邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成
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摘要噻吩类杂环化合物应用较多的是其衍生物,该类化合物发展在我国处在起步阶段,大多数产品尚属空白,还没有产量规模化、品种系列化的生产厂家。
α-噻吩衍生物广泛应用于合成医药、农药、染料、化学试剂和高分子助剂等,重要的衍生物有噻吩-α-乙酸、α-氯甲基噻吩、α-乙酰噻吩和噻吩-α-甲醛,噻吩-α-乙酸是目前用量最大的噻吩衍生物,全球用量在1000t/a左右。
β-噻吩衍生物有特殊的活性,主要用于合成医药和农药。
大多数β-噻吩衍生物是以β-甲基噻吩为原料合成的、重要的衍生物有β-甲基噻吩、β-噻吩甲醛、噻吩-β-乙酸乙酯和β-溴噻吩等,β-噻吩衍生物是高附加值产品,例如 -噻吩甲醛的售价为86万元/t,2-(邻硝基苯胺基)-5-甲基-β-氰基噻吩的售价为1.2万元/kg。
人们发现噻吩类杂环化合物已有几十年的历史,但真正广泛应用却只有十几年。
噻吩类杂环化合物应用较多的是其衍生物,其中α位噻吩衍生物又较β位用量大、品种多。
β位衍生物结构新颖,在很多领域有特殊用途,品种和用量正快速增长。
噻吩类化合物在我国处在起步阶段,大多数品种尚属空白,还没有产量规模化。
品种系列化的生产厂家。
噻吩噻吩又称硫杂茂、硫茂、硫代呋喃、硫杂环戊二烯。
结构式为噻吩为无色低粘度液体,微有苯味,不易发生水解、聚合反应。
噻吩是稳定的五元杂环化合物,具有芳香族化合物的性质,化学性质与苯十分相近,但却有更高的反应活性,如噻吩的氯化反应在乙酸中进行的速度是苯的100万倍,溴化反应是苯的 1000倍,但噻吩环热稳定性比苯环差,易发生开环裂解反应。
噻吩的制造方法有提取法和合成法2种。
其主要物化性质列于表1。
表1 噻吩的主要物化性质————————————————————————————————————项目指标————————————————————————————————————沸点/℃ 84.16相对密度(25/4℃) 1.0583凝固点/℃ -38.3闪点/℃ -6.7折射率(25℃) 1.5257溶解性与苯乙醇、正庚烷、丙酮、乙醚、四氯化碳等大多数溶剂混溶,不溶于水光敏性有光敏性,光照可发生碳架重排化学性质许多件质与苯相似,但比苯活泼。
3-氨基吡啶的合成工艺一.合成路线:OEtOEt BTC/DMF22NCHO甲苯2CNNCO2MeCNPPANOONNH2ON NH2NH3 NaOHBr2二.操作过程:3-二甲胺基丙烯醛的合成:在5000L的反应釜中依次加入固体光气750kg,二氯甲烷2000kg,搅拌下于0℃滴加N,N-二甲基甲酰胺577.5kg,大概2小时滴加结束,并于室温反应2小时,然后再降温至0℃以下留待使用。
将442.5kg的1,1-二乙氧基乙烷溶解到1125kg的二氯甲烷中,0℃以下缓慢滴加到上述体系中,大概2小时滴加结束,并于室温反应2小时,然后升温至回流反应2小时,然后再降温至0℃以下,加入饱和的碳酸钾溶液500kg,搅拌3-4小时,后静置0.5小时分层,有机层用无水硫酸钠干燥,固液分离.有机相转移至1000L反应釜中蒸馏,先常压蒸出大部分二氯甲烷,最后接近浓缩干的时候真空抽干,后再高真空130-140℃/2.5-3.0kPa减压蒸馏出3-二甲胺基丙烯醛,获得淡黄色液体315kg.收率:85%。
3-二甲胺基丙烯醛缩氰乙酸甲酯的合成:在2000L的反应釜中依次加入3-二甲胺基丙烯醛315kg,氰乙酸甲酯360kg,哌嗪15kg,冰醋酸37kg,甲苯1200kg,搅拌下回流分水2-3小时,共分水约64.5kg水,接着冷却至室温,析出黄色固体,抽滤出固体,滤饼使用少量甲苯淋洗,滤饼抽干后至真空烘箱减压抽干,共计获得547kg产品3-二甲胺基丙烯醛缩氰乙酸甲酯干品,收率:90%。
母液去回收甲苯,可以反复套用。
