水杨醛缩2氨基4苯基噻唑席夫碱的合成及研究毕业论文.doc

密级： NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR（2007 2011 年）题 目 水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱的合成及研究 学 院 环境与化学工程学院 系 化工 专业班级： 制药072班 学生姓名： 学号： 5801307077 指导教师： 职称： 教授 起讫日期： 2010.12 - 2011.6 南 昌 大 学学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 日期：导师签名： 日期：水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱的合成及研究 摘要席夫碱是氮原子与碳原子用双键连结形成的一类化合物，人们也称这类化合物为亚胺或亚胺取代物。当前世界对席夫碱的合成较普遍，席夫碱的种类众多，席夫碱类化合物及其金属配合物具有良好的生理活性，广泛应用于医药、催化、防腐蚀、材料和环境等诸多领域。但对噻唑类席夫碱及其配合物的研究不多，由于噻唑类席夫碱极性强，有机溶解性差，对此类化合物的合成、性质研究和应用受到了限制。噻唑类席夫碱用途广泛，可用作除草剂、抗菌剂、抗炎、显色剂、鳌合剂等；并且噻唑类席夫碱具有特殊的C=N结构，它与过渡、非过渡及锕系金属离子的复杂配位情况也引起了人们极大的关注，这些配合物在荧光、催化、动力学和磁性等方面均具有重要的意义。本论文本方案是在无水乙醇和粉状碘单质条件下，苯乙酮和硫脲发生合环反应，得到中间体2-氨基-4-苯基噻唑(II)；再将溶有水杨醛的无水乙醇缓慢滴加到2-氨基-4-苯基噻唑中，再加入适量哌啶-冰醋酸，调节pH至45，水浴回流4h，冷却结晶并抽滤得初产物，再用乙醇-水混合溶剂（1:1）重结晶，最后得到目标产物水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱（III）。关键词：噻唑；席夫碱；合环；缩合Salicylaldehyde 2 - amino -4- phenyl thiazole synthesis of Schiff base and researchAbstractSchiff base is the N atom and C atoms linked by double bonds to form a class of compounds, it is also known as imines or imine compounds such substitutes. The current national synthesis of Schiff base more common, many types of Schiff, Schiff base compounds and their metal complexes have good physical activity, is now being widely used in medicine , catalysis, analytical chemistry, corrosion resistant, photochromic materials and the environment and other areas. But thiazole Schiff bases and their complexes of small, due to thiazole Schiff polar, poor solubility in organic solvents, the synthesis of such compounds, the nature of research and application has been limited.Thiazole Schiff wide range