化學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文N芐基喹唑啉酮甲醛的氧化反應(yīng)研究

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1、 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 題目：N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的氧化反應(yīng)研究 姓名 院系 專業(yè) 年級 學(xué)號 指導(dǎo)教師 年 月 日 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的氧化反應(yīng)研究 摘 要：喹唑啉類化合物因其結(jié)構(gòu)的可變性和其衍生物具有廣譜的生物活性,在醫(yī)藥和農(nóng)藥方面倍受關(guān)注。本文以甲酰胺、鄰氨基苯甲酸為原料依次合成了喹唑啉-4-酮、N3-芐基喹唑啉-4-酮、N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛，并通過高錳酸鉀氧化法、過氧化氫氧化法、重鉻酸鉀氧化法的對比，探索了它們對醛的氧化作用

2、，最終沒能得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸。 關(guān)鍵詞：喹唑啉酮；氧化反應(yīng)；高錳酸鉀 Oxidation of N3-benzylquinazolin-4-one-2-formaldehyde Liu Xiaojuan (School of Chemistry and Materials Science Ludong University Yantai 264025) Abstract In recent years, quinazoline compounds has been wide concerned in pesticide and medic

3、ine because of its structure and good biological activity. In this paper, quinazolione, 3-benzyl quinazolion-4-one and 3-benzyl quinazolin-4-one-2-formaldehyde were prepared by for- mamide and anthranilic acid as raw materials, and explored the effect of oxidation on aldehyde by KMnO4, NaClO, H2O2,

4、and selected the optimum conditions of synthesis of 3-benzyl quinazolin-4-one-2-formic acid, but the result was not received the goal production 3-benzyl quinazolin -4-one-2-formic acid. Key Words Quinazolinone；Oxidation；KMnO4 目 錄 1. 前言 1 1.1 醛的還原性 1

5、 1.2 醛與斐林試劑等弱氧化劑的反應(yīng) 2 1.3 傳統(tǒng)氧化工藝 2 1.3.1 濃硝酸氧化工藝 2 1.3.2 重鉻酸鉀氧化工藝 2 1.3.3 高錳酸鉀氧化工藝 2 1.4 新型氧化工藝 3 1.4.1 醛類水氧化法 3 1.4.2 離子液體氧化工藝 3 1.4.3 過氧化氫氧化工藝 4 1.4.4 空氣催化氧化法 4 1.4.5 光催化氧化法 4 1.4.6 相轉(zhuǎn)移催化氧化法 5 1.4.7 過硫酸氫鉀復(fù)鹽 5 2. 實驗部分 5 2.1 實驗儀器及試劑 5 2.2 喹唑啉-4-酮的合成 6 2.3 N3-芐基喹唑啉-4-酮的合

6、成 6 2.4 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的合成 7 2.5 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸化合物的合成 7 2.5.1 高錳酸鉀氧化法 7 2.5.2 過氧化氫氧化法 8 2.5.3 鉻酸氧化法 8 3. 結(jié)果與討論 8 3.1 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的合成反應(yīng)機理 8 3.2 高錳酸鉀氧化法條件實驗 9 3.2.1投料比對氧化反應(yīng)的影響 9 3.2.2 溫度對氧化反應(yīng)的影響 9 3.2.3 紅外分析 10 3.3 過氧化氫氧化法 11 3.4 鉻酸氧化法 11 3.5 產(chǎn)品假設(shè)驗證 11 4. 結(jié)論 12 參考文獻 14

7、 1. 前言 喹唑啉酮類是一類具有廣譜活性的含氮雜環(huán)化合物，基于該類化合物母環(huán)4(3H)-喹唑啉酮的分子設(shè)計、合成、構(gòu)效關(guān)系研究和生物活性篩選是當(dāng)前藥物化學(xué)界新藥創(chuàng)制的熱點之一[1]。含4(3H)-喹唑啉酮類化合物因其結(jié)構(gòu)的可變性和其衍生物具有廣譜的生物活性,在醫(yī)藥和農(nóng)藥領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 在醫(yī)藥領(lǐng)域,喹唑啉酮主要表現(xiàn)在抗菌、抗腫瘤、抗癌、抗HIV-1 和抗結(jié)核等方面, 還可以治療良性前列腺增生和肥大。而且還具有安靜、退熱、抗炎、催眠、抗驚厥、抗帕金森氏綜合癥、調(diào)節(jié)心血管和調(diào)節(jié)細胞及酶的活性功能。在農(nóng)藥領(lǐng)域, 喹唑啉主要表現(xiàn)在殺蟲、殺菌、抗病毒等方面。特別是喹唑啉肟醚類化合

