肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱的合成

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1、肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱的合成摘要席夫碱类化合物在药学、催化、分析化学、防腐蚀以及光致变色领域都有重 要的应用。多种研究表明席夫碱结构具有重要的生物学意义。肼基二硫代甲酸甲 酯席夫碱是合成缩氨硫脲的重要中间体，可由肼基二硫代甲酸甲酯与醛、酮反应 得到，产品易于纯化，性质稳定，产率较高，并且研究表明其本身具有一定的抗 癌活性。为合成含其他杂环的缩氨基硫脲化合物，本论文设计并合成了一系列肼 基二硫代甲酸甲酯席夫碱中间体。目标产品的合成主要分两步进行：第一步是肼基二硫代甲酸甲酯的合成，对 合成过程进行了分析，讨论了可能形成的杂质及提高产率的方法；第二步为肼基 二硫代甲酸甲酯席夫碱的合成。对所合成产品

2、进行了熔点的测定和氢核磁谱的表 征。关键词 ：肼基二硫代甲酸甲酯，席夫碱，核磁，表征The synthesis of methyl hydrazinecarbodithioate Schiff basesAbstractSchiff base compounds have important applications in pharmaceutical, catalysis, analytical chemistry, corrosion and photo chromic fields. Many studies show that the schiff base structure has

3、 vital biological importance. Methyl hydrazinecarbodithioate is an important intermediate to synthesis thiosemicarbazones, which can be obtained by the reaction of methyl hydrazinecarbodithioate with aldehydes or ketones, and they are easy to be purified and stable. There is evidence that methyl hyd

4、razinecarbodithioate Schiff base has certain anti-cancer activity too. In order to obtain other thiosemicarbazones containing heteroatom, a series of methyl hydrazinecarbodithioate Schiff bases were designed and synthesized.The synthesis of target products was divided into two parts: the synthesis o

5、f methyl hydrazinecarbodithioate is the first step, furthermore, the synthetic process was analyzed as well as impurities and the methods of enhancing the yields; the preparation of methyl hydrazinecarbodithioate Schiff base is the second step. In this article, the synthetic products were characteri

6、zed by melting point determination and 1H NMR.Keyword: methyl hydrazinecarbodithioate, Schiff base, 1H NMR, characterization目录1 绪 论11.1 引言11.2 席夫碱的合成及应用概况21.2.1 席夫碱化合物在发光材料领域的应用21.2.2 席夫碱化合物在医药领域的应用31.2.3 席夫碱化合物在防腐蚀领域的应用71.2.4 席夫碱化合物在催化领域的应用71.3 肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱的合成及生物活性研究82 实验部分102.1试剂与仪器102.1.1 试剂102.1

7、.2 仪器102.2 原料的制备112.2.1 肼基二硫代甲酸甲酯 1的制备 112.3 产物的制备112.3.1 3-苯基乙撑肼基二硫代甲酸甲酯 2的制备 112.3.2 3-（吡啶基乙撑）肼基二硫代甲酸甲酯 3的制备 122.3.3 3-（吡嗪基乙撑）肼基二硫代甲酸甲酯 4的制备 122.3.4 3-（2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯 5的制备 132.3.5 3-（3,5-二叔丁基-2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯6的制备.132.3.6 3-（5-氯-2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯 7的制备132.3.7 3-（3,5-二溴-2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯8的制备1

8、43 结果与讨论153.1 核磁共振153.1.1 核磁共振的产生与核磁共振谱153.1.2 化学位移15辽宁科技学院本科生毕业论文第IV页3.2 肼基二硫代甲酸甲酯的合成及产物的表征 163.2.1 肼基二硫代甲酸甲酯的合成 163.2.2 产物的表征 173.3 合成机理 22结 论 23参考文献241绪论1.1 引言席夫碱是含有亚氨基（C=N-）的一类化合物。Schiff在1864年首先用水 杨醛、苯胺和铜离子合成，席夫碱（Schiff base）也因此得名。席夫碱可以由伯 胺与活泼羰基化合物在碱性条件下缩合制得，生成具有亚胺结构的产物 R1R2C = NR3 （R1、R2、R3分别为H

