Pinner脒合成的反应机理及应用进展
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温敏性高分子材料的合成与性能研究温敏性高分子材料是一类具有特殊性质的材料,其性能可以由温度变化而改变。
这种材料具有广泛的应用前景,如药物缓释、生物传感、智能纳米器件等。
为了满足不同应用领域的需求,研究人员一直在努力合成具有不同性能的温敏性高分子材料。
在温敏性高分子材料的合成中,聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)是最常用的材料之一。
PNIPAM具有独特的热响应性质,其在低温下呈溶胶状态,在高温下则形成胶体凝胶。
这种特性使得PNIPAM在药物缓释中具有巨大的应用潜力。
为了改善PNIPAM的温敏性能,研究人员不断通过合成方法的改进来提高材料的性能。
例如,通过聚合反应中添加交联剂,可以提高PNIPAM的热稳定性和力学性能。
此外,还可以通过化学修饰PNIPAM分子的末端基团,改变材料的温敏性能。
除了PNIPAM,还有其他温敏性高分子材料的合成和性能研究。
例如,聚丙烯酸钠(PAA)是一种具有温敏性的材料,具有优良的溶胀性质。
PAA在低温下呈现溶胶态,而在高温下形成凝胶。
这种性质使得PAA在智能纳米器件中具有广泛的应用前景。
为了进一步探索温敏性高分子材料的性能,研究人员还结合了其他材料来进行合成。
例如,将金属纳米粒子引入温敏性高分子材料中,可以调节材料的电学性能,并赋予材料新的性质。
此外,研究人员还研究了温敏性高分子材料在生物传感中的应用。
通过引入具有特定识别性的分子,可以实现对生物分子的高选择性检测。
在温敏性高分子材料的合成与性能研究中,近年来出现了一些新的技术和方法。
例如,利用激光技术可以实现对材料的精确控制。
通过激光光束的聚焦,可以在微观尺度上进行材料的合成和改性。
此外,纳米技术也为温敏性高分子材料的研究提供了新的思路。
通过调控纳米颗粒的形貌和组成,可以改变材料的光学、电学和磁学性能。
总的来说,温敏性高分子材料的合成与性能研究是一个前沿而有挑战性的领域。
通过不断改进合成方法和研究新的应用领域,可以使这类材料更好地服务于人类的需求。
乙二胺与丙酮醛的反应生产哌嗪的工艺乙二胺与丙酮醛的反应生产哌嗪的工艺哌嗪是一种重要的有机化合物,广泛应用于医药、染料和农药等领域。
乙二胺和丙酮醛反应生成哌嗪的工艺是一种常见的合成路线,下面将详细介绍这个工艺过程。
首先,乙二胺与丙酮醛反应生成哌嗪是一种缩醛胺反应。
这个反应的机理是乙二胺中的两个氨基与丙酮醛分子中的羰基发生亲核加成反应,生成哌嗪骨架。
这个反应的催化剂常用酸性条件下,如硫酸等。
具体的合成工艺如下:步骤1:反应物准备首先,需要准备乙二胺和丙酮醛作为反应物。
乙二胺是一种无色液体,具有强碱性;丙酮醛是一种无色液体,具有较高的挥发性。
步骤2:反应条件的确定乙二胺和丙酮醛的反应需要在一定的条件下进行。
一般来说,反应物的摩尔比为1:1,反应温度为80-100摄氏度,在酸性条件下进行反应。
步骤3:反应器的选择根据反应物的性质以及反应条件的要求,可以选择玻璃釜或者不锈钢反应器作为反应装置。
需要注意的是,反应器必须具备耐腐蚀性能。
步骤4:反应过程的控制在进行反应时,需要将乙二胺和丙酮醛按照一定的摩尔比加入反应器中。
为了加快反应速率,可以加入一定量的酸性催化剂,如硫酸。
同时,需要将反应器加热至合适的温度来促进反应进行。
步骤5:反应的时间反应时间的选择很重要,需要根据实际情况来确定。
一般来说,反应时间在2-4小时之间。
步骤6:反应结束反应结束后,可以通过水浴或者冷却器等方式将反应器冷却至室温。
然后,通过适当的提取剂,如醚类溶剂,将哌嗪分离出来。
最后,进行干燥处理,得到纯净的哌嗪产物。
总结:乙二胺与丙酮醛的反应生产哌嗪的工艺是一种常见的合成路线。
这个工艺过程通过乙二胺中的两个氨基与丙酮醛分子中的羰基发生亲核加成反应,生成哌嗪骨架。
该工艺需要在酸性条件下进行,反应时间和反应温度的选择对于产率和纯度有着重要影响。
通过合理的设备选择及调控条件,可以高效、经济地合成哌嗪。