8、物具有抗煙草花葉病毒（TMV）、黃瓜花葉病毒（CMV）的活性及抗植物病菌活性。一百多年來喹唑啉酮類化合物一直受到化學(xué)、藥學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注和重視,尤其是近些年,是有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥和其它精細化工領(lǐng)域研究開發(fā)的熱點課題之一[2]。 芳香醛酮是重要的精細化工原料 ,廣泛用作制造染料、醫(yī)藥、香料、調(diào)味品、農(nóng)藥等重要中間體的原料。國內(nèi)外市場需求逐年增長 ,研究合成芳香醛酮的方法具有重要的意義 ,應(yīng)用前景非常廣闊[3]。芳香酸類化合物也是用途廣泛的精細化工中間體。 醛類化合物氧化成相應(yīng)的羧酸類化合物更是常見的重要轉(zhuǎn)化形式。在早期的有機合成中, 醛類化合物氧化成相應(yīng)的羧酸類化合物多采用高錳酸鉀

9、，重鉻酸鉀，濃硝酸等通用氧化劑，這些氧化劑氧化能力較強, 選擇性相應(yīng)較差, 限制了其應(yīng)用范圍。隨著人們對環(huán)境保護的重視和綠色產(chǎn)品和工程的關(guān)注，許多諸如可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟、綠色產(chǎn)品、綠色化學(xué)等詞匯大量涌現(xiàn)。綠色化學(xué)是當(dāng)今國際化學(xué)科學(xué)研究的前沿，從科學(xué)的觀點看，綠色化學(xué)是化學(xué)和化工科學(xué) 基礎(chǔ)內(nèi)容的更新，是基于環(huán)境友好約束下化學(xué)和化工的融合和拓展；從環(huán)境觀點看，它是從源頭上消除污染；從經(jīng)濟觀點看，它要求合理地利用資源和能源、降低生產(chǎn)成本，符合經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求[4]。 在未來的合成路線中，我們要秉持綠色化學(xué)的原理在原有的科研基礎(chǔ)上研究新的化學(xué)反應(yīng)體系，包括新的合成方法和路線，探索新的反應(yīng)條件，

10、尋求新的包括生物資源在內(nèi)的化學(xué)原料，開發(fā)能夠代替揮發(fā)性有機溶劑的溶劑、無毒無害的高效催化劑，減少副產(chǎn)物產(chǎn)生的合成方法，設(shè)計和研究新的綠色化學(xué)品等。本文主要應(yīng)用了傳統(tǒng)的氧化方法，如高錳酸鉀氧化法、重鉻酸鉀氧化法等，還有一種綠色氧化法雙氧水氧化法和傳統(tǒng)氧化法的改進方法。 1.1 醛的還原性 醛很容易發(fā)生氧化反應(yīng) ,即便是很弱的氧化劑也能將醛氧化成羧酸. 苯甲醛放置在空氣中就會自動氧化成苯甲酸晶體。為什么醛具有比較活潑的還原性呢？可以從2個角度考慮。①從醛的氧化數(shù)的角度分析，碳的最高氧化數(shù)為+4，醛的氧化數(shù)分別為+1和+2，它有被氧化和還原的可能性，具有一定的還原性和氧化性,能被弱氧化劑所氧化。

11、②醛在結(jié)構(gòu)上，C原子一端連有烴基或芳基，另一端連有一個H原子，這個氫原子在氧化反應(yīng)中以質(zhì)子或原子的形式被奪走，從而具有一定的活潑性[5]。能與一些弱的氧化劑發(fā)生反應(yīng)，例如，西夫試劑(Schiff)、托倫試劑(Tollen)、斐林試劑(Fehling)和本尼迪克試劑(Benedict)。 1.2 醛與斐林試劑等弱氧化劑的反應(yīng) 菲林試劑和托倫試劑是有機化學(xué)中的常用試劑 , 菲林試劑是氫氧化鈉的酒石酸鉀鈉溶液菲林（A）臨時與等量的硫酸銅溶液菲林（B）混合而成的深藍色溶深藍色溶液。醛與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成酸和氧化亞銅。托倫試劑是臨時配制的硝酸銀的氨溶液。醛與托倫試劑發(fā)生的反應(yīng)俗稱銀鏡反

12、應(yīng) ,在一定條件下，會有“銀鏡”附著在試管壁上，故此得名。一般條件下所有的醛無論是脂肪醛還是芳香醛都能發(fā)生銀鏡反應(yīng) ,而且反應(yīng)靈敏，是鑒別醛與酮的較好的試劑。 1.3 傳統(tǒng)氧化工藝 1.3.1 濃硝酸氧化工藝 濃硝酸具有一定的氧化能力，可把醛氧化為相應(yīng)的酸，甚至可以把酮氧化。但在用硝酸作氧化劑反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的二氧化氮氣體造成環(huán)境污染。劉雁等[6]研究的直接用硝酸氧化淀粉過程中產(chǎn)生的二氧化氮作為氧化劑氧化淀粉生產(chǎn)草酸，這樣可以降低硝酸的消耗定額，減少設(shè)備投資，減低成本。 1.3.2 重鉻酸鉀氧化工藝 過去有人用重鉻酸鉀和高錳酸鉀氧化其他有機和無機化合物，但多由于 Cr3+對環(huán)境的

