有机化学生物的合成解析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇有机化学生物的合成解析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

反应完毕后,减压除去溶剂,所得粗产物用100mL二氯甲烷溶解,分别用50mL1mol/LNaOH溶液和50mL蒸馏水各洗涤2次,用无水Na2SO4干燥,减压除去溶剂,得橙红色油状物。用乙醇-乙醚混合溶剂对橙红色油状物进行重结晶,得粗产物黄色固体。该粗产物用硅胶色谱柱分离,展开剂为V(甲醇)∶V(氯仿)=1∶20,得3•4gN-对氨基苯基-2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮,收率26•6%。产物用FT-IR(KBr)检测得红外吸收峰υ分别为3413、3315(—NH2)、3207(C—H)、2956(C—H)、1623(C=O)、1643、1610、1567、1509、1479、1310、1282、1161、968、829、749、697;1HNMR(CDCl3,300MHz)检测得核磁吸收峰δ分别为0•82(t,J=7•5Hz,3H)、2•37(q,J=7Hz,2H)、4•07(s,2H)、5•29(s,2H)、6•40(d,J=7•5Hz,1H)、7•18(d,J=7•5Hz,1H)、6•67(d,J=8•5Hz,2H)、6•94(d,J=8•5Hz,2H)、7•26(m,3H)、7•44(d,J=6•8Hz,2H);ESI-MS检测得m/z为321(M+H+);UV-vis(CH3OH)检测得λmax分别为213nm、251nm、280nm。1•2•4N,N′-二[对-(2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮)苯基]丙二酰胺的合成在250mL圆底烧瓶中加入3•20g(0•01mol)N-对胺基苯基-2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮,用150mL干燥的二氯甲烷溶解,然后加入5mL三乙胺做缚酸剂,在冰浴中搅拌。取0•60mL(0•05mol)新制备的丙二酰氯[12],用50mL干燥的二氯甲烷稀释后,逐滴加入到反应液中,滴加时温度控制在0~5℃。滴加完毕后,自然升温至室温,搅拌反应12h[13]。反应结束后,用200mL蒸馏水洗涤3次,用无水Na2SO4干燥,减压除去溶剂后得淡黄色固体粗产物。

该粗产物通过硅胶柱分离,展开剂为甲醇和氯仿的混合溶剂(V(甲醇)∶V(氯仿)=1∶8),得到1•36g淡黄色固体,产率为38%。产物用FT-IR(KBr)检测得红外吸收峰υ分别为3253(N—H)、3190(C—H)、3056(C—H)、2976(C—H)、1685(HNC=O)、1616(C=O)、1542、1509、1408、1325、1289、1244、1164、1021、974、834、745、694、516;1HNMR(CDCl3,300MHz)检测得核磁吸收峰δ分别为0•83(t,J=7•5Hz,6H)、2•38(q,J=7•2Hz,4H)、3•68(s,2H)、5•28(s,4H)、6•50(d,J=7•4Hz,1H)、7•14(d,J=8•5Hz,2H)、7•23(m,4H)、7•39(d,J=7Hz,2H)、7•81(d,J=8•5Hz,2H)、10•85(s,1H);ESI-MS检测得m/z为709(M+H+);UV-vis(CH3OH)检测得λmax分别为212nm、253nm、291nm。N,N′-二[对-(2-乙基-3-羟基-4-吡啶酮)苯基]丙二酰胺(四齿HOPO)的合成在250mL三口烧瓶中加入0•70g(0•001mol)N,N′-二[对-(2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮)苯基]丙二酰胺,将其溶解于88mL甲醇和水的混合溶剂(V(甲醇)∶V(水)=10∶1),加入0•35g的Pd/C(质量分数为5%)作催化剂,通入氢气氢解6h。反应完毕后,抽滤除去催化剂,减压蒸馏除去溶剂,粗产物经甲醇/乙醚重结晶后得白色粉末0•4g[14],产率为80%。产物用FT-IR(KBr)检测得红外吸收峰υ分别为3232(N—H)、3188(C—H)、3049(C—H)、2875(C—H)、1696(HNC=O)、1624(C=O)、1670、1592、1532、1489、1405、1301、1244、1176、1021、944、846、754、593;1HNMR(CDCl3,300MHz)检测得核磁吸收峰δ分别为0•85(t,J=7•5Hz,3H)、2•39(q,J=7•3Hz,2H)、3•43(s,1H)、6•33(d,J=7•2Hz,2H)、7•19(d,J=7•2Hz,2H)、7•10(d,J=8•7Hz,2H)、7•64(d,J=8•7Hz,2H);ESI-MS检测得m/z为551(M+Na+);UV-vis(CH3OH)检测得λmax分别为210nm、252nm、280nm。