of uses, can be used as herbicidal, antimicrobial, anti-inflammatory, chromogenic agents, chelating agents, etc.; addition, thiazole Schiff base C=N has a special structure, it is with the transition, non-transition and actinide Department of coordination of metal ions in the complex case also aroused great interest, these complexes in catalysis, fluorescence, dynamics and magnetic aspects of great significance.In this thesis, the program is in absolute ethanol and powdered iodine under the conditions of occurrence of acetophenone and thiourea cyclization reaction of the intermediate 2 - amino -4-phenyl thiazole (II); then dissolved salicylic aldehyde in ethanol was added slowly2-amino-4-phenyl-thiazole in, then add the appropriate amount of piperidine - acetic acid, adjust pH between 4 and 5, water bath, reflux 4h, was the beginning of the cooling crystallization and filtration products, and then ethanol - water mixtures (1:1), recrystallization, the final product was obtained salicylaldehyde 2amino-4- phenyl thiazole Schiff base (III).Keywords: Thiazole;Schiff base;cyclization;Condensation目录摘要IABSTRACTII第一章 文献综述11.1 引言11.2 噻唑类化合物的研究进展21.2.1 噻唑类化合物及其衍生物简介21.2.2 噻唑类化合物的应用21.2.3 噻唑类化合物的合成方法31.2.3.1 Hantzsch合成法31.2.3.2 负载催化剂合成法31.2.3.3 硫代酰胺分子内成环法41.2.3.4 噻唑啉合成法41.2.4 噻唑类化合物的研究前景51.3 席夫碱的研究进展51.3.1 席夫碱的概述51.3.2 席夫碱的反应机理51.3.3 席夫碱的应用51.3.4 席夫碱的制备61.3.5 席夫碱化合物在不同领域的应用研究71.3.5.1 在医药领域的应用研究71.3.5.2 在材料领域的应用研究81.3.5.3 在电化学领域的应用研究81.3.5.4 环境领域的应用研究81.3.5.5 在催化领域的应用研究91.4 噻唑类席夫碱的研究91.4.1 噻唑类席夫碱在医药方面的应用研究91.4.2 噻唑类席夫碱在显色方面的应用10第二章 实验部分112.1 实验合成路线设计112.2 实验仪器与试剂112.3 中间体2-氨基-4-苯基噻唑(II)的合成122.3.1 中间体(II)的合成路线122.3.2 中间体(II)的合成通法122.3.3 中间体(II)的合成条件研究122.4 目标产物水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱(III)的合成132.4.1 