13、污染而未得到實際應(yīng)用。李克昌等[7]研究了以2-甲基吡啶為原料，以重鉻酸鉀為氧化劑 ,利用化學(xué)氧化法合成2-吡啶甲酸，由于Cr3+的電化學(xué)氧化,生成 Cr2O72 - 的電流效率較高。因此氧化劑重鉻酸鉀可以循環(huán)使用 ,使2-甲基吡啶重鉻酸鉀氧化法變成一條綠色的有機合成路線。 1.3.3 高錳酸鉀氧化工藝 高錳酸鉀是較強氧化劑，在不同的介質(zhì)中氧化能力不同，其還原產(chǎn)物也不同。可由高錳酸鉀在不同介質(zhì)中的氧化還原標(biāo)準(zhǔn)電極電位看出： MnO4- + 8 H+ + 5 e →Mn2+ + 4 H2O E0=1.491V（酸性） MnO4- + 2H2O + 3 e

14、 → MnO2 + 4 OH- E0 =0.588V（中性化堿性） MnO4- + e → MnO42- E0=0.564V（堿性） 脂肪醛一般在酸性環(huán)境中被氧化，它的反應(yīng)通式如下， 韓英鋒等[8]以胡椒醛Ⅰ為原料，經(jīng)過溫和的硝化劑(HNO3+Ac2O)在常溫條件下硝化得6-硝基胡椒醛Ⅱ，高錳酸鉀在中性或堿性條件下氧化Ⅱ，避免了酸性條件下有可能發(fā)生的醚鍵的斷裂，反應(yīng)結(jié)束時用10％的NaOH調(diào)節(jié)溶液pH=10以防止有酸析出。最后用鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH=3得到6-硝基胡椒酸Ⅲ，該反應(yīng)采用硝酸和醋酸酐組成的溫和硝

15、化劑，高錳酸鉀為氧化劑的方法合成6-硝基胡椒酸，反映條件溫和，濃硝酸用量少，廢水少，后處理簡單，獲得較好產(chǎn)率。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1.4 新型氧化工藝 1.4.1 醛類水氧化法 醛類水氧化制酸是一種羧酸類產(chǎn)品生產(chǎn)的新型綠色合成工藝。潘偉雄等[9]在研究乙醇一步法合成乙酸乙酯時提出醛的歧化機理，并制備了用于歧化反應(yīng)的催化劑,在醛的歧化研究基礎(chǔ)上采用醛水氧化制備了相應(yīng)的酸。醛類水氧化制酸其基本原理是醛通過歧化得到酯，酯水解得到酸和醇，醇脫氫得到醛，最終產(chǎn)物是酸和氫氣。

16、該工藝避免了羧酸常規(guī)生產(chǎn)過程中醛被過度氧化，過量空氣排放等缺點，是一種羧酸類產(chǎn)品生產(chǎn)的綠色合成工藝。 1.4.2 離子液體氧化工藝 離子液體(ionic liquids )是指室溫或低溫下為液體的鹽，有時也叫室溫離子液體（RTILs）[10]。它是對環(huán)境友好的溶劑和催化劑，在很多領(lǐng)域有著誘人的應(yīng)用前景。在有機合成中，離子液體作為反應(yīng)的溶劑有如下好處:首先為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)分子溶劑的環(huán)境，可以改變反應(yīng)的機理，使催化劑活性、穩(wěn)定性更好，選擇性、轉(zhuǎn)化率更高;其種類多，選擇的余地大，將催化劑溶于離子液體中一起循環(huán)利用，催化劑具有均相催化效率高，多相催化易分離的優(yōu)點。因其無蒸壓，液相溫

17、度范圍寬，故易于分離。因此，用離子液體來替代傳統(tǒng)易揮發(fā)、有毒溶劑，并將其應(yīng)用到空氣氧化反應(yīng)中也是一個重要的發(fā)展方向。Howarth[12]在[bmim][PF6]中利用Ni(acac)2為催化劑在1個大氣壓的O2中催化氧化苯甲醛 ,較高收率地制得了苯甲酸。雖然 RTILs 的使用并沒給反應(yīng)帶來獨特的效果,但是這種方法所使用的催化劑較全氟烷烴作反應(yīng)介質(zhì)時更為簡單經(jīng)濟[11]。 1.4.3 過氧化氫氧化工藝 碳氫化合物選擇性氧化可制備重要的有機化合物。由于環(huán)境保護的需要，用分子氧O2、過氧化氫H2O2、臭氧O3等作為氧化劑受到人們的普遍重視。H2O2是廉價且安全的氧原子的來源。由于H2