3-甲酰胺基吡啶的合成:在2000L的反应釜中依次加入3-二甲胺基丙烯醛缩氰乙酸甲酯547kg,无水乙醇1200kg,搅拌下加入100kg的多聚磷酸PPA,搅拌回流反应10小时,后降温至室温,然后再降温至0℃以下,通氨气至PH值到9-10,过滤除去形成的磷酸铵盐,母液继续通氨气至饱和,搅拌反应24小时,后减压浓缩尽溶剂乙醇,打入1200kg的丙酮,搅拌下升温至回流,压滤除去少量不溶性固体,母液冷冻至-5-0℃析晶,降温至0℃以下后保持搅拌析晶5小时,放料滤出固体,减压烘干,得到白色粉末状固体3-甲酰胺基吡啶210kg, 熔点:128-130℃。
高考题型专项突破有机综合推断(2022·全国乙卷节选)左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,以下是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题:(1)C的结构简式为______________。
(2)写出由E生成F反应的化学方程式______________________________。
(3)E中含氧官能团的名称为______________。
(4)由G生成H的反应类型为____________。
(5)I是一种有机物形成的盐,结构简式为__________________。
[解题思路分析]A发生氧化反应生成B,B与C在NaNH2、甲苯条件下反应生成D,对比B、D的结构简式,结合C的分子式C8H7N,可推知C的结构简式为;D与30% Na2CO3反应后再酸化生成E,E在浓硫酸、甲苯条件下反应生成F,F不能与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,说明不含羧基,再结合E的结构和F的分子式C11H10O2,推出E发生分子内酯化生成F,则F的结构简式为;F与(C2H5)2NH在AlCl3、甲苯条件下反应生成G,G与SOCl2在甲苯条件下反应生成H,H的分子式为C15H20ClNO,H与I反应生成J,结合G、J的结构简式知,H的结构简式为;I的分子式为C8H4KNO2,I是一种有机物形成的盐,则I的结构简式为。
[答案](1)(2)浓硫酸甲苯+H2O(3)羟基、羧基(4)取代反应(5)1.通过物理特征突破有机化合物中各类代表物的状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点等往往各有特点,解题时可考虑通过物理特征找到题眼。
2.根据反应物、产物分子式特征推断有机物结构及反应类型分析反应物、产物的分子式特征,根据其差异,联想已有有机化学知识,猜想可能的有机反应类型,由此确定反应物、产物的结构特点,结合框图中的其他物质,确定具体的结构。
苝二亚胺化学式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述苝二亚胺(Benzodiazine)是一种重要的有机化合物,其化学式为C8H6N2。
它具有类似苯并二氮杂苯的结构,但具有不同的化学性质和合成方法。
苝二亚胺在有机合成、药物化学和材料科学等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在对苝二亚胺的化学性质和合成方法进行详细的探讨和介绍。
首先,我们将介绍苝二亚胺的背景和重要性,包括其在药物研发中的应用潜力和对有机合成的贡献。
其次,我们将探讨苝二亚胺的化学性质,包括其结构特点、物理性质和化学反应特点。
最后,我们将系统地介绍苝二亚胺的合成方法,包括从简单化合物合成苝二亚胺的途径和典型的合成路线。
通过对苝二亚胺的深入研究,我们可以更好地了解其在不同领域的应用潜力,并为相关研究提供理论和实验基础。
本文旨在为有机化学领域的研究者和学生提供一份全面而深入的资料,以促进对苝二亚胺的研究和应用的深入理解。
此外,对苝二亚胺的合成方法的探讨也将为有机合成领域的研究者提供参考和启发。
在接下来的章节中,我们将对苝二亚胺的背景介绍、化学性质和合成方法进行详细的阐述和探讨。
通过全面而系统的介绍,我们希望能够为读者提供对苝二亚胺有更深入认识的机会,并为相关研究和应用提供有价值的参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该介绍整篇文章的结构安排,给读者一个对文章内容的整体预览。
文章结构部分的内容可以包括以下内容:本文共分为三个主要部分:引言、正文和结论。