目标产物(III)的合成路线132.4.2 目标产物(III)的合成通法132.4.3 目标产物(III)的合成条件研究142.5 实验图谱分析152.5.1 中间体（II）的红外光谱图152.5.2 中间体（II）的1H NMR谱图152.5.3 目标产物（III）的红外光谱谱图162.5.4 目标产物（III）的1H NMR谱图172.6 结果与讨论17结论与展望18参考文献（REFERENCES）19致谢22第一章 文献综述1.1 引言Schiff. H于1864年首次发现了含有亚胺基 (R-C=N) 的化合物，并将这类化合物命名为席夫碱。含N、O、S杂环的噻唑类席夫碱以其良好生物活性、较低的生理毒性等特点一直受到人们的重视，随着研究的深入，各类席夫碱的物理化学性质及制备方法也不断被报道。席夫碱类化合物及配合物在药学、催化、分析化学及腐蚀领域的重要应用：在药学领域，席夫碱具有抑菌、杀菌、抗肿瘤、抗病毒的生物活性；在催化领域，席夫碱的钻和镍配合物已经作为催化剂使用；在分析化学领域，席夫碱作为良好配体，可以用来鉴别、鉴定金属离子和定量分析金属离子的含量；在腐蚀领域，某些芳香族的席夫碱经常作为铜的缓蚀剂1。近年来席夫碱除了广泛应用于光致变色、医药等众多领域外，席夫碱类化合物在材料领域也具有广阔的应用前景：如某些席夫碱常用作金属材料、半导体材料、光散材料；某些含特定集团的席夫碱自组装膜的研究，随着科学的发展与社会的进步，席夫碱的研究领域将更加宽广。噻唑是一个具有较强药理活性的环核，许多抗病毒素如青霉素、磺胺噻唑的分子中都有噻唑，将噻唑环引进到席夫碱及配合物分子中，可能有加合作用，产生更强的活性。另外，近年来发现含噻唑环的席夫碱及配合物能发出很强的荧光，且在生物模拟酶催化方面也有新的进展。噻唑类化合物具有抗菌、抗病毒及抗癌等生物活性，因此合成含有噻唑环的小分子化合物库，从中筛选出具有生物活性的药物，是近年来药物化学的一大热点，临床医学所用的噻唑类药物具有抗癌、抗病毒、抗菌、抗炎及抗免疫功能下降等功能2。噻唑类席夫碱3可用作除草、抗菌剂、抗炎、显色剂、鳌合剂等外，噻唑类席夫碱具有特殊的C=N结构，它的复杂配位也引起人们极大的兴趣，这些配合物在催化、荧光、动力学等方面均具有重要的意义。噻唑类席夫碱配体易于制备，具有抑菌、抗癌和抗病毒的生物活性，抑菌、杀菌效果较好，与金属配位后效果更佳。另外，利用其荧光熄灭，可用于水中的Ca2+和Mg2+离子微量分析。由于超氧阴离子自由基 (O2-1 ) 4是生物体内导致炎症、衰老的重要因素之一，某些癌变是体内过多的O2-1 引起的，因此，利用铜席夫碱2-羟基-1-萘醛缩-2-氨基噻唑配合物显著的过氧化物模拟酶性质，建立的测定超氧阴离子分光光度法，具有实际的临床应用价值。1.2 噻唑类化合物的研究进展1.2.1 噻唑类化合物及其衍生物简介噻唑环是由Hantzsch在1887年命名的，噻唑（thiazole）是有一个硫和一个氮杂原子的五元杂环化合物，且硫和氮占1,3两位。噻唑为淡黄色具有腐败臭味的液体，主要用于合成药物、杀菌剂和染料等5，具有弱碱性，可与苦味酸和盐酸等形成盐，与许多金属氯化物形成络合物。噻唑的环系具有一定的稳定性，也表现出一定的芳香性。噻唑的2位H原子被氨基取代得到的化合物叫氨噻唑，噻唑类物质具有抗菌、抗病毒及抗癌等生物活性，因此合成含有噻唑环的小分子化合物库，从中筛选出具有生物活性的药物，是近年来药物化学的一大热点。噻唑类化合物有刚性的平面结构，且具有离域的大键，它们在溶液中的激发光谱和发射光谱存在着很好的对应性，因此荧光量子产率较高，可用于制备荧光材料、非线性光学材料，如苯并噻唑基吡啉类化合物是一类新型的荧光化合物；可用作荧光增白剂、荧光染料、激光染料和荧光标识材料以及用于化学及生物分析、跟踪探测和太阳能捕集、药物示踪等领域。溴代芳烃苯噻唑衍生物是一类优良的发光试剂6，在碱性条件下，试剂与铁氰化钾反应产生强烈的化学发光现象。