18、O2活性氧含量高，反應(yīng)副產(chǎn)物只有水，氧化性較之分子氧高，所以它在綠色氧化中 ,是對分子氧作為氧化劑的一個重要補充，一種理想的氧化性較強的氧化劑。利用 H2O2作為氧化劑，實現(xiàn)綠色氧化最近頗受關(guān)注。H2O2作為氧化劑用于有機反應(yīng)，一般需要催化劑，催化劑多為均相的過渡金屬配合物。在均相反應(yīng)中，雖然催化劑活性高，但由于存在反應(yīng)體系復(fù)雜、穩(wěn)定性較差、催化劑成本較高、回用困難、難以工業(yè)化等缺點，促使固相催化劑的發(fā)展。通過在分子水平上構(gòu)筑高活性、高選擇性的固體催化劑，不僅可解決催化劑的循環(huán)回收、反復(fù)使用等問題，而且對資源的有效利用和環(huán)境的保護起著積極的作用。另外，由于固體催化劑的易修飾性，經(jīng)?？烧{(diào)制出高選

19、擇性的催化體系，高效地制備化學(xué)品[13] 。 紀(jì)明慧等[14]報道了在沒有有機溶劑存在時，以苯甲醛為原料，W(H2O2)=30%過氧化氫為氧化劑，H3PW12O40催化苯甲醛氧化合成苯甲酸的活性及其影響因素[15]。陳志敏等報道了在濃硫酸的作用下，用W(H2O2 )=30 %的過氧化氫氧化苯甲醛合成苯甲酸，苯甲酸的收率較高。劉春生等[16]和李東勝等分別報道了在酸性添加物和表面活性劑的作用下，Na2WO42H2O為催化劑，苯甲醛催化氧化為苯甲酸的收率也比較高。嚴紅燕等[17]以甲烷磺酸銅為催化劑，苯甲醛氧化合成為苯甲酸的收率為 70 %，但反應(yīng)時間較長。王曉麗等[18]研究了四丁基溴化銨催化

20、氧化苯甲醛合成苯甲酸的活性。 1.4.4 空氣催化氧化法 空氣催化氧化法是由液相氧氣氧化法發(fā)展而來的，是用價格低廉的空氣代替氧氣液相氧化氯代甲苯生產(chǎn)氯代苯甲酸的方法。它是以低級脂肪酸為溶劑，過渡金屬化合物和溴化物為催化劑，由空氣或氧氣氧化烷基芳香烴制取芳香族羧酸，即Amoco法[19]。該法生產(chǎn)成本低，不產(chǎn)生廢氣、廢液，利于環(huán)境保護，產(chǎn)品以晶體析出，純度高，后處理工藝簡單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。此方法合成鄰氯苯甲酸與老方法相比具有成本低、反應(yīng)時間短、收率高、“三廢”少、方法簡便、易掌握等優(yōu)點?？?氧)氣氧化催化劑可分為非均相催化劑和均相催化劑，Xian Tai Zhou[20]等人做了相關(guān)研

21、究。 1.4.5 光催化氧化法 光催化氧化技術(shù)是綠色氧化技術(shù)，丁正新等[21]人對光催化氧化乙醛性能做了研究發(fā)現(xiàn)，微波輻射加熱與普通加熱法相比，微波輻射加熱不僅速度快、條件溫和、效率高，而且所制備的納米粒子比表面積大、粒徑小、尺寸分布較均勻。此外，微波能夠改變分子間相互作用力，若對反應(yīng)過程施加微波還能提高催化反應(yīng)速率和產(chǎn)物選擇性，所以微波加熱對于光催化劑的制備顯得更有實際意義。微波輻射制備的光催化劑在結(jié)構(gòu)與性能上與常規(guī)加熱法所制催化劑有明顯差異，在單純紫外光下，產(chǎn)率大大提高。 1.4.6 相轉(zhuǎn)移催化氧化法

22、 相轉(zhuǎn)移催化法(Phase transfer calatysis)是20世紀(jì)60- 70年代興起的一種有機合成新方法，近幾年發(fā)展較快，國內(nèi)外均有許多報道。通常所用的相轉(zhuǎn)移催化劑是季銨鹽氯化乙基三烷基銨(A-1)是一種優(yōu)良的相轉(zhuǎn)移催化劑，不僅價格便宜，而且具有可回收、能循環(huán)使用和易于分離等特點。該方法與傳統(tǒng)的化學(xué)方法相比不僅操作比較簡便、反應(yīng)溫度低、選擇性好、副反應(yīng)少，而且使用價格較低的季銨鹽等做催化劑，降低了生產(chǎn)成本。但該法對工藝的要求較高，重金屬鹽為催化劑，對環(huán)境污染嚴重，對設(shè)備也有腐蝕作用[22]。 1.4.7 過硫酸氫鉀復(fù)鹽（Oxone） 過硫酸氫鉀復(fù)鹽是指