pybrop反应机理PyBROP反应机理引言:PyBROP反应机理是有机合成中一种重要的反应机理,它在不同领域的化学反应中发挥着重要作用。
本文将详细介绍PyBROP反应机理的基本原理、步骤和应用领域。
一、PyBROP反应机理的基本原理PyBROP反应机理是一种由软件模拟得出的理论机理,它通过计算机模拟分子的相互作用来预测化学反应的过程和产物。
该模拟基于量子力学原理,通过求解薛定谔方程来模拟原子和分子的运动。
PyBROP反应机理的基本原理是基于化学键的形成和断裂,以及反应物分子之间的相互作用。
二、PyBROP反应机理的步骤1. 确定反应物和产物:在PyBROP反应机理中,首先需要确定反应物和产物的分子结构。
这可以通过实验数据或理论计算得到。
2. 构建反应路径:根据反应物的结构和反应类型,构建反应路径。
反应路径包括中间产物和过渡态。
3. 优化结构:对反应物、中间产物和过渡态的分子结构进行优化,以获得最稳定的构型。
4. 计算势能面:通过计算势能面,确定反应物到产物的能量变化。
势能面可以用来判断反应的热力学和动力学性质。
5. 分析反应机理:根据势能面和反应路径,分析反应机理。
这可以通过观察键的形成和断裂、原子和分子的运动轨迹来实现。
三、PyBROP反应机理的应用领域PyBROP反应机理在有机合成中有广泛的应用。
它可以用于设计新的有机合成路线,优化反应条件,预测产物的选择性,理解反应机理等。
具体应用领域包括:1. 药物合成:PyBROP反应机理可以用于优化药物合成路线,提高反应收率和选择性。
2. 材料合成:通过PyBROP反应机理,可以设计新的材料合成方法,改善材料的性能。
3. 催化反应:PyBROP反应机理可以预测催化反应的机理和反应路径,指导催化剂的设计和优化。
4. 光化学反应:通过模拟光化学反应的过程,可以预测光敏分子的光物理性质和反应机理。
结论:PyBROP反应机理是一种重要的理论模拟方法,可以用于预测化学反应的机理和产物。
双键合成反应机理及其在药物合成中的应用研究引言:在有机化学中,双键合成反应是一类重要的反应,通过这类反应可以将两个或多个单键分子合成为一个双键结构的分子。
这种合成方法在药物合成领域中得到了广泛应用。
本文将介绍双键合成反应的机理,并探讨其在药物合成中的应用。
一、双键形成的机理双键合成反应的机理主要有两种:亲核加成和β-消除。
亲核加成是指亲核试剂攻击一个电子不足的中心,使其形成新的化学键。
β-消除则是通过从分子中移除一个亲核试剂的方式形成双键。
这两种机理常常相互竞争,但它们的选择性可以通过调整反应条件来控制。
例如,通过加入碱性催化剂可以促进β-消除反应,而通过使用有机溶剂可以促进亲核加成反应。
二、双键合成反应的应用(1)药物合成中的双键合成双键合成反应在药物合成过程中起着重要的作用。
以非那西丁为例,该药物是一种非甾体消炎药,通过双键合成反应中的亲核加成机理来合成:首先,将溴乙酸酯与苯鼎碘化钠反应,生成一个亲核试剂;然后,将该试剂和氨溶液反应,发生亲核加成反应,形成了非那西丁的双键结构。
这种双键合成反应使得非那西丁的合成过程更加高效和经济。
(2)合成中间体的双键合成双键合成反应还经常用于合成化合物的中间体。
合成中间体是指在合成某种化合物的过程中得到的中间产品。
这些中间体通常具有复杂的结构和多个功能团,通过双键合成反应可以将其转化为目标化合物。
例如,合成维生素C的过程中,中间体是Aldrich-Laskar(AL)酮,通过双键合成反应可以将AL酮转化为维生素C的酮。
这种双键合成反应可以大大提高维生素C的产率和纯度。
(3)天然产物合成中的双键合成天然产物合成中也广泛应用双键合成反应。
天然产物是从动植物中提取或合成的具有药用价值的化合物。
双键合成反应可以用于合成和改造天然产物的骨架结构。
例如,通过双键合成反应可以将天然产物中的不饱和键转化为饱和键,增加化合物的稳定性和活性。
这种方法在合成抗肿瘤药物和抗生素等药物中得到了广泛应用。
淀粉稳定的Pickering乳液制备及其应用研究进展作者:王小凤马畅关家乐梁春艳朱旻鹏来源:《农业科技与装备》2021年第01期摘要:Pickering乳液是一种新型乳液体系,具有成本低、安全性好、环境友好、稳定性高等优势。