引言部分概述了文章的背景和目的,引出了本文要讨论的主题——苝二亚胺。
首先,我们将对苝二亚胺的概述和化学性质进行介绍,包括其结构特点、物理性质以及与其他化合物的关系。
接下来,我们将重点讨论苝二亚胺的合成方法,包括已有的合成路线和新的合成策略。
正文部分将详细介绍这些合成方法的原理、反应条件和优缺点,以及实验操作中需要注意的事项。
结论部分将对前面的内容进行总结,并展望苝二亚胺的意义和应用。
我们将探讨苝二亚胺在药物、材料和生物领域的潜在应用,并阐述其在这些领域中可能的发展方向和前景。
邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成
【摘要】:以吡啶-3-甲酸(烟酸)为原料,经酰化合成中间体吡啶-3-甲酰氯后,与邻苯二胺在以苯为溶剂的条件下合成邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯。
酰化取代反应产率为80%。
对产物进行熔点测定和纯度分析,并将所得的酰胺配体与金属离子Cu(Ⅱ)生成配合物。
【关键词】:双吡啶酰胺;酰化;合成
引言
在目前发展迅速的金属络合物氧化剂中,带吡啶环的配体除常见的2,2-联吡啶-1,10-菲咯啉外,还有由2-吡啶甲酸(PA)和2,6-吡啶二甲酸(DPA)以及由它们的衍生物的希夫碱类配体。
这类配体由于引入吡啶环,配合物的稳定性大大增加。
这是由于吡啶环的引入有三个作用[1]:一是提高配体的抗氧化性(即提高稳定性)。
二是通过吡啶N的孤对电子对,可直接与中心金属配位,使吡啶环的共轭电子与中心金属的d轨道直接发生共轭作用而改善中心金属的电荷分布,从而影响催化活性和选择性。
三是吡啶氮与羰基氧(或酰胺氧)可同时与金属配位形成稳定的五元螯合环或多齿配位的配合物。
我们将抗氧化性和配位性强的两个基团(吡啶基和酰胺基)结合与一体。
合成一系列N,N`-二芳基-吡啶甲酰胺和N,N`-双吡啶甲酰胺烃类配体,测定了它们的组成结构和性质。
近日郑州大学首次合成了一个双吡啶超分子化合物和六个过渡金属配合物。
此类配合物以其多样的结构和独特的物理化学性能受到众多无机和有机化学家的关注,在分子识别、分子催化、分子自组装、磁性、导电性、离子交换和分离等领域有广泛的应用前景。
文章以吡啶-3-甲酸和邻苯二胺为原料合成邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯,研究了该物质合成的最佳条件,其中包括酰化反应中的氯化试剂和溶剂的选择等。
该物质属于酰胺类双吡啶有机配体,我们将目标化合物与金属离子Cu(Ⅱ)生成配合物。
1. 实验部分
1.1 试剂及仪器
吡啶-3-甲酸:上海试剂二厂;邻苯二胺:上海五联化工厂;SOCl2:天津市科密欧化学试剂开发中心;CuSO4·5H2O:北京五七六0一化工厂;其它所用试剂均为分析纯;数字熔点仪:上海精密科学仪器有限公司。
1.2 邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成原理
1.3 邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成方法
用恒压滴液漏斗缓慢地滴加15mLSOCl2(滴加时间约为30min)到含有吡啶-3-甲酸(烟酸)(2.45g,20mmol)的苯溶液的圆底三口烧瓶中,加入沸石搅拌并加热回流,待吡啶-3-甲酸完全溶解后,继续回流2h。
蒸馏除去剩余的SOCl2,析出白色沉淀,抽滤,得粉末状固体2.24 g,吡啶-3-甲酰氯产率80%。
用10mL干燥的苯溶解中间体吡啶-3-甲酰氯,向其中滴加邻苯二胺(1.0 2g ,10 mmol)的苯10mL溶液,加热回流5 h,冷却,抽滤,滤饼用少量水与甲醇洗涤,得淡棕黄色固体1.05 g,计算产率42%。
1.4 邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的熔点测定
邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯熔点为191.5~191.80C 。