噻唑及其衍生物可通过多种方法合成，常用a-卤代醛或酮与硫代酰胺反应制备，噻唑衍生物具有良好的是生理活性，是一类重要药物中间体：青霉素分子中含有一个四氢噻唑的环系，维生素B1分子中的噻唑部分是一个四级铵盐的衍生物；现用的许多硫化加速剂，如2-乙酰基噻唑是噻唑衍生物；重要的抑菌剂磺胺噻唑是2-氨基噻唑与对乙酰胺基苯磺酰氯缩合后，再经水解反应得到的产物，许多噻唑衍生物是合成氨基酸、嘌呤等的试剂。到目前为止，人们已经合成了许多噻唑类化合物以供筛选，不少化合物都具有良好的杀菌和植物生长调节作用。1.2.2 噻唑类化合物的应用噻唑类化合物在分析化学中有广泛的应用，苯并噻唑偶氮苯类试剂是分析化学中常用的一类显色剂，由于苯环与噻唑环形成共轭体系，含苯并噻唑环的显色剂的选择性和灵敏度较高，因此苯并噻唑广泛用于合成高灵敏度显色剂。 Furukawa7合成了2-(2-苯并噻唑偶氮)-5-二甲氨基苯甲酸并用于对镍、钴、铜的测定，取得了较高的灵敏度和很好的选择性。噻唑类化合物还可用于橡胶工业、金属离子的分离富集及废水处理、金属的气相缓腐剂和作为液体石蜡的添加剂，能增强液体石蜡的抗磨损和抗氧化性能。近年来，含氮杂环化合物在新型超高效农药8创制中占有很重要的地位，在寻找结构新颖具有生物活性的化合物已成为相当活跃的领域。而噻唑类化合物因具有不同的生物活性，如杀虫，杀菌，除草，抗病毒等，从而引起人们对这类杂环类化合物的广泛兴趣并进行了深入研究。1976年日本公司成功开发保松噻杀虫剂以来，国外的一些药物公司相继成功开发了噻唑类杀虫剂品种，如噻唑硫磷，噻唑睛，噻虫嗪，噻唑磷等。噻唑环具有对人体低毒及良好的生物活性。1.2.3 噻唑类化合物的合成方法Hantzsch于1887年首次合成了噻唑类化合物，此后人们对噻唑的合成方法进行了大量的研究。青霉素的出现，推动大量的噻唑类化合物合成的研究，青霉素实际上有一个噻唑环，因为青霉素是一个很重要的药品，研究的范围也由此推广到噻唑环上，下面简单地介绍几种在文献中报道的噻唑类化合物的合成方法。1.2.3.1 Hantzsch合成法1887年Hantzsch报道了-卤代酮与硫脲反应合成噻唑，是合成噻唑环最早的方法之一，Holzapfel和Bailey等9用此方法在不同溶剂中合成了噻唑衍生物。此后Hantzsch合成法被许多化学工作者在不断发展，他们运用各类催化剂及微波等现代现代手段对此合成法进行研究。2006年Kabalka等10报道了在微波条件下以-溴代酮与硫脲为原料合成了2-氨基噻唑类化合物。2007年Narender等11又报道-酮酸酯和硫脲为原料在-环糊精催化下合成2-氨基噻唑。1.2.3.2 负载催化剂合成法2002年Kodomari等12以卤代酮为原料，在负载催化剂SiO2-NH4OAC/Al2O3作用下，合成了一系列的噻唑类化合物。为了方便它与其它基团的连接，苯并噻唑衍生物分子中可以引入巯基，在一些文献中，已经报道了在苯并噻唑环中引入巯基的例子：2007年Aoyama等13以3-苄基-3-溴-2,4-二酮为原料，在负载试剂SiO2-BnNH3OAC/Al2O3作用下用一锅法合成了2-氨基噻唑类化合物。1.2.3.3 硫代酰胺分子内成环法1963年Seto等14报道了在碱性溶液铁氰化钾作用下硫代酰胺分子内成环，合成了2-取代的苯并噻唑衍生物；1965年Roe通过类似方法合成了噻唑类化合物。1998年Ramakrishnan等以邻位有卤原子的硫代酰胺为原料，在紫外光照射下合成了一系列的苯并噻唑类化合物。苯氨基硫脲在溴或二氯亚砜作用下也可以分子内关环。1.2.3.4 噻唑啉合成法在氨和醛的作用下硫基乙醛的二聚体合成2-烷基噻唑啉，该噻唑啉化合物脱氢转化成2-取代噻唑，如2-异丁基噻唑的合成。-硫基酰胺的直接环合即生成噻唑啉，进一步脱氢就形成了噻唑化合物。1999年Buchanan15利用二羰基化合物和劳森试剂或硫脲进行合环。1.2.4 噻唑类化合物的研究前景噻唑类杀菌剂的研究十几年的发展是一个热点，将噻唑集团引入到具有不同化合物的结构中，通过结构的修饰和优化，能够产生许多具有广谱生物活性的化合物；由于噻唑类化合物生物活性，环境相溶性和结构变化的多样性，使得他在新型超高杀菌剂的创制中受到越来越多的关注，并展示了良好的发展前景。