介绍Pickering乳液的稳定机理,综述淀粉稳定的Pickering乳液制备及其应用研究进展,以期为Pickering乳液的进一步研究与發展提供参考。
关键词:Pickering乳液;淀粉;改性淀粉中图分类号:TS231 文献标识码:A 文章编号:1674-1161(2021)01-0066-03乳状液是由两种不互溶的组分组成的分散体系,其中一种组分(分散相)以液滴的形式分散于另外一种组分(连续相)中。
乳状液属于热力学不稳定体系,一般需要添加表面活性剂使其形成稳定的乳液。
Pickering乳液是乳状液的一种,其不添加表面活性剂,而是利用固体颗粒来稳定乳液。
添加的固体颗粒会吸附于O/W界面上,形成单层或多层膜,从而起到稳定乳液的作用。
1 Pickering乳液的稳定机理Pickering乳液较好的稳定性是通过颗粒在两相界面上吸附形成机械屏障从而改变颗粒间的空间位阻而实现的,这是一个热力学不可逆过程。
Pickering乳液稳定的关键因素之一是三相接触角。
Robert等人介绍了颗粒与油水界面接触角θow的关系。
由Pickering乳液中颗粒三相接触角示意图(如图1所示)可以看出:当θow<90 °时,固体颗粒亲水性较强,大部分的固体颗粒处于水相中,可形成水包油型(O/W)Pickering乳液;当θow>90 °时,固体颗粒亲油性较强,大部分的固体颗粒处于油相中,可形成油包水型(W/O)Pickering乳液;当θow=90 °时,颗粒既亲水又亲油,形成的乳液最为稳定。
2 淀粉稳定的Pickering乳液研究现状淀粉是一种天然的可再生、可生物降解的聚合物,其资源丰富,广泛存在于多种植物中。
pybrop反应机理PyBROP反应机理引言:在有机合成领域,PyBROP(Pyridinium bromide perbromide)反应机理是一种重要的方法,常用于氧化脱保护反应和合成复杂有机分子。
本文将详细介绍PyBROP反应机理及其应用。
一、PyBROP的基本原理PyBROP是一种有效的氧化剂,通过释放活泼的溴原子实现有机化合物的氧化脱保护。
其反应机理主要包括以下几个步骤:1. 溴原子的生成PyBROP在反应体系中与一定量的溴化钠反应,产生活泼的溴原子。
这些溴原子具有较高的反应性,可以与待氧化的有机化合物发生反应。
2. 溴原子的传递溴原子与待氧化的有机化合物之间发生反应,将有机化合物中的保护基氧化脱除。
溴原子与保护基发生反应后,生成相应的溴代产物和脱保护产物。
3. 溴代产物的再氧化生成的溴代产物在反应体系中进一步与PyBROP反应,再次释放出溴原子。
这些溴原子可以继续与其他有机化合物发生反应,实现连续的氧化脱保护。
4. 反应产物的生成通过多次溴原子的传递和再氧化过程,最终得到氧化脱保护的有机产物。
这些产物可以进一步用于有机合成的后续步骤。
二、PyBROP反应的应用PyBROP反应机理广泛应用于有机合成领域,特别是在复杂有机分子的合成中发挥了重要作用。
以下是几个应用案例的简介:1. 脱保护反应PyBROP可以有效地脱除多种保护基,如酯、醚、酰胺等。
通过调节反应条件和反应时间,可以实现高选择性的脱保护反应。
2. 氧化反应由于溴原子的高反应性,PyBROP可以将有机化合物中的含氢官能团氧化为相应的氧化产物。
这些氧化产物可以用于合成复杂有机分子的中间体。
3. 环合反应PyBROP反应还可以参与环合反应,通过生成的活泼溴原子与分子内的官能团发生反应,实现环合反应的高效进行。
结论:PyBROP反应机理是一种重要的有机合成方法,通过溴原子的生成、传递和再氧化,实现有机化合物的氧化脱保护。
它在有机合成领域具有广泛的应用,特别是在复杂有机分子的合成中发挥着重要作用。
prins环化机理Prins环化机理引言:Prins环化反应是一种重要的有机合成反应,它可以将醛或酮与烯烃在酸性条件下反应,生成环化产物。
这种反应具有高度的化学选择性和功能团多样性,因此在有机合成领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍Prins环化机理及其应用。
