化学专业本科毕业论文

题 目 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲 氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 学 号 [1**********] 姓 名 杨 廷 波 系 别 化 学 系 专业班级 2006级化学专业本科班 指导教师 王 伟 完成时间 2010年5月21日 毕节学院教务处制 目 录 摘

要 ............................................................................................................................ i

Abstract ........................................................................................................................ ii 1.前

言 ...........................................................................................................................3 1.1 查耳酮及其衍生物的应

用 ..............................................................................3 1.2 二茂铁及其衍生物的应

用 ..............................................................................3 1.3 345-三甲氧基苯甲醛的应

用 .......................................................................4 1.4 二茂铁衍生物的合

成 ....................................................................................4 1.5 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合

成 .....................5 2.实验部

分................................................................................................... .................6 2.1仪器及药

品 .................................................................................................

.....6 2.2 实验步

骤 .........................................................................................................6 3.结果分析与总

结 ........................................................................................................8 参考文

献 .................................................................................................................... 10 致

谢 ........................................................................................................................ 12 i 摘 要 近年来二茂铁基查尔酮类衍生物受到化学家的高度关注。二茂铁基查尔酮类衍生物具有广泛的生物活性如抗肿瘤、抑制和清除氧自由基、抗菌、抗过敏、抗病毒、抗溃疡和解痉等。且分子具有较大的柔性能与不同的受体结合得到的化合物且分子中所含铁原子还可以作为提供生物体内铁元素的来源在医学方面有很好的应用前景。由于二茂铁及其衍生物和345-三甲氧基苯甲醛的在有机合成和医疗上都有很重要的应用因此研究先以没食子酸为原料合成345-三甲氧基苯甲醛TMB 将TMB 、乙酰基二茂铁通过固相缩合得到含二茂铁基、345-三甲氧基苯基查耳酮。 关键词乙酰基二茂铁 345-三甲氧基苯甲醛 固相缩合 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮 ii Abstract In recent yearsthe derivative including Ferrocenyl chalcone arouse Chemist taking seriously.its has widespread biological

activeness like the anti-tumor restrainting and clearing oxyradicalantibacterial the anti-allergy the anti-virus the anti-ulcer and the spasmolysis and so on.And its molecular structure has the big flexibility can union with the different acceptor the iron atom in molecule can provide iron element for organism has the very good application prospect in the medicine aspect. Because the ferrocene and its derivative and

345-thimethoxyben -zaldehyde have the very important

application in the organic synthesis and the medical treatmentso the research takes the gallic acid as raw materialsynthesize 345-thimethoxybenzaldehydeTMBThen make TMB and

Acetylferrocene through Solid phase condensation obtains the Chalcone inclouding Ferrocenyl and 345-trimethoxyphenyl. Key word: Acetylferrocene 345-thimethoxybenzaldehyde Solid phase conde –condensation

1-ferrocenyl-3-345-trimethoxyphenylprop-2-en-1-one 毕节学院本科论文设计 第 3 页 共 12 页 1. 前言 1.1 查耳酮及其衍生物的应用 查尔酮是生物体内合成黄酮的前体也是人工合成黄酮类化合物的中间体其本身也有重要的药理作用

1。由于其分子结构具有较大的柔性能与不同的受体结合得到的化合物具有广泛的生物活性2。研究表明查尔酮类化合物具有抗细菌、抗病毒、抗真菌、消炎、除草等活性。因此

查尔酮类化合物的合成及从天然产物中的分离提取一直是医药、农业、食品等方面研究的重要领域。查尔酮及其衍生物是一种重要的有机中间体具有多个反应活性中心在迈克尔加成反应、光反应、聚合反应及配位化学和超分子化学中具有广泛的应用。 其中二茂铁基查耳酮是一类重要的化合物它可以与胺类化合物反应、与活性亚甲基化合物反应等3。

1.2 二茂铁及其衍生物的应用 二茂铁及其衍生物具有广泛的生物活性主要表现在以下几个方面4 第一方面 二茂铁衍生物的亲油性使得这些化合物能顺利地通过细胞膜从而与细胞内的各种酶、DNA 、RNA 等物质起作用因而有可能作为治疗某些疾病的药物。1976年Edwards 在青霉素和头孢菌素上引入二茂铁酰基后使其杀菌活性提高。 第二方面二茂铁衍生物具有氧化还原可逆性这一特点使其在生物酶的作用下能参与各种代谢作用。 第三方面二茂铁衍生物的芳香性使得这些化合物能像简单的芳环一样容易发生取代反应。但是它们又不同于一般的芳香化合物二茂铁衍生物的夹心结构使这类分子具有一定的厚度这一特点能阻止二茂铁衍生物接近酶的活性部位因而具有选择性。 第四方面二茂铁衍生物的低毒性也是人们对其感兴趣的原因。 由于二茂铁基团具有芳香性、氧化还原活性、稳定性和低毒性、其衍生物在聚合物、电化学、材料化学、医学等领域有着广泛的应用归纳起来主要有5在有机化学反应中作为不对称反应的催