9、、烷基、环己基、芳香基或杂环），其特点是能够灵 活地选择反应物，改变取代基给予体原子本性及其位置，便于开拓出许多从链状 到环合，从单齿到多齿的性能各异、结构多变的席夫碱配体，如单齿希夫碱、双 齿希夫碱、不对称希夫碱、异双希夫碱、大环席夫碱等。席夫碱可用作过渡金属离子配合物的配体，是以氮、氧原子进行配位的，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，近年来受到 人们的普遍重视。席夫碱的类型很多，其中席夫碱型大环化合物，由于其配合物 具有优越的热力学稳定性和动力学的惰性等特点，使之在理论研究和实际应用 中，都具有较好的研究前景，因而得到很快的发展。席夫碱类化合物及其金属配合物在

10、药学、催化、分析化学、腐蚀以及光致变 色领域有重要的应用：在医学领域，席夫碱具有抑菌、杀菌、抗肿瘤、抗病毒等 生物活性；在催化领域，席夫碱的钴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；在光致变色领域， 某些含有特征基团的席夫碱也具有独特的应用。主要源自它们所含基团的功能 性，可能发生的反应，中心离子的作用，成键以及电子效应等因素。多种研究表 明C=N-基团具有重要的生物学意义。肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱是合成缩氨硫脲的重要中间体，可由肼基二硫代 甲酸甲酯与醛、酮反应得到，产

11、品易于纯化，性质稳定，产率较高，并且研究表 明其本身具有一定的抗癌活性。1.2 席夫碱的合成及应用概况1.2.1 席夫碱化合物在发光材料领域的应用二十一世纪将是一个光子的时代，因此需要开发一些合适的化合物及材料， 以用于高密度信息存储、光致开关及其他非线性光学器件中。许多共轭聚合物主 链可视为扩展的生色团，它们表现出光致变色，光电导等光物理性质。光致变色 席夫碱类由于其化学性质稳定和经紫外线照射不分解等优点，受到了人们的重 视。刘卫军等人1以对硝基苯甲酸经酯化和肼解后制得对硝基苯甲酰肼，再与对 硝基苯甲酰氯反应得到 1,2-二（4-硝基苯甲酰基）肼，所得化合物通过环化和 还原生成了 2,5-二

12、（4-氨基苯基）-1,3,4-噁二唑，然后在中性条件下与对苯二 甲醛聚合得到一种主链含噁二唑单元和席夫碱单元的新型共聚体 1，利用元素分 析、红外光谱、紫外光谱、热重分析和荧光光谱等对单体和聚合物进行检测。结 果表明：1,3,4-噁二唑基团和席夫碱基团都是很好的生色团，对氧和热特别稳定； 且两个基团相结合的聚合反应容易进行，所得聚合物的溶解性和热稳定性较好， 并能发射较强的蓝色荧光，是一种具有发展前景的新型蓝色有机发光材料。NH2NH2 HQNO 一 22 H2N12NH2斗o2nReflux 2NN-HArNO2张俊峰等人2通过亲核取代反应在 2,2-联苯二酚氧基环氯磷腈母体 2 和 3上引

13、入2-醛基吡啶与对胺基苯酚形成的席夫碱侧基，合成了两种含有 2,2-联苯 二酚和席夫碱侧基的新型有机环磷腈化合物 4和 5。Cl3ruR2” pNR4R1= R2= R3= R4=NtR345两种化合物的光致发光起源于席夫碱侧基的兀T兀*激发态，发射能不受溶 剂极性影响。它们的吸收和发射光谱对H+、Cu+离子较为敏感，起源于金属到配 体3d （Cu） T兀* （席夫碱）的电荷转移跃迁吸收，在500 nm处被观测到。研 究结果表明该类化合物在新型多功能荧光探针材料研发领域具有较好的应用前 景。1.2.2 席夫碱化合物在医药领域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，近年来越来越引起