一、Prins环化反应的机理Prins环化反应的机理主要包括亲核攻击、质子转移和质子化等步骤。
首先,亲核试剂(醛或酮)攻击烯烃的π电子,形成一个中间体。
然后,质子转移将负电荷转移到另一个碳原子上,形成一个稳定的碳正离子。
最后,在酸性条件下,质子化反应使得负电荷重新分布,生成环化产物。
二、Prins环化反应的应用Prins环化反应在天然产物合成和药物合成中具有重要的地位。
它可以构建多种多样的环结构,从而实现复杂天然产物的合成。
同时,Prins环化反应还可以引入新的官能团,扩展化合物的化学性质。
下面将介绍Prins环化反应在不同领域的应用。
1. 天然产物合成Prins环化反应在天然产物合成中被广泛应用。
例如,通过Prins环化反应,可以合成多种具有生物活性的天然产物,如黄酮类化合物和生物碱等。
这些天然产物在药物研发和农药合成中具有重要的应用价值。
2. 药物合成Prins环化反应在药物合成中也发挥着重要的作用。
它可以构建多种多样的环结构,从而实现复杂药物分子的合成。
例如,某些抗癌药物的合成中就广泛使用了Prins环化反应。
3. 杂环合成Prins环化反应还可以用于合成各种杂环化合物。
例如,通过Prins 环化反应可以合成含有氧杂环、氮杂环等多种多样的化合物。
这些杂环化合物在材料科学和药物化学领域有着广泛的应用。
4. 功能团引入Prins环化反应可以引入新的官能团,从而扩展化合物的化学性质。
例如,通过Prins环化反应可以引入醇、醚、胺等官能团,从而实现化合物的功能化。
结论:Prins环化反应是一种重要的有机合成反应,具有高度的化学选择性和功能团多样性。
分子内Prins反应合成双环二烯及多环芳烃类化合物分子内Prins反应合成双环二烯及多环芳烃类化合物摘要:分子内Prins反应是一种非常重要的有机合成方法,可以用于合成双环二烯和多环芳烃类化合物。
本文将介绍Prins反应的机理、催化剂和反应条件,并通过实例具体阐述了分子内Prins反应在合成双环二烯和多环芳烃类化合物中的应用。
引言:分子内Prins反应,又被称为“内合成的Prins反应”,是通过烯醇和烯烃进行环内加成的过程,通常由酸性催化剂促进。
该反应具有高度的原子经济学性质,可用于合成双环二烯和多环芳烃类化合物。
这些化合物在有机合成和药物化学领域具有重要的应用价值,因此分子内Prins反应引起了广泛的研究兴趣。
1. 分子内Prins反应的机理Prins反应涉及卢文谁型氧杂环化反应和烯酮,烯醇和烯烃的相互作用。
反应的基本机理分为酸催化和金属催化两种。
酸催化Prins反应中,酸能够负责活化烯醇上的羟基和烯烃上的亲电中心,从而使反应能够顺利进行。
金属催化Prins反应中,金属催化剂能够活化烯醇或者烯烃上的特定官能团,提供催化剂的电子负性与中心基团活化后的亲电性的匹配。
2. 催化剂的选择选择合适的催化剂是分子内Prins反应的关键。
常用的催化剂包括酸性催化剂,如HCl、H2SO4、P2O5等,金属催化剂,如钯、铜、镍等和有机催化剂,如有机酸。
不同的催化剂可以选择性地控制反应产物的生成,通过调节反应条件和催化剂的用量可以实现对目标化合物的合成。
3. 反应条件的优化反应条件的选择对于Prins反应的效果有重要影响。
一般来说,反应温度、反应物浓度、溶剂和反应时间等因素都会对反应的收率和选择性产生一定的影响。
通过合理的优化反应条件,可以提高反应的效果,从而提高产物的收率和纯度。
4. 应用实例4.1 分子内Prins反应合成双环二烯类化合物以烯醇和烯烃为原料,在有机酸催化剂的作用下,通过分子内Prins反应合成了具有双环二烯结构的化合物。
聚合反应的机理与应用聚合反应是一种化学反应过程,通过将小分子物质(单体)聚合成高分子化合物(聚合物)。
聚合反应具有广泛的应用领域,包括塑料制品、涂料、纤维、医学领域等等。
本文将探讨聚合反应的机理以及其在不同领域的应用。
一、聚合反应的机理聚合反应的机理主要包括引发聚合和链延长两个步骤。
1. 引发聚合引发聚合是聚合反应的第一步,它使得单体开始聚合成高分子。
引发聚合的方法有自由基引发聚合、阴离子引发聚合、阳离子引发聚合等。