噻唑类农药经过三十多年的发展，至目前已开发出多种高效、安全的杀虫剂、除草剂和抗病毒剂。在绿色农药的研究中，噻唑类化合物因其优良的生物活性、对哺乳动物的低毒性和结构变化的多样性而受到广泛的关注，故噻唑类农药得创制和开发全新结构具有广阔的发展前景。噻唑化合物及具有结构简单和广谱生物活性等特点的类似物在药物和农药创制中占有非常重要的地位，早期的药物研究就发现在苯并噻唑类化合物的芳环或杂环中引入某些简单的取代基可以获得一些药理活性物质。例如含有噻唑活性基团的氨噻肟酸的头孢类药物是当今抗生素的热门，随着合成化学、药物化学和农药化学的迅猛发展，必将出现更多具有生物活性功能的噻唑类化合物。1.3 席夫碱的研究进展1.3.1 席夫碱的概述席夫碱16是氮原子与碳原子用双键连结形成的一类化合物，亚胺是由醛或酮与氨或胺缩合而成的，亚胺基是极活泼的基团，与丙二酸二乙酯反应生成-氨基酸，还原反应生成胺，与格利雅试剂反应生成胺的衍生物，具有优良液晶特性，用作有机合成试剂和液晶材料。1.3.2 席夫碱的反应机理Hugo Schiff 在1864年首次描述通过等物质的量的醛和胺的缩合反应形成席夫碱，距今近150年，其反应机理是：由含羰基的醛、酮类化合物与一级胺类化合物进行亲核加成反应，亲核试剂为胺类化合物，其化合物结构中带有孤电子对的氮原子进攻羰基基团上带有正电荷的碳原子，完成亲核加成反应，形成中间物-羟基胺类化合物，然后进一步脱水形成席夫碱。1.3.3 席夫碱的应用由于席夫碱类化合物具有一定的药理学和生理学活性，近年来一直是热门的研究对象。席夫碱化合物具有很好的抗菌、抗真菌作用，例如金黄色葡萄球菌, 革兰氏阳、阴性菌，其杀菌率很高，并对新型隐球菌和白色念珠球菌也有很好的抑制作用。同时，这些化合物均对超氧阳离子自由基有较好的抑制，席夫碱类化合物及其配合物具有抗结核、抗癌、抗菌等药理作用，且其生物活性和金属的配合有关，广泛应用于治疗、合成、生化反应等方向。近年来研究席夫碱配合物，不仅讲究选择功能性原料，并对其形成机理、光谱性质等方面有进一步的研究，而且综合考虑形成配合物后的广谱性、功能性。席夫碱基团通过碳氮双键上的氮原子与相邻的具有孤对电子的氧、硫、磷原子作为给体与金属原子配对，由于席夫碱配合物的广谱作用17，故关于这类化合物的研究是半个世纪以来生物无机领域的研究热点。1.3.4 席夫碱的制备席夫碱具有良好的配位能力，能与过渡金属形成复杂的配位化合物，以氮、氧原子进行配位，其结构接近于生物体系的真实情况，适宜于进行生命体系的模拟研究，其配体的结构和金属离子决定配合物的生物活性。席夫碱的传统合成方法一般是在酸催化下，在有机溶剂中回流进行胺和醛的缩合反应，目前合成路线已经得到了进一步的拓展。下面概述了近一年来席夫碱的最新合成工艺。(1) 新型席夫碱的合成洪涌等18以取代苯甲醛与芳氨为原料，采用冰浴法按图1-1所示工艺路线合成了一系列具有荧光性能的席夫碱。 图1-1陈超越等19以葡萄糖苷、水杨醛和对氨基苯酚为原料，合成了将糖苷、席夫碱等多个药效团集于同一分子中的水杨醛葡萄糖苷对氨基苯酚席夫碱，具有独特的抗菌、抗肿瘤等生物活性。工艺路线如图1-2 所示：图1-2刘洲亚等20在非水溶剂中合成了未见报道的1-苯基-3-甲基-4-萘乙酰基-吡唑啉酮5 (PMNAP)及其3种席夫碱。(2) 新型双席夫碱类化合物的合成胡卫兵等21以2,4,7-三氨基芴为原料，与苯甲醛、3,4-二氯苯甲醛、对氯苯甲醛反应，分别合成了3种具有抑菌活性的新的席夫碱类化合物，路线如图1-3。图1-3(3) 三唑席夫碱的合成因三唑及吡啶类杂环衍生物独特的抗菌、抗肿瘤活性，杨锐生等22根据药物设计的拼合及活性叠加原理，以4-氨基-5-(吡啶-3-基)-1,2,4-三唑硫醇为原料，与碘甲烷硫醚化得3-甲硫基-4-氨基-5-(吡啶-3-基)-1,2,4-三唑中间体，再与芳香醛缩合得目标化合物，以期获得具有抗肿瘤活性的先导化合物，合成路线如图1-4。