化剂和有机合成的中间体等在功能材料方面、作光敏剂、非线形光学材料、半导体材料、超导材料、硝烟剂、增塑剂、杨廷波1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 第 4 页 共 12 页 稳定剂和各种添加剂在生物学上用作人工抗体、抗癌活性药物和抗菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等在分析化学上用作膜电极、滴定剂等。 1.3 345-三甲氧基苯甲醛的应用 3 45-三甲氧基苯甲醛不但在医疗上用广泛的应用还可进行氧化、还原、亲核加成、歧化等一系列化学反应是中药的有机合成中间体6。具体的说它可以用于药物合成合成三甲氧基苄氨嘧啶TMP 合成三甲氧基肉桂酰胺类化合物合成臼毒素及其类似物合成氨基吡啶并吡啶结构的、丙二烯结构的、和芪型结构的抗肿瘤药 24-芳基-13-二硫杂环戊烷结构的血小板活化因子PAF 受体拮抗药和5-脂肪氧合酶抑制剂。 3 4 5-三甲氧基苯甲醛还用于照相领域合成可快速消色的染料、滤光材料、电荷迁移剂等 还可以用于合成具有亚苄基奎宁环酮结构的防晒剂 作为头发染色用的N-卞基-2-氨基苯酚衍生物 非线性光学材料 苯乙基胺型致幻剂 电镀上光剂及农药中间体 可发蓝光的电致发光聚合物 光敏材料 抗氧剂等等。 1.4 二茂铁衍生物的合成 近年来将二茂铁基引入不同的分子以期得到新的具有特殊性能的化合物是二茂铁化学研究的一个热点。二茂铁及其衍生物是由两个环戊二烯基阴离子和一个二价铁离子组成的夹心型化

合物 电子组成符合4n 2 的规则 有芳香性环上容易进行Friedel-Crafts 等亲电取代反应。 其酰基化衍生物是合成二茂铁衍生物的重要中间体 二茂铁酰基化衍生物如二茂铁醛、酮、酸和酰氯等 所含官能团的化学性质比较活泼 是合成二茂铁衍生物的重要原料和中间体78。乙酰基二茂铁的合成方法主要有在磷酸催化下用乙酐酰化二茂铁910三氟化硼催化下在二氯甲烷中用乙酐酰化二茂铁11在活性氧化铝存在下用三氟乙酸-醋酸对二茂铁进行酰化12。也有报道13在二氯甲烷中以三氯化铝为催化剂乙酰氯为酰化剂对二茂铁进行酰化等。 二茂铁取代的αβ-不饱和羰基化合物的合成通常是由乙酰基二茂铁与醛酮在乙醇溶液中发生Claisen-Schmidt 缩合反应得到14。但收率不高反应时间长溶剂用量大。另外在1990年Toma 等用18 - 冠- 6作催化剂相转移条件下进行该反应15 .1994年Villemin 等用粉末状KOH 不用溶剂或用季铵氯化物A336作相转移催化剂合成了二茂铁基查尔酮16 。在微波辐射条件下乙酰基二毕节学院本科论文设计 第 5 页 共 12 页 茂铁和芳醛反应合成二茂铁基查尔酮也有报道1718 。但该法使用微波促进反应时观察到了二茂铁衍生物容易燃烧不宜控制反应条件。 1.5 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 本文将二茂铁基引入345-三甲氧基苯甲醛合成了1-二茂铁基-3-345-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮产物未见文献报道。其合成思路如下 以二茂铁为原料对

其进行乙酰化合成乙酰基二茂铁 FeCH3CO2O85

H3PO4FeCOCH3 合成路线1乙酰基二茂铁的合成 Scheme1: synthesis acetylferrocene 以没食子酸为原料经碱性条件下与硫酸二甲酯作用得345-三甲氧基苯甲酸然后在酸性条件下酯化得345-三甲氧基苯甲酸甲酯 再经酰肼化、赤血盐氧化而得19345-三甲氧基苯甲醛 OHOHHOCOOH 硫酸二甲酯氢氧化钠溶液OCH3OCH3H3COCOOH 无水甲醇浓硫酸OCH3OCH3H3COCOOCH380水合肼无水甲醇

