毛
16、春晖 ,汪清民, 欧晓明 ,黄润秋, 陈 莉 ,尚 坚, 毕富春,有机化学，2006，26(1)，60.10 褚长虎, 许鹏飞, 惠新平, 张自义, 廖仁安, 李之春, 高等学校化学学报, 2001 , 22 , 768.11 刘素燕, 惠新平, 许鹏飞, 张自义, 高等学校化学学报,2000 , 21 , 1386. 12 Lin Q , Zhang Y M , Wei T B. J . Chem. Research (S), 2004. 298.13 Wei T B , Lin Q , Zhang Y M. Synth. Commun. , 2004, 34 (12): 2205.西北师范
17、大学化学化工学院本科生毕业论文714 You-Ming Zhang, Jing-Dong Qin, Qi Lin, Tai-Bao Wei, Journal of Fluorine Chemistry, 2006, 127, 12221227. 15 严俊峰,王丹丹,林奇等,化学试剂,2007 ,29 (5),284-28616 张有明,徐维霞,周艳青,等. 化学学报, 2006, 64 (1): 79-84.17 张有明,徐维霞,李满林,等. 无机化学学报,2005 ,21 (12) :1 815-1 820.18 杨杰,王丹丹,张有明等，化学试剂,2007 ,29 (7) ,424-426
18、19 胡京汉 , 徐维霞, 魏太保，光谱学与光谱分析 Vol127 ,No1 6 ,pp1172-1175西北师范大学化学化工学院本科生毕业论文8致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师林奇老师。林奇老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中都给予了我悉心的指导。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。 最后，我要表达我对父母、家人和亲戚深深的谢意，感谢他们对我无微不至的关心和照顾，是他们给我坚定的信心让我顺利完成学业，衷心祝愿他们健康幸福!