图1-41.3.5 席夫碱化合物在不同领域的应用研究近几十年来，人们在设计和合成席夫碱及其配合物方面付出了相当大的努力，因其很强的配位能力，良好的生物活性及各方面优越的性能，席夫碱及其配合物的应用引起了人们极大的兴趣。1.3.5.1 在医药领域的应用研究席夫碱类化合物以其较强的配位能力、良好的生物药理活性以及其它方面的优越性能，使其成为很有潜力的治疗药物和功能材料。马永超等23合成了几种含碱性侧链的单席夫碱和非对称双席夫碱，在进行癌细胞的体外活性实验中发现均三唑环连有双供电子取代基时的双席夫碱结构的抗癌活性最强，表现出潜在的活性，具有药物研究价值。黎植昌等24研究发现胡椒醛甘氨酸钾席夫碱具有抑制大肠埃希氏杆菌、铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌生长的活性。席夫碱类化合物具有一定的药理学活性和生理学活性，其对肿瘤和病菌的抑制方面的潜力正在逐步被挖掘出来。随着研究的深化，席夫碱将会更多的应用在医学领域。1.3.5.2 在材料领域的应用研究目前，许多金属及其合金在工业、军事、民用等各个领域得到了广泛的应用， 但是金属在不断变化的环境之中具有不稳定性，有效的缓蚀剂便成为科学家的新目标。席夫碱能够有效的阻止金属的腐蚀，具有广阔的发展前景。张文清等25研究发现壳聚糖基功能材料进行吸湿后吸附效果更好。卑凤利等采用对氨基苯甲酸分别与对苯二甲醛、间苯二甲醛反应，制备出两种带有端羧基的席夫碱型配体，以金属配合物纳米结构材料为基底，考察其对探针分子(2-巯基苯并噻唑)的表面拉曼增强(SERS)性能。1.3.5.3 在电化学领域的应用研究熊国宣等26考查不同反应温度和时间对二茂铁基席夫碱产率的影响发现，利用金属盐对二茂铁基席夫碱进行掺杂，结果表明它们具有较好的半导体性能。刘焕新等对合成的五种水杨醛缩芳胺席夫碱的结构、光致变色、热致变色以及LB膜状态的光谱性质进行了研究，研究结果表明，席夫碱在无水乙醇溶液中玻碳电极上能够被还原，并且此还原反应是扩散控制的不可逆过程。王东红等27研究导电聚合物导电原理和席夫碱电导率研究情况，指出碘掺杂是已有研究中提高席夫碱电导率的主要方式，提出了冲击聚席夫碱电导率新高度可能的方法。1.3.5.4 环境领域的应用研究水是生命之源，但是水环境受到影响因素越来越多，水污染越来严重，席夫碱及其配合物能够方便快捷的测算出水中汞的含量，除此之外还能够进行重金属离子的萃取，因此在环境方面具有很大的运用潜力。 李惠成等28合成了新型对羟基苯甲醛缩邻氨基苯甲酸席夫碱荧光试剂，发现其具有很高的选择性，能够运用矿泉水、自来水、河水中汞的测量。陈燕等29合成的新席夫碱2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑水杨亚胺，发现该化合物在300 nm激发下，在410 nm处有强荧光峰，与汞离子可形成稳定的配合物而使其荧光猝灭，因此能够运用到废水中汞的测定。随着科学的发展和社会的进步，席夫碱的研究将会越来越深入，其应用领域也会越来越广泛。 1.3.5.5 在催化领域的应用研究金属席夫碱是一类重要的有机配合物，由于过渡金属配合物可以与小分子形成轴向配合物，从而有利于催化反应的进行。金属席夫碱对O2分子的电化学还原具有催化作用。何存星等30把杂环席夫碱2,6-二乙酰吡啶缩双苯胺席夫碱固定在聚钴膜上或将Nafion与DAPBA同时固定在聚钴膜上，发现形成的席夫碱膜修饰电极对NO在电极上的反应具有明显的催化作用。贺海峰等制备的SiO2负载的壳聚糖席夫碱钯催化剂，利用X射线衍射、红外光谱和热重方法对催化剂进行了表征，并考察该催化剂催化羰基加氢为亚甲基的反应性能，以二苯甲酮为底物，系统地研究了反应时间、反应温度和催化剂用量等因素对反应性能的影响。结果表明，该催化剂具有较高的催化芳香羰基加氢为亚甲基的活性和选择性，且反应可在较低的温度和常压的温和条件下进行。1.4 噻唑类席夫碱的研究从农药发展史中可以发现几十年来杂环化合物在农药发展中起了十分重要的作用，杂环化合物的开发与应用赋予了农药化学新的生命，有利于解决农药和化学防治所面临的效力、效率、环境相互关系的难题，使农药进入了一个超高效、无公害的新纪元。