自由基引发聚合是最常用的方法,其中自由基引发剂会在反应中生成自由基,然后自由基会与单体发生反应形成新的自由基,从而引发聚合链的延长。
2. 链延长链延长是指聚合反应中高分子链的生长过程。
这个过程包括两个步骤:传递和重复。
传递是指自由基与另一个自由基或者单体反应,产生一个新的自由基,并将链延长。
重复是指这个过程不断重复,直到达到所需的聚合度或者终止反应。
二、聚合反应的应用1. 塑料制品聚合反应在塑料制品的生产中起着至关重要的作用。
根据不同的单体和聚合方式,可以得到不同性能的塑料制品。
例如,乙烯单体通过聚合反应可以得到聚乙烯塑料,具有良好的柔韧性和耐化学品性能。
聚合反应还可以用于制备聚氯乙烯、聚苯乙烯等常见的塑料材料。
2. 涂料聚合反应在涂料的生产中也有广泛应用。
一种常见的涂料是聚合物乳液涂料,它通过聚合反应将单体分散在水中形成乳液。
乳液涂料具有环保、易施工等优点。
此外,聚合反应还可以用于制备其他类型的涂料,例如聚氨酯涂料和环氧涂料等。
3. 纤维聚合反应也被广泛应用在纤维制造中。
例如,聚酯纤维和尼龙纤维都是通过聚合反应制备而成。
这些纤维具有良好的强度和耐久性,被用于制作衣物、家具和汽车座椅。
4. 医学领域在医学领域,聚合反应的应用十分广泛。
例如,聚丙烯酸甲酯(PMMA)在牙科中被用作修补材料和透明的义齿基材。
聚乙烯醇(PVA)和聚乳酸(PLA)等聚合物被用于制备缝合线和药物缓释系统。
总结:聚合反应是一种重要的化学反应过程,其机理包括引发聚合和链延长。
膦化合物是一类含有磷原子的有机化合物,通常以“PR3”的通式表示,其中R可以是烷基、芳基或其他取代基。
膦化合物在有机化学领域中具有广泛的应用,特别是在过渡金属催化反应和药物合成中。
本文将介绍膦化合物的合成方法与应用研究。
首先我们来看膦化合物的合成方法。
膦化合物的常见合成方法包括磷烷化反应、膦烯反应和膦烷化反应等。
磷烷化反应是最常见的一种合成方法,它通常通过将磷酸三甲酯与亲电试剂(如卤代烷烃)反应,生成膦化合物。
膦烯反应利用烯烃与亲电性磷试剂(如烷基二磷),经过反应生成膦化合物。
膦烷化反应是通过烷基卤代烃与磷化氢反应,生成膦化合物。
膦化合物具有多种应用研究价值。
首先,在过渡金属催化反应中,膦配体作为过渡金属的配位基团,可以显著提高反应的效率和选择性。
例如,Wilkinson催化剂中的膦配体可以提高烯烃的氢化反应效率。
此外,膦配体也可以被设计用于特定催化反应,如不对称氢化反应和羰基化反应等。
膦化合物可以调节催化剂的活性中心,从而实现对反应产物结构和立体化学的精确控制。
其次,膦化合物在药物合成中也具有重要作用。
膦化合物可以用作药物分子的骨架或功能基团,能够改变化合物的理化性质、增加活性和改善药物传递性。
例如,膦配体在金属药物中的应用可以调节药物的水溶性、稳定性和生物活性等。
此外,一些含磷酸酯骨架的化合物也被广泛用于抗癌药物的设计和合成中。
最后,膦化合物还可以用于有机光电器件的制备。
膦配体可以用作可以调节光学性能和电学性能的分子结构单元。
例如,膦化合物可以用于有机发光二极管(OLEDs)的制备,通过调节膦配体的结构来改变器件的发光颜色和效率。
此外,膦配体还可以用于太阳能电池的制备,通过调节配体结构和配体配位方式来提高光电转化效率。
综上所述,膦化合物在有机化学领域中的合成与应用研究具有重要意义。
通过对膦化合物的合成方法和应用的深入研究,可以为催化反应、药物合成和光电器件等领域提供新的方法和思路。
随着对膦化合物性质和反应机理的进一步理解,相信膦化合物的合成与应用研究将会持续得到更多的发展和应用。
第36卷第11期2008年11月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S Vo l 136No 111#5#基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573061)四川省应用基础研究项目(07JY029-065)西南交通大学科学研究基金资助项目(2006B52)作者简介:邵丽(1985-),女,硕士研究生,研究方向:高分子药物缓控释材料。
联系人:张志斌,教授,硕导,研究方向:生物医用材料。