23、化學(xué)式為 K2SO4KHSO42KHSO5 的復(fù)合物。與過氧化鈣，過碳酸鈉等呈堿性的無機過氧化物相比較，過硫酸氫鉀復(fù)鹽10％濃度的水溶液呈酸性，pH值約為2.3。在常溫下不吸濕，較穩(wěn)定，長期放置有效氧損失甚少，使用時活性氧釋放緩慢均勻。過硫酸氫鉀復(fù)鹽是一種高效的氧化劑，可氧化種類繁多的有機物，能容易地將簡單的芳香醛氧化成相應(yīng)的酸。將乙醇氧化成乙酸 (如果所用的乙醇多余的話，則生成乙酸乙酯 )，將2-苯乙胺氧化成苯乙酸，把甲苯轉(zhuǎn)變成苯甲酸，把硫醇轉(zhuǎn)變成磺酸[23]。姜志猛[24]對過硫酸氫鉀復(fù)鹽一丙酮體系氧化醛成羧酸作了研究，如下表1所示： 表1 Oxone對醛的氧化 Table 1

24、 The oxidation of aldehyde by Oxone 編號 反應(yīng)物 反應(yīng)時間（h） 投料比 收率（％） 1 CH3CHO 4 1：2 72 2 CH3CH2CHO 4 1：2 69 3 CH3（CH2）5CHO 4 1：2 47 4 C6H5-CHO 4 1：2 85 5 對硝基苯甲醛 4 1：2 72 由表中數(shù)據(jù)表明醛的碳鏈越長，羧酸收率越低，芳香醛的氧化效果要比脂肪醛的好。 2. 實驗部分 2.1 實驗儀器及試劑 電子天平 FC204型 上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠； 調(diào)

25、溫電熱套 KDM型 山東鄄城永興儀器廠； 磁力加熱攪拌器 79-1 型 金坦市恒豐儀器廠； 型循環(huán)水式多用真空泵 SHB-B型 鄭州長城科工貿(mào)有限公司； 傅立葉紅外光譜儀 MAGANA550 美國尼高力儀器公司； 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 DHG-9070A型 上海精宏試驗設(shè)備有限公司； 顯微熔點測定儀（控溫型） XT4A 北京科藝電光儀器廠； 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器

26、 RE-52A 上海亞榮生化儀器廠 鄰氨基苯甲酸（上海試劑三廠，實驗試劑）；甲酰胺（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；無水乙醇（天津市福晨化學(xué)試劑廠，AR）； N，N-二甲基甲酰胺（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；三氯氧磷（天津市福晨化學(xué)試劑廠，AR）；高錳酸鉀（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；過氧化氫（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；鉻酸（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；無水硫酸鎂（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；氯化鈣（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；亞硫酸氫鈉（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；1，4-二氧六環(huán)（天津市福晨化學(xué)試劑廠，

27、AR）；溴化芐（中國上海五聯(lián)化工廠，AR）；四丁基溴化銨（天津市福晨化學(xué)試劑廠，AR）；環(huán)己烷（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；甲苯（天津市瑞金特化學(xué)品有限公司，AR）；離子液體（1-丙基-3-甲基咪唑氟硼酸鹽）（自制）；濃硫酸，濃鹽酸，氫氧化鈉，氫氧化鉀等均為市售分析純試劑。 2.2 喹唑啉-4-酮的合成 在裝有機械攪拌、溫度計、回流冷凝管的250mL三口瓶中，加入4.4252g（0.032mol）鄰氨基苯甲酸和10.8132g（0.20mol）甲酰胺，混合加熱至130～135℃，反應(yīng)4h，冷至100℃左右滴入適量水，冷至60℃時再加入適量水，攪拌，冷卻至室溫，抽濾，得到淺褐色

28、固體，與無水乙醇中重結(jié)晶，得到白色絮狀固體產(chǎn)品[25]，在紅外燈下烘干稱重得3.4614g，產(chǎn)率為79.0%，測得熔點為214～215℃（文獻值：215.5～216.5℃）。 2.3 N3-芐基喹唑啉-4-酮的合成 在150ml三口瓶中依次加入1.4501g（0.01mol）喹唑啉酮，1.8707g（0.01mol）溴化芐，0.3g四丁基溴化銨，30ml甲苯，30ml氫氧化鉀溶液（35％），0.1054g離子液體（1-丙基-3-甲基咪唑氟硼酸鹽）[26]。在攪拌、加熱至68～70℃的條件下反應(yīng)1h。待反應(yīng)完全后，用甲苯萃取分液，在分液漏斗中分離水相和有機相，有機相分別用10ml水洗滌