尤其是吡啶、吡唑、噻唑等含氮杂环化合物，是近年来较活跃的领域。含O，S，N的席夫碱及金属配合物，以其良好的抑菌、抗病毒生物活性一直受到人们的重视，而且配合物活性大小与席夫碱的结构有关。噻唑是一个具有较强药理活性的环核，将噻唑环引进到席夫碱及配合物分子中，可能有加合作用，产生更强的活性。另外，近年来发现含噻唑环的席夫碱及配合物能发出很强的荧光，且在生物模拟酶催化方面也有新的进展。吡唑啉酮类化合物及其金属配合物在金属离子萃取剂，生物抗菌材料和电致发光材料等方面已获得广泛地应用，酰基吡唑啉酮及其席夫碱化合物凭借其独特的互变异构特性在光致变色、光信息存储等方面的应用也引起了研究者的关注。 1.4.1 噻唑类席夫碱在医药方面的应用研究1987年Mishra等31研究发现了一类2-氨基噻唑席夫碱对霉菌、细菌及癌细胞等有很好的抑制活性，其部分金属配合物表现出更好的生物活性。1997年梁芳珍等32研究了2-氨基噻唑水杨醛亚胺席夫碱及金属配合物，合成了对金色葡萄、枯草杆菌、大肠杆菌均有很好的抑制活性的化合物。1999年Chohan 33合成的2-氨基噻唑类缩醛席夫碱有良好的杀菌、抗癌活性。2002年Palaska等34分别报道了一系列的噻唑类夫碱，发现其有较好的镇痛消炎作用；2004年Amir35课题组合成了一类新型的噻唑类席夫碱，对此进行研究发现其具有一定的抗高血压活性。2006年姜凤超等36人通过对PET-结构的分析，保留了2-氨基噻唑基本的结构环，合成了一系列的2-氨基噻唑席夫碱，研究表明这类化合物对于PC12细胞具有很好的保护作用，且对由H2O2诱导的PC12细胞凋亡有很好的抑制活性。2009年戴红等37合成了新型的噻唑类席夫碱，并对它们的抗菌活性及进行了测试，发现它们对小麦的五种菌体有一定的杀菌活性；植物生长调节活性测试表明，所有化合物对黄瓜子叶生根均具有一定的促进作用。Cukurovali等38还对噻唑类席夫碱的配合物的结构及生物活性进行了进一步研究，发现它们在抑菌、抗病毒等方面也具有一定的活性。近年来研究发现含氨基酸的噻唑类席夫碱及其配合物，具有杀菌抗癌、载氧等性能，毕思伟等研究了一系列配体及金属配合物的抑菌活性，并研究了它们抑菌、抗癌、抗衰老等活性。1.4.2 噻唑类席夫碱在显色方面的应用含噻唑环的席夫碱及配合物能发出很强的荧光，且在生物模拟酶催化方面也有新的进展，有关报道引起了人们极大的兴趣。1998年金传明等39报道了一种新型的噻唑类显色剂与汞的显色反应，可以在化学分析方面用来检测汞。1999年梁芳珍等合成了未见报道的含噻唑环的席夫碱试剂，并在试剂的母核上引入不同的取代基，其结果显示出它们均有强荧光，可作为荧光分析试剂。第二章 实验部分2.1 实验合成路线设计在无水乙醇和粉状碘单质条件下，苯乙酮和硫脲发生加成-缩合反应，得到中间体2-氨基-4-苯基噻唑(II)。再将溶有水杨醛的无水乙醇缓慢滴加到2-氨基-4-苯基噻唑中，加入适量哌啶-冰醋酸，调节pH到4-5，水浴回流4h，冷却结晶并抽滤得初产物，再用乙醇-水混合溶剂（1:1）重结晶，最后得到高纯度目标产物水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱(III)。2.2 实验仪器与试剂表2-1 实验主要仪器序号仪器型号生产厂家1EYELA N-1000旋转蒸发仪上海爱郎仪器有限公司2HHS21-6电热恒温水浴锅上海医疗器械五厂3SHZ-IIIB循环水式真空泵上海仪表（集团）供销公司4GS12-2电子恒速搅拌器上海医疗专机厂5VC101-1鼓风电热恒温干燥箱江西电热设备厂6FA-2104电子天平上海精科电子仪器厂7nicolet 380傅里叶变换红外光谱仪美国尼高力公司8Avance Bruker 400兆核磁共振波谱仪瑞士BRUKER（布鲁克）公司9SGW X-4显微熔点测定仪上海精密科学仪器有限公司表2-2 