温敏型聚合物PNIPAAM 的合成及应用研究进展邵 丽 杨 银 邓阳全 张志斌*(西南交通大学生物工程学院,成都610031)摘 要 聚N -异丙基丙烯酰胺(简称PN IP AA M )是一类研究广泛的温敏型功能高分子水凝胶。
从制备方法、应用及其改性这三个方面综述了近年来对P NI PA A m 的研究进展,并提出今后的发展方向。
关键词 PN IP AA M ,快速响应,水凝胶,温敏型The synthesis of thermosensitive poly(N -isopropylacrylamide)and its applicationShao Li Yang Yin Deng Yangquan Zhang Zhibin(College of Bio engineering,Southw est Jiaotong University ,Cheng du 610031)Abstract Po ly (N -isopr opylacr ylamide)is a kind o f ther mosensit ive macr omo lecule hy dr og el.T he pr og resses of t hemetho ds,applicat ions and modifications of P oly(N -isopro py lacr ylam ide)these year s wer e rev iew ed.T he study directio ns for future w ere also pointed o ut.Key words PN IP AA M ,rapid stimul -i respo nse,hy dr og el,ther mosensitive 聚N -异丙基丙烯酰胺(简称PN IP AA M ),由于其大分子链上同时具有亲水性的酰胺基和疏水性的异丙基而具有良好的温敏性能[1]。
Pinner脒合成的反应机理及应用进展王阳阳(西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100)摘要:脒类化合物在农药、医药以及其他领域上都具有很广泛的用途。
合成脒类化合物的方法主要为:Pinner脒合成法。
本文重点介绍了Pinner脒合成方法的机理和副反应机理,并对其在有机合成中的应用进行了探讨。
关键词:Pinner脒合成;机理;改进;应用The reaction mechanism and application of Pinner amidinesynthesisWang Yangyang(College of science, Northwest A&F University, Yangling, 712100, China)Abstract:The amidine compounds have a very wide range of functions in the pesticide, medicine and other fields. The primary method of synthesis of amidine compounds is Pinner amidine synthesis. This article focuses on the reaction mechanism of Pinner amidine synthesis and the side reactions mechanism Its application in organic synthesis is also discussed.Key words: Pinner amidine synthesis; mechanism; improvement; application1.前言脒类化合物在农药和医药上具有很广泛的用途。
早年发现某些脒盐可以治疗血吸虫病,但毒性较大,一些长链烷氧基取代的苯甲脒盐具有表面活性剂的作用,被称为杀虫脒[1]。
现在,脒类化合物的主要用途是合成含氮的杂环化合物,如:咪唑、噻唑、嘧啶环等,在含氮杂环的合成中起着重要作用。
研究发现,脒盐还可以作为水溶性偶氮类引发剂,在水溶液聚合与乳液聚合中得到广泛应用[2]。