14、医 药界的重视。据报道，氨基酸类、缩氨脲类、缩氨类、腙类席夫碱类化合物及其 配合物具有抗癌、抗菌等药理作用。1、席夫碱化合物在抗菌领域的应用 胡卫兵等3以芴为原料经硝化、还原得到 2,4,7-三氨基芴，与一系列的醛缩 合得到相应的席夫碱类化合物6,其结构经IR、iH NMR、MS和元素分析测试 技术得以确证。采用平皿法测试了目标化合物质量分数 0.01%的 DMSO 溶液对 革兰氏阳性菌（G+）金黄色葡萄球菌（G+），革兰氏阴性菌（G-）、大肠杆菌（G-）和变形杆菌(G-2)的抑菌活性。以牛肉膏蛋白胨为培养基，接种后于37C培养24 h,观察记录抑菌圈大小，依次评价供试化合物的抑菌活性。抑菌活

15、性实验表 明，目标化合物醛的芳环(R)上带有供电子取代基(-och3,-ch3,-oh,-nc2h6) 时，对上述三种菌有较强的抑制作用。r=NN習R6NCHRMeOOMe7OH田华等4合成了3,4-二甲氧基苯甲醛缩乙醇胺席夫碱7，并对其进行了结构 表征。结果与结论：初步确认了其组成，抑菌实验表明该席夫碱对枯草杆菌、大 肠杆菌、金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性细菌均有较好的抑制作用。胡庆红等5以 3-羧基水杨醛与二氨基硫脲为原料合成了新的 3-羧基水杨醛 双缩二氨基硫脲席夫碱8及其Co (II)、Ni (II)、Cu (II)和Zn (II)双核配 合物9,收率57%78%。通过元素分析、iH NM

16、R、IR、UV-Vis、摩尔电导、质 谱分析等测试技术对合成得到的席夫碱化合物的组成和结构进行表征。抗菌活性 结果表明，合成的席夫碱化合物具有较好的抗菌活性。CHOOHOOHHN NHnh2 nh2ch3oh/h2qrefluxSIHNM2L (M: Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+)9NH冯驸等6以芴为原料经硝化、还原反应得到 2-氨基芴，再与一系列的芳香醛缩合得到相应的席夫碱类化合物10,其结构经IR、iH NMR、MS和元素分析测试技术得到确证。采用平皿法测试了目标化合物质量分数 0.01%的 DMSO 溶液 对革兰氏阳性菌（G+）、金黄色葡萄球菌（G+）、革兰氏阴性菌（G-

17、）、大肠杆菌 （G-1）和变形杆菌（G-2）的抑菌活性。以牛肉膏蛋白胨为培养基，接种后于37C 培养24 h,观察记录抑菌圈大小，依次评价供试化合物的抑菌活性。抑菌活性实验表明，当目标化合物取代基（R）上带有供电子基（-OCH3, -CH3, -OH, -NC2H6）时，目标化合物对上述3种菌有较强的抑制作用。10冲hr李中华等7以咔唑为原料经过亚硝基化后在醋酸溶液中用锌粉还原得到9-氨基咔唑，后者在弱酸催化下与不同取代芳醛反应，合成了 9 种新型的咔唑席夫 碱，收率63% 87%。采用红外光谱、核磁共振谱、质谱和元素分析等测试技术确证了它们的结构。初步生物活性测试结果表明，目标化合物具有较好

18、的抗菌活性，其中化合物11和化合物12对测试菌种的抑菌率高于85%。HHAcNaNO,2、席夫碱化合物在抗癌领域的应用张维娟等研究香草醛缩氨基均三唑席夫碱对人肝癌细胞SMMC-7721的诱 导分化作用。方法：用不同剂量的3-吡啶-3-基-4-（4-羟基-3-甲氧基-苯亚甲 基）氨基-5-甲硫基-1,2,4-三唑（LH-37） 13与SMMC-7721细胞共同培养， 以MTT法检测细胞增殖和LH-37对细胞增殖的抑制作用，镜下观察细胞形态改 变；采用酶联免疫法检测细胞甲胎蛋白含量，金氏法检测细胞碱性磷酸酶活性的 变化。结果：LH-37在1x10-51x10-3mol/L的浓度范围均能抑制细胞增殖