29、兩次，減壓蒸餾得粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用無水乙醇重結(jié)晶，最后得到白色晶體，稱重1.9608g，產(chǎn)率為83.3％，測得熔點為116～117℃。 2.4 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的合成 首先是原料的無水處理：在N，N-二甲基甲酰胺試劑瓶內(nèi)加入無水硫酸鎂固體振蕩、靜置，待用。 在150mL三口瓶中加入18mL（0.11mol）N，N-二甲基甲酰胺，冰水冷卻至0℃左右加入3mL（0.033mol）三氯氧磷，慢慢滴加，約30min滴完，在滴加的過程中，始終控制反應(yīng)的溫度不超過5℃。反應(yīng)過程中用堿液吸收反應(yīng)產(chǎn)生的HCl氣體。滴加完后，繼續(xù)攪拌30min。撤去冷卻裝置，換成磁力加熱攪拌器，在攪

30、拌條件下，開始慢慢加入第一份3-芐基喹唑啉-4-酮，并使溶液升溫到80～90℃，反應(yīng)20min后，加入第二份3-芐基喹唑啉-4-酮，每隔20min加一份，共五份1.5009 g（0.0057mol），加完后反應(yīng)也為棕色，反應(yīng)4h，待反應(yīng)冷卻后，將溶液慢慢倒入50mL冰水中，靜置12h，然后將溶液進行減壓抽濾，得白色固體，在紅外燈下烘干稱重為2.7614g。將干燥后的產(chǎn)品用無水乙醇進行重結(jié)晶，得白色固體，再在紅外燈下烘干稱重為1.2453g，產(chǎn)率為74.2%，測得熔點為119～120℃。 2.5 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸化合物的合成 在醛基的氧化過程中，主要探索高錳酸鉀氧化法

31、、過氧化氫氧化法、重鉻酸鉀氧化法，并作了對比。 2.5.1 高錳酸鉀氧化法 首先稱取0.2501g（0.90mmol）N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛和0.3012g（1.9mmol） 高錳酸鉀，放入三頸瓶中，同時放入磁子。加入20ml稀鹽酸，調(diào)pH值為1~2。在攪拌的條件下，室溫反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后，加入10﹪的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12左右，抽濾，濾液中加入稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=6~7，加入適量亞硫酸鈉固體，加入10﹪的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12，抽濾，濾液中加入稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=3左右，靜置，結(jié)晶。在紅外燈下烘干，稱重0.0967g，將干燥后粗產(chǎn)品用無水乙醇重結(jié)晶得白色固體，在紅外燈下烘干

32、，稱重0.0159g，產(chǎn)率6.0%。 2.5.2 過氧化氫氧化法 稱取0.1050g（0.40mmol）N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛于三頸瓶中，加入少量四丁基溴化銨，0.4920g(0.40mmol)鉬酸銨，50ml稀硫酸溶液（pH=1～2），加熱并攪拌，使溫度升至65～70℃，每隔30min滴加過氧化氫5滴，共加入30滴，加完后，反應(yīng)12h，反應(yīng)液為黃色。反應(yīng)結(jié)束后，加入35﹪的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12左右，抽濾，得濾液，再用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=1~2，靜置，結(jié)晶。并未得到預(yù)期產(chǎn)物。 2.5.3 鉻酸氧化法 稱取0.1013g（0.38mmol） N3-芐基喹唑啉-4-酮-

33、2-甲醛于三頸瓶中，加入10ml 1，4-二氧六環(huán)，水浴加熱恒溫50℃，在攪拌的條件下，滴加鉻酸，每隔10min滴3滴，至溶液呈黃色。停止反應(yīng)，冷至室溫，滴加蒸餾水，有晶體析出，分別用20ml、15ml、15ml的乙酸乙酯萃取，有機相中蒸出乙酸乙酯，烘干，稱重0.0102g，產(chǎn)率為11.2%。 3. 結(jié)果與討論 3.1 N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛的合成反應(yīng)機理 3.2 高錳酸鉀氧化法條件實驗 3.2.1投料比對氧化反應(yīng)的影響 對于高錳酸鉀氧化法做了大量的探索實驗，在反應(yīng)溫度和時間相同的條件下，對投料比的不同進行了探索，但實驗結(jié)果都不理想，結(jié)果見表2： 表2 投料