脒类化合物的合成方法一般采用酸催化法即Pinner 脒合成法。
反应式如scheme 1:Pinner脒合成:Scheme 12.脒合成PinnerPinner反应是以德国化学家Adolf Pinner的名字命名的。
Adolf Pinner曾在Breslau犹太神学院和柏林大学学习,1871年成为柏林大学的讲师。
1887年发表论文” Umwandlung der Nitrile in Imide“,解释了Pinner反应。
Pinner脒合成反应的机理:Pinner脒合成包括两步:Pinner醇解和胺解[3]。
Pinner醇解反应是由腈部分溶剂解而生成亚氨基酯盐酸盐。
反应过程是腈在气体HCl存在下,在无水氯仿(或甲苯等)和无水乙醇(或无水ROH)中反应,生成亚氨基酯盐酸盐。
随着醇的R基团的不同,这一步通常需要耗时12-72小时,而且在冰水浴中或室温中进行,反应温度不能超过35℃,否则就会有副反应[4]。
反应过程中HCl气体起催化作用,提供一个H质子给CN。
伯醇或仲醇是醇化试剂。
生成的这种亚氨基酯盐酸盐(又称偕亚胺基醚盐酸盐)被称作是Pinner盐,它能进一步与各种亲核试剂反应。
胺解反应就是由生成的亚氨基酯盐酸盐(即:Pinner盐)与胺(或氨气)反应生成脒盐。
这种脒盐用弱碱处理可以变成游离的脒。
反应机理如scheme 2:Scheme 2Adolf Pinner 认为,在醇解过程中腈、醇和氯化氢气体的投料比最好按理论摩尔比进行,醇过量会引起副反应发生。
氯化氢气体适当过量有利于提高乙腈的转化率,但过量太多也不利于后续反应的进行。
根据国内经验,n (腈)∶n (醇) = 1∶1 , 多数情况下n (腈)∶n (氯化氢) = 1∶(1. 0~1. 1)。
由于亚氨基酯盐酸盐呈固体沉淀析出,必须加入溶剂使其分散。
醇能够与亚氨基酯盐酸盐反应,故不适合作溶剂。
工业中常用的惰性溶剂有氯仿、四氯化碳、乙醚、石油醚、甲苯、硝基苯、二氧杂环己烷、二甲基溶纤剂、己烷等。
3.Pinner脒合成中的副反应:3.1 水解反应亚氨酸酯盐酸盐合成过程中遇水可使亚氨基酯盐酸盐分解为酯和氯化铵。
机理如Scheme 3研究表明,亚氨酸酯盐酸盐的水解能被H+催化加,亚氨酸酯正离子的形成是快速水解的关键。
如果通入的氯化氢气体含有水分,则产率下降,且下降的幅度与水的质量分数成正比。
3.2 醇解反应脒盐合成过程中,伯醇或仲醇过量能引起亚氨基酯盐酸盐分解,生成原酸酯。
从而影响脒盐的产率。
机理如scheme 4:低温对分解有一定的抑制作用。
Scheme 4生成的原酸酯在酸性条件下不稳定,进一步分解为酯,醇和烷基氯。
反应机理如scheme 5:Scheme 53.3 热分解反应脒盐的合成应控制在较低温度,因为温度升高也能引起亚氨基酯盐酸盐分解,产生酰胺和烷基氯。
亚氨基酯盐酸盐的热分解属于一级动力学反应,受热分解后氯离子发生离解,离解的氯离子浓度的对数与受热时间成直线关系。
McElvain等认为,受热分解的机理即包括分子内未离解氯离子进攻烷基而引起分解反应, 反应机理如scheme 6:Scheme 6 分子内进攻也包括离解氯离子进攻乙亚氨酸乙酯分子内烷基的双分子反应。
但更多的研究支持SN2 反应历程。
机理如scheme 7:Scheme 7此外,温度升高还可以导致氯化氢气体与乙醇反应,生成氯乙烷和水,降低产品收率。
鉴于脒盐合成过程中存在着水解、醇解和热分解三种副反应。
为了防止副反应发生、提高产品收率,在合成操作中应注意以下几点。
一是严格控制原料含水量,腈和醇中水的质量分数应控制在0. 2 %以下,氯化氢气体需经硫酸干燥后使用。
二是严格控制反应物配比,避免醇过量。
三是控制合成反应在低温条件下进行,尤其是通入氯化氢气体时温度不能过高。
氯化氢气体通完后的保温阶段,反应温度可以升至28~30 ℃,以利反应完全。
4.Pinner脒合成方法的改进:Pinner脒合成方法的应用范围广泛,可应用于脂肪族、芳香族和杂环化合物[5]。
操作也比较简单,是在常温常压下进行的,而且收率比较高。