19、且抑制率随浓度的的增加而增高（PvO.05或PvO.Ol）,细胞形态和结构向正常肝细胞方 向逆转，1x10-5mol/L和1x10-6 mol/L的LH-37均可使细胞甲胎蛋白含量明显下 降，碱性磷酸酶活性明显升高。结论：香草醛缩氨基均三唑席夫碱对人肝癌 SMMC-7721 细胞具有抗增殖、促分化作用。OH胡国强等9以氨基均三唑硫代乙酸与9-蒽醛缩合得4-（9-蒽亚甲氨基）-5-外抗肿瘤活性。结果表明，苯基-均三唑-3-硫乙酸席夫碱目标化物14aj。用MTT方法评价了新化合物体目标化合物对CHO、HL60和L1210三种癌细胞株均有不同程度的细胞毒活性，R具有进一步研究的价值。R: H-(a)

20、; 4-CH3O-(b); 2-CH3O-(c); 3,4-OCH2O-(d); 3,4,5-(OCH3)3(e); 4-CH3-(f);14a-j3-CH3-(g); 4-F-(h); 4-Cl-(i); 4-Br-(j)胡国强等10为寻找新结构的水溶性抗癌先导化合物，采用氨基均三唑硫代苯丙酮与氨基均三唑硫醇15ae缩合得双均三唑单席夫碱化物16ae,接着依次 与氨基氯乙烷和水杨醛进行亲核取代和缩合反应，分别得到含碱性侧链的单席夫碱17ae和非对称双席夫碱18ae。所合成新化合物的结构经元素分析和光谱数 据表征，用甲基四噻唑蓝比色法（MTT）对新化合物进行了对于CHO、HL60 和L1210

21、三种癌细胞株的体外活性试验。在合成的15个新化合物中，双席夫碱 结构的抗癌活性最强，其IC50值在20.0“mol1L以下，尤其是均三唑环连有双 供电子取代基时（如化合物18c），表现出潜在的活性，其抗癌活性与上市药物比 生群相当，具有侯选药物研究的价值。ONH2rn shNd15aeClZNNH2NnN、N SSrHOHO18ae17aea:r=CH ; b:r=C H ; c:r=4-CH O-C H3 6 5 3 6 4 b:r=4-CH -C H ; e:r=4-Cl-C H3 6 4 6 41.2.3 席夫碱化合物在防腐蚀领域的应用长期以来，许多金属及其合金在工业、民用、军事等各个领

22、域得到了广泛的 应用，但是金属及其合金在大气、海水中很不稳定，因此研究寻找有效的缓蚀剂 引起了众多科学家的重视。席夫碱（尤其是一些芳香族的席夫碱）由于含有 C=N 双键，再加上含有的-OH极易与铜形成稳定的络合物而阻止了金属的腐蚀。研 究发现芳香醛类席夫碱在 H2S 环境中对碳钢有缓蚀作用，实验结果表明芳香醛 的给电子能力越强，缓蚀效率越高；席夫碱在硫酸溶液中对锌也有很好的缓蚀作 用；某些席夫碱在盐酸环境中对铝也有很好的缓蚀作用。研究人员发现一些芳香 族的席夫碱自组装成膜速度快，缓蚀效率达到 90%以上，并且缓蚀效率随着自组 装成膜时间的延长、浓度的增大、温度的降低而提高。有效的缓蚀剂将会节约