34、比對氧化反應(yīng)的影響 Table 2 The affect on rate of charge to oxidation 編號 pH 時間 投料比（摩爾比） 產(chǎn)率 1 2 3 1～2(H2SO4) 1～2(HCl) 1～2(HCl) 24h 24h 24h 1：2 1：2.5 1：2.5 6.0% 無產(chǎn)物 無產(chǎn)物 由表2中結(jié)果可知，僅在N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛與高錳酸鉀投料比（摩爾比）為1：2時，室溫條件下反應(yīng)24小時，在二氧化錳中提取到了少量的目標(biāo)產(chǎn)物，產(chǎn)率僅為6.0%，而投料比是1：2.5時，沒得到目標(biāo)產(chǎn)物。：在表2中編號2和3的反應(yīng)

35、過程是相同的，但處理結(jié)果不同，編號2的處理：反應(yīng)結(jié)束后，加入10%的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12，抽濾，濾液中加入稀醋酸調(diào)節(jié)pH=3左右，加入適量亞硫酸鈉固體，加入10﹪的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12，抽濾，濾液中加入稀醋酸調(diào)節(jié)pH=3左右，靜置，無晶體出現(xiàn)。編號3的處理：反應(yīng)結(jié)束后，加入10%的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12，抽濾，濾液中加入稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=3左右，加入適量亞硫酸鈉固體，加入10﹪的KOH溶液調(diào)節(jié)pH=12，抽濾，濾液中加入稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=3左右，靜置，無晶體出現(xiàn)。 3.2.2 溫度對氧化反應(yīng)的影響 在高錳酸鉀氧化法的探索中還對溫度的影響進行了實驗，在投料比和pH值相同的條件下，在不

36、同的反應(yīng)溫度下進行實驗結(jié)果見表3： 表3 反應(yīng)溫度對氧化反應(yīng)的影響 Table 3 The affect of temperature to oxidation 編號 pH 時間 投料比（摩爾比） 溫度 產(chǎn)率 1 2 1～2(HCl) 1～2(HCl) 7h 7h 1：2.5 1：2.5 室溫 65~70℃ 無產(chǎn)物 無產(chǎn)物 由表3中結(jié)果可知：在室溫條件下，pH=1～2（HCl），投料比為1：2.5時反應(yīng)7小時，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物；在反應(yīng)溫度為65~70℃，pH=1～2（HCl），投料比為1：2.5時反應(yīng)7小時，結(jié)束后用乙酸乙酯萃取，濾液減壓蒸

37、餾，沒得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。 3.2.3 紅外分析 結(jié)構(gòu)式 波數(shù)/cm-1 鍵的振動類型 3064 Ar—H伸縮振動峰 2930 —CH2—伸縮振動峰 1713 羧基C=O伸縮振動峰 1664 4位酮C=O伸縮振動峰 1622~1451 芳環(huán)的骨架伸縮振動峰 1378 O—H彎曲振動峰 1268 羧酸O—C—O伸縮振動峰 757，690 苯環(huán)取代彎曲振動峰 3.3 過氧化氫氧化法 對于過氧化氫氧化法做了大量的探索實驗，在現(xiàn)有的實驗條件下，所得到實驗結(jié)果并不理想，實驗結(jié)果見表4： 表4 催化劑對氧化反應(yīng)的影響 Table 4 Th

38、e affect of addition catalyst to oxidation 編號 pH 時間 雙氧水 反應(yīng)溫度 催化劑 產(chǎn)率 1 2 1～2(H2SO4) 1～2(H2SO4) 12h 12h 30滴 30滴 65~70℃ 65~70℃ 無 鉬酸銨 無產(chǎn)物 無產(chǎn)物 由表4中結(jié)果可知：在溫度為65~70℃，pH=1～2條件下，不加催化劑僅用雙氧水氧化醛，實驗結(jié)果并不理想，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物；而在在60℃、不攪拌的情況下加入催化劑鉬酸銨反應(yīng)12h，反應(yīng)結(jié)束后分別用15ml，10ml，10ml的乙酸乙酯萃取，萃取后有機相的產(chǎn)物經(jīng)TL

39、C分析不是目標(biāo)產(chǎn)物，水相經(jīng)濃縮后有晶體析出，但長時間靜止后有鹽析出，因此，產(chǎn)物無法分離，沒得到目標(biāo)產(chǎn)物。 加入鉬酸銨的目的是提高反應(yīng)的產(chǎn)率。過氧化氫是一種清潔型氧化劑，今后還要加強對它的氧化性能的研究。 3.4 鉻酸氧化法 對于鉻酸氧化法也做了大量的探索實驗，在不同的溶劑條件下進行氧化反應(yīng)，反應(yīng)的溫度及時間相同，實驗結(jié)果見表5：在丙酮作溶劑的條件下，用鉻酸氧化醛，在溫度為50℃時反應(yīng)7h，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物；而在1，4-二氧六環(huán)作溶劑的條件下，用鉻酸氧化，反應(yīng)后分別用20ml，15ml，15ml的乙酸乙酯萃取，得有機相后蒸出乙酸乙酯，得到了少量晶體，在紅外燈下烘干，稱重0.0125g