但是使用氯化氢气体,实验室合成颇为不便且污染大,反应周期长在工业化生产中氯化氢气腐蚀性强、毒性高、对设备要求高,应用时采用如搪瓷等材料制作的设备,并要有严格的安全措施。
虽然有工业品供应,但价格高,运输、贮存危险性大。
因此工业化生产中要考虑设备及氯化氢气体。
基于以上缺点王倩等人改进了Pinner 法,采用碱催化法合成了两种脒盐[6],其反应式如scheme 8:Scheme 8这种方法反应条件温和,无污染,对α-位有吸电子基的脂肪族腈及芳香族腈有较高的产率,适用于实验室合成。
王哲清以甲氧基乙腈制备甲氧基乙亚氨酸乙酯时,采用无水乙醇和乙酰氯制成氯化氢乙酸乙酯溶液,然后滴加到甲氧基乙腈中,控制氯化氢的量,使其仅过量0.5倍,达到少污染和低成本的目的,并进而一锅合成甲氧基乙脒[7]。
5.Pinner脒合成方法的在有机合成中的应用:5.1 合成具有生物活性的Pinner脒一些脒类化合物具有抗菌,抗寄生物,抗病毒,驱虫等良好的生物活性。
戊双脒和重氮鞍苯脒乙酰甘氨酸盐已经成为商品化的抗微生物剂,能够治疗因各种锥虫引起的人或动物感染。
喷他脒也是一种中级药物,可以治疗艾滋病患者肺囊肿引起的肺炎。
Seckin Ozden等人把芳香脒基团引入到苯并咪唑体系得到9个脒类化合物,并检测了其生物活性,发现其中几个具有较好的抗菌活性[8]。
反应式如scheme 9:Scheme 95.2 合成含氮的杂环化合物脒类化合物是一种重要的有机合成中间体,通常用于合成含氮的杂环化合物等。
Livio Racane等人以2-氨基硫代苯酚为底物,用Pinner脒合成法合成了5种脒基、N-异丙脒基和2-咪唑啉基取代的化合物。
这五种化合物是合成脒基取代的苯并噻唑类化合物和许多有医药活性的N,S-杂环化合物的重要的先导化合物[9]。
Erik Arstad等人用Pinner反应合成了六种新的脒类化合物,发现其中N-(2-甲氧基)苄基(E)-苯乙烯基脒、N-(2-甲氧基)苄基-2-萘基脒和N-(2-甲氧基)苄基-4-三氟甲氧基苯基脒这三种N-苄基脒类化合物(化合物7、8、9)能成为NR2B-亚受体的PET示踪物的主要成分[10]。
反应式如scheme 10:1 R=E-苯乙烯 4 R= E-苯乙烯7 R=E-苯乙烯R’=OMe2 R=2-萘基 5 R=2-萘基8 R=2-萘基R’=OMe3 R=p-CF3OC6H4 6 R= p-CF3OC6H4 9 R=p-CF3OC6H4 R’=OMeScheme 10近几十年血栓类疾病成为危害人类健康最严重的疾病之一。
凝血因子Xa在血液的凝血连锁中起着至关重要的作用,它能调节人体内正常血液平衡和异常凝血过程。
凝血因子Xa抑制剂能有效地防止血栓的形成。
Edwin J Iwanowicz等人用计算机模拟并用Pinner脒合成方法合成了一系列取代的5-脒基吲哚类化合物,发现其中化合物2-苄基5-脒基吲哚能有效抑制凝血酶(化合物10)[11]。
10Daiichi’s 合成的DX-9065a(化合物11)被报道是一种非肽类凝血因子Xa抑制剂,结构式如下,11Qi Han等人在此基础上也模拟并合成了一系列新的凝血因子Xa抑制剂:脒基取代的6,5-稠杂环。
其中化合物(2S)-2-[4-[[(3S)-1-亚氨乙基-3-吡咯烷基]氧]苯基]-3-(7-脒基-2-萘基)丙酸(化合物12)对凝血因子Xa具有显著的选择性抑制作用[12]。
12咪唑是许多具有生物活性的化合物的活性基团,脒类化合物就是合成这些咪唑的重要中间体。
Lawson等人以腈为原料,经过亚氨基酯盐酸盐和α-氨基缩醛反应,用Pinner法合成了1,2-二取代咪唑,这个方法成为了合成咪唑的经典方法。
5.3 合成水溶性偶氮类引发剂水溶性引发剂在水溶液聚合与乳液聚合中得到广泛应用,它对聚合反应能否进行及进行速率起着决定性作用,并直接影响聚合物的性能。
目前,常用的水溶性引发剂为过硫酸盐类。
但实际应用中,却存在着产物分子量偏低,残留单体多的缺陷。
李玉江等人介绍了以偶氮二异丁睛为主原料,利用Pinner脒合成反应制备水溶性偶氮类引发剂—偶氮二异丁眯盐酸盐的新方法,反应式如scheme11。
Scheme 11取得初步的应用成效,表明利用Pinner脒合成反应制备水溶性偶氮类引发剂是一种行之有效的方法。