23、大 量的资源，因此，席夫碱在防腐蚀科学领域将有广阔的发展前景。1.2.4 席夫碱化合物在催化领域的应用席夫碱化合物结构中由于含有 C=N 双键，可与过渡金属形成络合物，进而 发生催化反应。席夫碱配合物在催化方面的应用主要涉及到烯烃聚合反应、不对 称催化反应、环氧化反应等领域。Grubbsw 报道了水杨醛亚胺镍的过渡金属聚乙烯催化剂19。研究发现，这 类催化剂合成简单，催化活性高，并且不需要其它活性助剂。19Fujita 等人12设计并合成了一系列不对称水杨醛亚胺和金属钛、锆等第 VIII 族金属所合成的聚乙烯催化剂，结构式如图设计并合成了一系列不对称水杨醛亚 胺和金属钛、锆等第 VIII 族金

24、属所合成的聚乙烯催化剂 20。1.3 肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱的合成及生物活性研究恶性肿瘤是严重威胁人类健康的疾病。目前也只有部分恶性肿瘤通过抗肿瘤 药物得到控制，而已有的抗肿瘤药物普遍存在疗效低、毒副作用大等问题。因此， 开发高效、低毒的抗肿瘤药物是当务之急。抗肿瘤新药开发需要合成大量化合物， 通过体外培养人或动物肿瘤细胞株、动物移植瘤等作为实验对象，进行药物筛选。肼基二硫代甲酸甲酯是合成席夫碱和缩氨硫脲类化合物的重要原料之一 13。相关人员曾以二硫化碳、水合肼在氢氧化钾催化下低温反应生成肼基二硫 代甲酸盐，不加分离，继续在小于10C下滴加碘甲烷，即可制得肼基二硫代甲 酸甲酯白色沉淀，收率

25、45%。其缺陷是所用碘甲烷价格昂贵，不适宜大规模工业 生产。合成肼基二硫代甲酸甲酯的反应式如下：SSCH IH2NNH2 十 KOH 十 CS2 H2NNHCSK31 . H2NNHCSCH3江粉香14以硫酸二甲酯为烷基化试剂合成肼基二硫代甲酸甲酯，继而再与 一系列醛、酮反应合成了相应的肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱。合成过程如下：H2NNH2 十 KOH + CS2OIIRCR (H)SSA H2NNhC一SK (CH3)?SO H2NNHC一SCH3(H)RCNNHCSCH33R采用四氮唑盐还原法MTT 法）对 P-388 小鼠白血病细胞的抗癌生物活性进行体外筛选实验，结果表明：在该系列化合物中

26、化合物 21、22 等都对 P-388小鼠白血病细胞表现出较强的抑制作用，而化合物23在10-5mol/L浓度时对小鼠 白血病癌细胞抑制率高达 100%。磺酞罗明B蛋白染色法（SRB法）对A-549人肺腺癌细胞进行体外抗肿瘤 生物活性测试，结果表明：化合物23在浓度为10-4mol/L时对人肺癌细胞A-549 抑制率为 93.3%。C爲C 一 SCH3Ch3 SC二NNHCSCH322冷 CH3SI 3II二 NNHCSCHN3232 实验部分2.1 试剂与仪器2.1.1 试剂表2.1实验所需试剂药品名称纯度产地石油醚分析纯天津富宇精细化工无水乙醇优级纯天津富宇精细化工二氯甲烷分析纯天津富宇精

27、细化工N,N-二甲基甲酰胺分析纯沈阳新化试剂厂异丙醇分析纯沈阳化学试剂一厂水合肼 80%分析纯沈阳华东试剂厂水杨醛化学纯天津福晨化学试剂厂硫酸二甲酯分析纯成都科龙化工试剂厂2-乙酰基吡嗪分析纯上海嘉辰化工苯乙酮分析纯国药集团二硫化碳分析纯天津大茂化学试剂厂氢氧化钾分析纯天津化学试剂三厂2-乙酰基吡啶分析纯上海嘉辰化工3,5-二溴水杨醛分析纯北京偶合化学试剂公司3,5-二叔丁基水杨醛分析纯北京偶合化学试剂公司5-氯水杨醛分析纯北京偶合化学试剂公司2.1.2 仪器表2.2实验所需仪器名称型号产地三用紫外分析仪ZF-I上海循环水式多用真空泵SHB-B88郑州数字熔点仪WRS-1B上海电子天平JM51