OCH3OCH3H3COCONHNH2赤血盐溶液甲苯、浓氨水

OCH3OCH3H3COCHO 合成路线2345-三甲氧基苯甲醛的合成 Scheme2: the synthesis of 345-thimethoxybenzaldehyde 杨廷波1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 第 6 页 共 12 页 345-三甲氧基苯甲醛TMB 、乙酰基二茂铁通过固相缩合得到含二茂铁基、345-三甲氧基苯基的1-二茂铁基-3-345-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮。

FeCCH3OOCH3OCH3H3COCHO 固体NaOH 研磨

FeCOCHHCOCH3OCH3OCH3 合成路线31-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 Scheme3: the synthesis of

1-ferrocenyl-3-345-trimethoxyphenylprop-2-en-1-one 本实验利用固相法合成二茂铁基查耳酮20反应时间短选择性强收率高节约溶剂是实现”绿色化学”的有效途径。 2. 实验部分

2.1仪器及药品 500mL 三颈烧瓶250ml 三颈烧瓶回流管干燥管恒温磁力搅拌器机械搅拌器滴液漏斗单颈烧瓶烧杯水泵温度计布什漏斗滤纸酒精灯毛细管旋转蒸发仪分液漏斗红外光谱。 二茂铁乙酸酐磷酸85没食子酸氢氧化钠硫酸二甲酯浓盐酸345-三甲氧基苯甲酸无水甲醇浓硫酸345-三甲氧基苯甲酸甲酯水合肼345-三甲氧基苯甲酸345-三甲氧基苯甲酰肼甲苯浓氨水赤血盐3盐酸丙酮研钵乙酰基二茂铁固体NaOH345-三甲氧基苯甲醛二氯甲烷乙酸乙酯石油醚。 2.2 实验步骤 2.2.1 合成乙酰基二茂铁 将9g0.048mol 二茂铁和30g28.2ml0.3mol 的乙酸酐放入250ml 的三颈烧瓶中三颈烧瓶上装有带有干燥管的回流冷凝管器于55℃的水浴中在搅拌下自毕节学院本科论文设计 第 7 页 共 12 页 滴液漏斗中加入6ml 85磷酸。滴加完后继续反应用TCL 跟踪反应展开剂石油醚乙酸乙酯2:1v/v直到原料点消失。另于500ml 的烧杯中加入160g 冰将上述混合物倒入烧杯中小心的用碳酸氢钠中和反应物有二氧化碳逸出将烧杯有冰水中冷却半小时过滤收集橙黄色固体用水洗涤干燥得到粗品。将粗品用石油醚重结晶得到乙酰基二茂铁3.7g 产率为

50.34m.p.8385℃文献值8687℃。 2.2.2 合成345-三甲氧基苯甲醛 在500mL 的三颈烧瓶中加入25g0.147mol 没食子酸和100mL 水机械搅拌并通入N2保护搅拌3分钟后加入40g 氢氧化钠1mol 和150ml 水的溶液30分钟后滴加45g0.353moL

硫酸二甲酯在冰浴下进行滴加完毕后反应20分钟再滴加45g0.353mol 硫酸二甲酯滴加完毕后加热回流2h 再滴加10g 0.25mol 氢氧化钠和15mL 水的溶液继续回流2h 反应完毕停止加热当冷却到40℃左右时用浓盐酸酸化到PH2这时吸出大量白色固体冷却到30℃抽滤用水洗涤两次固体干燥后用水重结晶活性炭脱色热过滤冷却得到白色固体345-三甲氧基苯甲酸16.5g 收率52.9m.p.158160℃文献值160162℃。 在500mL 的三颈烧瓶中加入16.5g0.0778mol 345-三甲氧基苯甲酸80g 无水乙醇和6ml 浓硫酸机械搅拌加热回流后呈淡黄色透明液体回流5-8h 后停止冷却吸出白色晶体过滤用少量甲醇洗涤干燥后得到白色晶体345-三甲氧基苯甲酸甲酯12.7g 收率72m.p.7980℃文献值8284℃。 在250mL 三颈烧瓶中加入12.7g0.0562mol 345-三甲氧基苯甲酸甲酯和19.5mL80水合肼机械搅拌加热回流固体溶解后回流20min 加入19.5mL 甲醇溶液呈淡黄色透明液反应5h 后停止静置冷却得到白色晶体抽滤甲醇洗涤干燥后得到浅黄色针状晶体11g 产率86.5m.p.152154℃文献值158159℃. 在装有机械搅拌、滴液漏斗、温度计的500mL 三口烧瓶中加入345-三甲氧基苯甲酰肼4.0g0.0177mol 甲苯50mL 浓氨水18mL 控温1618℃之间滴加含赤血盐12.5g 的水溶液42mL 浓度为0.3g/mL。滴加完后升温到40℃反应1h 停止。分出水后有机层用3盐酸洗涤至中性分出水有机层旋干得到黄杨廷波1-二茂铁基