产物的合成工艺2•1•1产物3的最佳合成工艺在制备产物3(N-对胺基苯基-2-乙基-3-羟基-4-吡啶酮)的过程中,文献[10]并未涉及反应温度,而试验发现,温度对产物3产率影响很大。确定反应物料比n(乙基麦芽酚)∶n(对苯二胺)为1∶1•8,反应功率为400W,分别在30℃、50℃、70℃、90℃、95℃、110℃、130℃和150℃条件下反应60min。温度对产物3产率的影响结果见表1。由表1可知,随着反应温度的升高,产物3的产率增加;但当温度升高到一定范围时,微波反应会出现不同程度的糊化现象,产率相应出现较大幅度下降。该反应的最佳反应温度为95℃,此时产物3的产率为55%。产物4的最佳合成工艺考虑到产物3与丙二酰氯反应时,其中的羟基可能会对酰胺化反应造成干扰,因此需要对羟基进行保护。本文分别讨论了微波炉反应功率、反应时间、反应温度及反应物料比对产物4(N-对胺基苯基-2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮)产率的影响,确定产物4适宜的合成工艺为:物料比n(N-对胺基苯基-2-乙基-3-羟基-4-吡啶酮)∶n(氯化苄)∶n(氢氧化钠)=5∶6∶6,反应时间30min,反应温度65℃,反应功率300W。由于该反应的副产物中含有大量红色油状液体,分别尝试不同的分离方法,最终确定产物4适宜的分离条件如下:先用乙醇-乙醚对油状物进行重结晶,再用硅胶柱对重结晶所得的黄色固体进行分离,洗脱剂为V(甲醇)∶V(氯仿)=1∶20的甲醇氯仿混合溶剂。最终产物为白色固体。产物7的最佳合成工艺在合成出产物4后,即可通过酰胺化反应制备产物7(N,N′-二[对-(2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮)苯基]丙二酰胺)。由于反应原料涉及酰氯,所有试剂必须经过除水处理。本文讨论了溶剂干燥程度、反应物料比、反应时间及缚酸剂等因素对产物7产率的影响,确定该酰胺化反应的最佳条件如下:溶剂为重蒸的二氯甲烷,缚酸剂为干燥三乙胺,最佳物料比为n(丙二酰氯)∶n(N-对胺基苯基-2-乙基-3-苄氧基-4-吡啶酮)∶n(三乙胺)=1∶2∶5,最佳反应温度为25℃,反应时间为12h。此时产物7的产率可达38%。2•1•4产物8的最佳合成工艺为了得到目标产物8(N,N′-二[对-(2-乙基-3-羟基-4-吡啶酮)苯基]丙二酰胺),需要将产物7进行氢解反应,脱去羟基的保护基团。该反应需在质子化溶剂中进行,在Pd/C的催化作用下,通入氢气,即可发生脱苄基反应。分别探讨了反应溶剂、催化剂的用量及反应时间对产物8产率的影响,确定该反应的最佳溶剂为V(甲醇)∶V(水)=10∶1的混合溶剂,催化剂的量为原料质量的50%,反应时间为6h,此时氢解产率可达到80%。产物结构与表征采用紫外可见光谱、红外光谱、核磁共振氢谱及质谱等对产物结构进行了表征。

产物7和产物8的UV-Vis谱图(CH3OH)见图2。由图2可知,产物7和产物8在254nm和280nm处的紫外吸收峰有很大差异:与产物7相比,氢解后的产物8的紫外光谱图在252nm处的吸收峰向短波方向移动,在280nm处的吸收峰却向长波方向移动。这说明脱苄基反应对产物的紫外吸收峰有较大影响。产物7和产物8的FT-IR(KBr压片)谱图见图3。由图3可知,产物7在3253cm-1处的吸收峰为仲胺N—H的伸缩振动峰,在3187cm-1处的吸收峰为苯胺上苯环C—H的伸缩振动峰,在3050cm-1处的吸收峰为吡啶环上不饱和C—H的伸缩振动峰,在2982cm-1处的吸收峰为饱和C—H的伸缩振动峰,在1682cm-1处的吸收峰属于酰胺的C=O的伸缩振动峰,在1670cm-1处的吸收峰为吡啶环上双键C=C的伸缩振动峰,在1625cm-1、1542cm-1和1503cm-1处的吸收峰为苯环的骨架振动峰,在748cm-1和697cm-1处的吸收峰为苄基上单取代苯的C—H面外弯曲振动吸收峰,在846cm-1处的吸收峰为对位取代苯的C—H面外弯曲振动吸收峰;氢解后产物8与产物7的红外谱图大体相同,但在3470cm-1处有较弱的吸收峰,同时在指纹区单取代苯C—H的特征吸收峰(748cm-1和697cm-1)消失。这些数据与文献[15]的一致,证明了羟基脱保护反应的成功。为产物8的MS图谱。由图4可知,目标化合物8的分子离子峰为m/z551(M+23+,C29H28N4O6),而产物7的分子离子峰为m/z709(M+1+,C43H40N4O6)。这两个数据与产物脱保护前后的相对分子质量正好吻合,也说明了氢解反应的成功。氢解后所得的产物8的氢谱见图5。在1HNMR(CDCl3,300MHz)图谱中,吡啶环上的乙基分别在0•85和2•39处出3重峰和4重峰,酰胺键上的1个H在3•43处出单峰,苯环上的4个H分别在7•13和7•69处出双峰,吡啶环上的2个H分别在6•33和7•21处出双峰。比较产物7和产物8的氢谱,两者最大的区别就在于6•4~7•8区间不饱和氢原子的个数,氢解前产物7在6•4~7•8区间的不饱和氢原子数为11,而氢解后产物8在这个位移区间的不饱和氢原子数为6。这与脱苄基(苯环上的5个不饱和氢)反应预期的结果一致。3结论本文以乙基麦芽酚为原料,经氨解反应、羟基保护、酰胺化反应和羟基的脱保护反应4个步骤,制得新型四齿羟基吡啶酮衍生物N,N′-二[对-(2-乙基-3-羟基-4-吡啶酮)-苯基]丙二酰胺。同时探讨了4步反应的最佳工艺条件,并用UV-Vis、FT-IR、1HNMR、MS等测试手段确定了4步反应产物的结构。

作者：陈晓娟 彭汝芳 金波 马越 郑荣宗 楚士 单位：西南科技大学四川省非金属复合与功能材料重点实验室