28、02浙江玻璃仪器气流烘干器KQ-C河南巩义多头磁力加热搅拌器HJ-4江苏旋转蒸发器RE52-99上海调压变压器TDGC2J-/0.5沈阳磁力加热搅拌器79-1江苏核磁共振仪Brucker 500 MHz瑞士2.2 原料的制备2.2.1 肼基二硫代甲酸甲酯 1的制备合成方程如下：H2NNH2+ KOH + CS2H2NNHC SK(ClhSO-iHqNNHC SCH3合成步骤如下：向装有温度计、冷凝管、搅拌器和恒压滴液漏斗的 250mL 四口烧瓶加入 16mL水和12mL异丙醇。水浴冷却下分批加入氢氧化钾(11.2g, 0.2mol),搅拌 使之全溶。在低于加20C下缓慢滴加80%单水合肼(10

29、.7g, 0.2mol),滴加完毕， 撤去水浴换成冰浴。在低于5C条件下，于160分钟内滴加经过冷冻的二硫化碳(12mL, 0.2mol),保温搅拌60分钟。然后再低于10C条件下，于200分钟内 滴加冰冷的硫酸二甲酯(19mL, 0.2mol),继续搅拌60分钟。将生成的白色沉 淀过滤，用少量冰水淋洗，真空干燥，得到15.1g,收率为61% (文献值14： 74%)。 用二氯甲烷重结晶，得到无色棱状晶体13.1g，收率为53%， M.p： 80.481.8C(文献值14： 8182C) 2.3 产物的制备2.3.1 3-苯基乙撑肼基二硫代甲酸甲酯2的制备SIIC = o + h2nnhcsc

30、h3A23CH3SIIC = NNHCSCH3CH32将肼基二硫代甲酸甲酯（l.Og, 8.2mmol）和苯乙酮（l.Og, 8.2mmol）溶于10mL 无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流 5 小时。自 然冷却至室温，将生成的黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋洗，然后用无水乙 醇重结晶，得1.6g黄色片状晶体，收率为80.1% （文献值14： 84.8%）, M.p.148. 6148.8C（文献值14： 131133C）。2.3.2 3-（吡啶基乙撑）肼基二硫代甲酸甲酯 3 的制备3-SCH3SC=o + H2NNHCSCH3CH3将肼基二硫代甲酸甲酯（0.8g, 6.7

31、mmol）和2-乙酰基吡啶（0.8g, 6.7mmol）溶于 10mL 无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流 5 小时。 自然冷却至室温，将生成的黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋洗，然后用无水乙醇重结晶，得1.2g黄色晶体,收率为80%（文献值14：75.5%）,M.p.123.5124.8C （文献值14： 126128C）。CH3SIIC = NNHC-SCH32.3.3 3-（吡嗪基乙撑）肼基二硫代甲酸甲酯 4 的制备c=o 十 h2nnhCsch32 3CH3将肼基二硫代甲酸甲酯（0.8g, 6.7mmol）和2-乙酰基吡嗪（0.8g, 6.7mmol）分别溶于 10

32、mL 无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流 4 小时。自然冷却至室温,将生成的黄色沉淀过滤,用少量冷无水乙醇淋洗,然后 用异丙醇重结晶,得 1.4g 黄色针状晶体,收率为 93%（文献值14：88.4%）,M.p.190.3191.5C（文献值14： 183185C）。2.3.4 3-(2-羟基苯基甲撑)肼基二硫代甲酸甲酯 5的制备11c=o 十 h2nnhc2SCH3 ”SH=nnhCsch3将肼基二硫代甲酸甲酯(0.8g, 6.7mmol)和水杨醛(0.8g, 6.7mmol)分别溶于 10mL 无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流半小时。自然冷却至室温