-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 第 8 页 共 12 页 色固体用少量丙酮溶解后用水重结晶冷却后吸出浅黄色固体抽滤、烘干、称重得到浅黄色片状晶体2.8 g0.0143mol收率为 80.69 m.p.6971℃文献值7375℃ 2.2.3 合成 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮 取0.228g1mmol 乙酰基二茂铁0.04g 2mmol固体NaoH 置于研钵中仔细研磨几分钟使其成均匀粉末混合物室温下进行然后加入0.196g1

mmol345-三甲氧基苯甲醛于45℃的水浴上继续研磨用TCL 跟踪反应510分钟趋于完成。反应混合物冷却到室温加入二氯甲烷萃取水洗分液。减压蒸出溶剂得到深红色的缩合产物将粗品用石油醚乙酸乙酯21V/V重结晶得到成品0.29 g产率为71.43 m.p.118.5120℃。 3. 结果分析与总结 第一由IR 谱可知 a 在1643.05处有碳氧双键特征峰的强吸收 b 在1580处有碳碳双键的特征吸收峰比碳氧双键弱 c 在

1504.201457.92有苯环的吸收 d 在1126.22有环戊二烯特征峰的强吸收 e 在1002.80有环戊二烯特征峰上的碳氢键吸收峰。 根据分析可知碳氧双键与碳碳双键的吸收分别在

1643.05和1580处二者的吸收峰情况与α、β不饱和酮中共轭羰基和碳碳双键的特征吸收峰的情况相吻合 所以化合物中羰基和碳碳双键是相互共轭的另外谱图中出现了环戊二烯特征峰与苯环的吸收因此可初步确定产物1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成谱图见下。 毕节学

院本科论文设计 第 9 页 共 12 页 1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的红外谱图 The IR spectrogram of 1-ferrocenyl-3-345-trimethoxyphenylprop-2-en-1-one 第二反应时间短选择性强不发生副反应收率高节约溶剂是实现“绿色化学”的有效途径。该合成在室温下不发生明显反应 45℃时只需在510分钟即可完成不发生副反应。 第三粗品用石油醚乙酸乙酯21V/V重结晶得到深红色晶体收率为71.9。 杨廷波1-二茂铁基-3-3′4′5′-三甲氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 第 10 页 共 12 页 参考文献 1 石秀梅 邓士英周桂华等. 35二羟基查耳酮的合成J. 化学工程师 2008 1536. 2 党珊 刘锦贵 王国辉室温下2-羟基查耳酮的合成N. 合成化学 2008 164: 460463. 3 杨锦明. 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应的研究D. 贵州: 贵州大学2006. 4 刘明国 廖全斌 曹良义等. 二茂铁衍生物的生物活性N. 湖北三峡学院学报 1998201. 5 卢文贯. 二茂铁衍生物的研究进展N. 韶关大学学报自然科学版2000. 6 毕良武 吴在嵩 陈笳鸿等. 345-三甲氧基苯甲醛的合成及应用综述J. 林产化学与化工

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氧苯基-2-丙烯-1-酮的合成 第 12 页 共 12 页 致 谢 在我的毕业论文从开题到实验再到论文撰写的整个过程中我首先要感谢我的导师王伟硕士。导师扎实的专业知识丰富的实验经验让我望尘莫及博大的胸怀崇高的人格潜移默化地影响着我提出问题分析问题解决问题的能力使我受益非浅。在四年的大学生活中这个阶段是我最充实最有成就感的阶段这些都是和老师一起生活的美好经历。在此仅以一声“谢谢”表示我对导师的万分感激之情 其次要感激我大学四年的任课老师们感谢他们这四年对我的关心和栽培感激我的伙伴赵廷丽和我的同学们和他们一起交流、讨论弥补了我的许多不足之处谢谢