40、，產(chǎn)率僅為11.2%。 表5 溶劑和溫度對氧化反應(yīng)的影響 Table 5 The affect of temperature and solvent to oxidation 編號 溶劑 溫度 時間 氧化劑 產(chǎn)率 1 2 3 丙酮 1，4-二氧六環(huán) 1，4-二氧六環(huán) 50℃ 50℃ 75℃ 7h 7h 7h 鉻酸 鉻酸 重鉻酸鉀 無產(chǎn)物 11.2% 無產(chǎn)物 在此氧化法中還探索了用重鉻酸鉀作氧化劑進行氧化，投料比（摩爾比）為1：1，在溫度為70～80℃時反應(yīng)7小時，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。 3.5 產(chǎn)品假設(shè)驗證 通過各種氧化試劑長時間

41、的探討之后，均未能得到預(yù)期的產(chǎn)品。于是我們分析是否在Vilsmeier反應(yīng)中2-位的醛基已變?yōu)轸人?。為了驗證我們的假設(shè)，設(shè)計了以Vilsmeier反應(yīng)產(chǎn)物為原料的兩條合成路線：第一條是假設(shè)化合物已經(jīng)是羧酸，來合成羧酸酯；第二條是假設(shè)是醛，來合成相應(yīng)的醛肟或酮肟。同組的張偉和張建兩位同學(xué)按照假設(shè)路線進行實驗，而我繼續(xù)用各種方法來作氧化。兩條假設(shè)的合成路線如下。 假設(shè)一合成路線： 假設(shè)二合成路線： 同組的兩位同學(xué)的實驗結(jié)論為：張建同學(xué)通過假設(shè)一的合成路線合成了N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸甲酯，N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸乙酯，N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸丙酯，

42、N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸丁酯，N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸異丙酯，N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸異戊酯六個酯類化合物；張偉同學(xué)通過假設(shè)二的合成路線 并未合成相應(yīng)的醛肟，也未制得酮肟。 通過上述結(jié)論可知，假設(shè)一成立，即在Vilsmeier反應(yīng)中2-位的醛基已變?yōu)轸人帷? 4. 結(jié)論 通過合成喹唑啉-4-酮、N3-芐基喹唑啉-4-酮、N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲醛，并通過高錳酸鉀、過氧化氫、重鉻酸鉀三種氧化法對醛的氧化實驗合成N3-芐基喹唑啉-4-酮-2-甲酸，我們可以得到結(jié)論： (1)高錳酸鉀氧化法，在室溫下，投料比為1：2.5，pH值為1～2，反應(yīng)24h，產(chǎn)率為6

43、.0％；在65～70℃時，投料比為1：2.5，pH值為1～2，反應(yīng)7h，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。 (2)對于過氧化氫氧化法，在沒有加其他添加劑，只是酸作為催化劑的情況下，氧化效果并不好，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。在查閱參考文獻時發(fā)現(xiàn)，在加入雜多酸和一些化合物，能得到較高的產(chǎn)率。因此，在實驗中加入了鉬酸銨作為催化劑，但結(jié)果仍不理想，沒有得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。 (3)鉻酸氧化法，雖然做了多次的探索實驗，在丙酮作溶劑的條件下，并未得到預(yù)期產(chǎn)物，但在1，4-二氧六環(huán)作溶劑的條件下，用鉻酸氧化得到了少量晶體，產(chǎn)率僅為11.2%。對于這種氧化方法還有待于進一步的研究。 (4)通過對產(chǎn)品假設(shè)合成路線的驗證

44、，張偉和張建兩位同學(xué)證明了在Vilsmeier反應(yīng)中2-位的醛基已變?yōu)轸人?。張建同學(xué)假設(shè)化合物已經(jīng)是羧酸，來合成羧酸酯；張偉同學(xué)假設(shè)是醛來合成了相應(yīng)的醛肟或酮肟，結(jié)果，張建同學(xué)的試驗結(jié)果得到了羧酸酯，而張偉同學(xué)的試驗結(jié)論未得到相應(yīng)的醛肟，也未得到酮肟，證明了在Vilsmeier反應(yīng)中2-位的醛基已變?yōu)轸人帷? 參考文獻 [1] 李祖光, 陳可先, 曹慧, 陳可洋, 沈德隆. 新型2-烷氧基-4(3H)-喹唑啉酮類殺菌劑的QSAR研究 [J].農(nóng)藥, 2008,4

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