33、，将生成的淡黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋洗，然后用无水乙醇重结晶，得1g黄色针状晶体，收率为65.8%, M.p.200.7201.7C。2.3.5 3-(3,5-二叔丁基-2-羟基苯基甲撑)肼基二硫代甲酸甲酯6的制备OHS叽cyc=o + h2nnhC-sch3C(CH3)36-SCH3将肼基二硫代甲酸甲酯(0.8g, 6.7mmol) 和 3, 5-二叔丁基水杨醛(1.56g,6.7mmol)溶于10mL无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热 回流 1 小时。自然冷却至室温，将生成的淡黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋 洗，然后用无水乙醇重结晶，得1.6g黄色棱状晶体，收率为

34、70.8%， M.p.202.1 203.3C。2.3.6 3-(5-氯-2-羟基苯基甲撑)肼基二硫代甲酸甲酯7的制备OHClSCO 十 h2nnhc sch323ClSIIC = NNHC-SCHH3将肼基二硫代甲酸甲酯(l.Og, 8.2mmol)和5-氯水杨醛(1.3g, 8.2mmol)溶于10mL无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流1小时。自然冷却至室温，将生成的黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋洗，然后用无水乙醇重结晶，得1.7g黄色针状晶体，收率为79.7%, M.p.205.7206.1C。2.3.7 3-(3,5-二溴-2-羟基苯基甲撑)肼基二硫代甲酸甲酯8的

35、制备ClOHClSIIH十 H2NNHCSCH3-ClOHSHC = NNHC SCH3Cl8将肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，8.2mmol)和3, 5-二溴水杨醛(2.3g，8.2mmol)溶于10mL无水乙醇，并加入到带有冷凝回流管的圆底烧瓶中，加热回流1小时。自然冷却至室温，将生成的黄色沉淀过滤，用少量冷无水乙醇淋洗，然后用无水乙醇重结晶，得2.1g黄色棱状晶体，收率为66.7%，M.p.213.3213.8C。3 结果与讨论3.1 核磁共振3.1.1 核磁共振的产生与核磁共振谱核磁共振（nuclear magnetic resonance,简称NMR）是无线电波与处于磁场 中的分子内的

36、自旋核相互作用，引起核自旋能级的跃迁而产生的。若用一定频率 的电磁波照射外磁场中的氢核，当电磁波的能量正好等于两个能级之差时，氢核 就吸收电磁波的能量，从低能级跃迁到高能级，发生核磁共振。核磁共振谱主要 提供分子中原子数目、类型乃至键合次序的信息，有时甚至可以直接确定分子的 立体结构，是目前有机化学家测定分子结构的最有力工具之一。有机化学中最常用的是1H和13C核磁共振谱，下面简单介绍1H核磁共振谱 （1H-NMR）。测量核磁共振谱时，可以固定磁场改变频率，也可以固定频率改变磁场。这 两种方式均为连续扫描方式，其相应仪器称为连续波核磁共振谱仪。若用固定频 率无线电波照射样品，则逐渐改变磁场频率

37、，样品中某一质子发生自旋能级跃迁， 以磁感应强度为横坐标，将吸收信号记录下来，就得到NMR谱。一张NMR谱图，通常可以给出四种重要的结构信息：化学位移、自旋裂分、 偶合常数和峰面积（积分线）。峰面积大小与质子数成正比，可由阶梯式积分曲 线高度求出（现在通常将峰面积积分值用数据标注在谱图下）。3.1.2 化学位移1、化学位移的产生化学位移是由核外电子的屏蔽效应引起的。在相同的频率照射下，化学环境 （指质子周围电子云密度分布）不同的质子在不同磁感应强度处出现吸收峰。质子 周围电子云密度越大，屏蔽效应越大，只有增加磁感应强度才能使其发生共振吸 收。反之，若感应磁场与外加磁场方向相同，质子实际感受到的