实验原料和主要试剂序号原料及试剂名称生产厂家备注1苯乙酮国药集团化学试剂有限公司分析纯2硫脲Alfa Aesar-A Johnson Matthey98%3无水乙醇上海焱晨化工实业有限公司分析纯4哌啶上海试剂四厂分析纯5甲醇国药集团化学试剂有限公化学纯6四氢呋喃国药集团化学试剂有限公司分析纯7二氯甲烷上海焱晨化工实业有限公司分析纯8碳酸钾上海虹光化工厂分析纯9碳酸氢钠国药集团化学试剂有限公化学纯10乙酸乙酯上海焱晨化工实业有限公司分析纯11N，N-二甲基甲酰胺天津市大茂化学试剂厂分析纯2.3 中间体2-氨基-4-苯基噻唑(II)的合成2.3.1 中间体(II)的合成路线2.3.2 中间体(II)的合成通法在250ml的三颈瓶中先后加入 0.2mol苯乙酮、0.3mol硫脲、0.3mol研磨为粉状的碘单质，再加入100ml无水乙醇，加热回流4h，通过减压旋蒸除去大部分乙醇溶液。将反应液倒入热水中，保温搅拌30 min后，趁热过滤除去反应中生成的单质硫，滤液用乙醚萃取三次，合并水层，得到(I)的水溶液；水层加入适量的氨水溶液，调节其pH值至8左右，将溶液冷却至室温，有大量固体析出，过滤得到粗产品；粗产物用无水乙醇进行重结晶，得到中间体2-氨基-4-苯基噻唑(II)，其物理常数及波谱数据见表2-3和表2-4。表2-3 II的IR光谱数据分析对象熔程收率物理性状IR光谱数据中间体II149.3151.286.4%白色针状晶体3436,3255,3157,3114,1599,1528,1517,1482,1439,1392,1337,1284,1200,1070,1039,911,846,773,715,670表2-4 II的1H NMR谱数据分析对象溶剂1H NMR谱数据中间体IICDCl35.098(br, s, 2H, NH2), 6.728(s, 1H, CH-S),7.294(t, J=7.2Hz, 1H, Ar-H), 7.381(t, 2H, J=7.8Hz, Ar-H), 7.769(d, 2H, J=7.2Hz, Ar-H)2.3.3 中间体(II)的合成条件研究以酮、硫脲为初始原料，在碘的催化作用可以合成6种2-氨基噻唑类化合物。经典的合成方法反应有其自身特点，同时也有其一定的局限性：Hantzschs合成法是以-卤代酮和硫脲为原料合成2-取代噻唑衍生物，可以在不同溶剂中进行，但原料-卤代酮不易得到，产率低，成本较高，所用卤代试剂的毒性较大，易造成环境污染；采用负载催化剂等方法是近年来比较新颖的思路，但实验步骤比较繁琐，应用范围还比较窄小，有待于进一步实现这类方法。本论文采用的合成方法克服了原料难得，产率低，污染环境，操作繁杂等缺点，是一种环境友好型的合成方法。为了选择较佳的反应条件，我们以苯乙酮和硫脲为原料作为研究的反应模型，使用不同溶剂等条件对此反应进行了一系列的探索，其结果如下：表2-5 不同溶剂的反应结果序号溶剂产率 (%)1乙酸乙酯25.42THF43.73乙腈35.74乙醇86.45甲醇82.86二氯甲烷31.27DMF42.1反应条件：芳香酮（0.2 mol）、硫脲（0.3 mol）、碘（0.3 mol），二氯甲烷、丙酮回流，其它反应温度为60，反应时间为2h。在同一反应条件下，以乙醇为溶剂时的产率最高，甲醇也可以得到较高的收率，但甲醇的毒性比较大，所以考虑用乙醇为溶剂。2.4 目标产物水杨醛缩2-氨基-4-苯基噻唑席夫碱(III)的合成2.4.1 目标产物(III)的合成路线2.4.2 目标产物(III)的合成通法将0.02mol的水杨醛溶于40ml无水乙醇中，室温搅拌下缓慢滴加0.02mol的2-氨基-4-苯基噻唑(II)与20ml无水乙醇的混合液，再加入适量哌啶-冰醋酸，使其pH=4-5，继续搅拌15min，然后在水浴中加热回流6h。减压旋蒸除去大部分溶剂，用冰浴冷却2 h，析出晶体，抽滤，得到粗产物，粗产物用乙醇-水混合溶剂(1:1)重结晶，得到目标产物(III)，目标产物(III)的物理常数及波谱数据见表2-6和表2-7。表2-6 III的IR光谱数据对象收率性状IR光谱数