1.5 邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯与金属离子Cu(Ⅱ)形成配合物
取CuSO4·5H2O(2.5g,15mmol)溶于10mL乙醇,加邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯(0.5g,2.5mmol)后加热回流20分钟,冷却至室温加入乙醚使配合物进一步沉淀完全,过滤,乙腈重结晶,得红棕色固体。
2. 结果与讨论
2.1 邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成
邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的合成采用的是先合成中间体吡啶-3-甲酰氯之后,采用中间体吡啶-3-甲酰氯和邻苯二胺脱HCl方法来合成。
文章使用的氯化剂为SOCl2[2,3],溶剂为苯。
虽然合成中间体吡啶-3-甲酰氯时产率达到80%。
但由于邻苯二胺的位阻较大,结果使邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的产率很不好,产率仅有42%。
2.2 酰化反应中的氯化剂的选择
酰化中氯化试剂有PCl3、PCl5、POCl3、SOCl2。
理论上都有可行性,但在实验中我们常采用的是POCl3、SOCl2来做氯化试剂,虽然在很多实验中他们选用POCl3[4,5]作氯化试剂,而在本实验室中无POCl3,于是我们就采用易得、易控制的SOCl2作为本实验的氯化试剂。
通过本实验采用SOCl2作为氯化试剂的效果也令人满意的,中间体吡啶-3-甲酰氯产率达到80%。
2.3 溶剂的选择
合成中间体吡啶-3-甲酰氯,常用溶剂有四氢呋喃、吡啶、N,N、-二甲基甲酰胺、氯代甲烷等。
这些溶剂制得的产物有的需要二次结晶,消耗大量溶剂,产品收率大大降低;有的一次结晶就能合成纯度高的产物,收率较好,但价格太
贵。
南开大学元素有机化学研究所报道,以苯为溶剂对工艺进行改进采用脱溶的办法提高了产品的纯度和收率,同时省去二次结晶带来的麻烦手续;而且苯类溶剂不仅具有较高的收率,且溶剂回收率高、成本低、有效改善环境。
因此,合成邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯时选择苯作为溶剂,收率较高。
2.4 薄层层析中展开剂的选择
展开剂的选择主要是根据样品的极性、溶解度和吸附剂的活性等因素。
溶剂的极性越大,则对化合物解析的能力越强,即Rf 值越大。
如果出现样品各组分Rf值都较小,则可加入适量极性较大的溶剂。
常用展开剂极性大小次序如下:
己烷和石油醚<环己烷<四氯化碳<三硫化碳<甲苯<苯<二氯甲烷<氯仿<乙醚<乙酸乙酯<丙酮<乙醇<甲醇<水<吡啶<乙酸。
本实验中根据目标产物的极性大小选择乙醇作为展开剂。
2.5 其他因素对合成反应的影响
此外,反应时间和反应温度也是影响合成邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯的因素。
3-吡啶甲酰氯非常活泼,反应温度对产物收率有很大影响。
研究了不同反应温度对产物收率的影响,结果表明反应温度在78~800C时邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯收率高。
3. 结论
邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯为淡棕黄色粉末状固体,熔点191.5~191.80C,在吡啶、二甲亚砜等有机溶剂中溶解性较好,而在乙醇、苯、三氯甲烷、四氯化碳、石油醚等有机溶剂中溶解较差,难溶于水。
实验证明,合成中间体吡啶-3-甲酰氯时采用SOCl2作为酰化反应的氯化试剂较好,收率达80%,合成邻-二(吡啶-3-甲酰胺基)亚苯时采用苯作溶剂较好。
参考文献
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注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。