38、磁场为外加磁场 和感应磁场之和，这种作用成为去屏蔽效应，亦称顺磁屏蔽效应。对质子化学位移产生主要影响的屏蔽效应有两种：核外成键电子的电子云密 度对所研究的质子产生的屏蔽作用，即局部屏蔽效应；分子中其它质子或基团的 核外电子对所研究的质子产生的屏蔽作用，即远程屏蔽效应（磁各向异性效应）。不同化学环境的质子，受到不同程度的屏蔽效应，因而在核磁共振谱的不同 位置上出现吸收峰，这种峰位置上的差异称为化学位移。2、化学位移的表示方法V -v化学位移用6表示，其定义为：6二样品TMS X106。式中：V牡及 分别v样品 TMS0为样品及TMS的共振频率；V为操作仪器选用的频率。0选用 TMS 为标准物主要

39、因为它是单峰，而且屏蔽效应很大，其信号出现在 高场，不会与常见化合物的NMR信号重叠。按IUPAC得建议将TMS的6值定 为零，一般化合物质子的吸收峰都在它的左边，即低场一侧， 6 值为正值。3、影响化学位移的因素化学位移来源于核外电子对核产生的屏蔽效应，因而影响电子云密度的因素 都将影响化学位移。影响最大的是诱导效应和磁各向异性效应。（1）电负性的影响：电负性大的基团吸电子能力强，可以使临近质子周围的电 子云密度降低，屏蔽效应随之降低，使质子共振信号移向低场， 6 值增大。相反， 供电子基团使临近质子周围的电子云密度增大，屏蔽效应增强，质子共振频率移 向高场， 6 值减小。（2）磁各向异性效

40、应：构成化学键的电子，在外加磁场的作用下，产生一个各 向异性的磁场，使处于化学键不同空间位置上的质子受到不同的屏蔽作用，即磁 各向异性。处于屏蔽区域的质子信号移向高场， 6 值减小。处于去屏蔽区域的质 子信号则移向低场， 6 值增大。3.2 肼基二硫代甲酸甲酯的合成及产物的表征3.2.1 肼基二硫代甲酸甲酯的合成肼基二硫代甲酸甲酯的合成主要分两步：（1）向装有温度计、冷凝管、搅拌器和恒压滴液漏斗的250mL四口烧瓶加 入 16mL 水和 12mL 异丙醇。水浴冷却下分批加入氢氧化钾（ 11.2g， 0.2mol）， 搅拌使之全溶。在低于加20C下缓慢滴加80%单水合肼（10.7g, 0.2mo

41、l）,滴加 完毕，撤去水浴换成冰浴。于5C以下，160分钟内滴加经过冷冻的二硫化碳(12mL, 0.2mol),保温搅拌60分钟。SH2NNH2 + KOH + CS2 H2NNHC - SK9在该步骤中，由于温度和二硫化碳滴加速度的影响，可能导致如下副产物的 生成：SS11IIKSCHNNHC-SK10(2)于10C以下，200分钟内滴加冰冷的硫酸二甲酯(19mL, 0.2mol), 继续搅拌 60 分钟。将生成的白色沉淀过滤，用少量冰水淋洗，真空干燥，将得 到产物用二氯甲烷重结晶，得到无色棱状晶体。S(CH3)?SOSH2NNHc SKh2nnhc - sch3在该步骤中，受上一步副产物的

42、影响，可能生成如下副产物：SSSSiiniiiiKSCHNNHCSCH3H3CSCHNNHC SCH311 12并且，中间产物9的产量下降，如果仍然按照计划的量加入硫酸二甲酯，则 硫酸二甲酯过量，从而导致目标产物肼基二硫代甲酸甲酯溶于硫酸二甲酯形成乳 浊液，不易分离提取，进一步降低了产率。因此在进行该反应时，应严格控制反应温度、滴加速度，并将硫酸二甲酯量 适当减少，在反应末期注意观察反应终点(即体系中白色沉淀最多)。从而提高 原料的产率。3.2.2 产物的表征1、3-(吡嗪基乙撑)肼基二硫代甲酸甲酯(4)的表征 溶剂：氘代氯仿35000010.0367.2652.6892.43o300000C

43、H3SIINNHC SCH3725000020000015000010000050000010.0ppm (t1)QOOOHT14 00-5000009.08.07.06.05.04.03.0图 3.1 化合物 4 的核磁共振谱图（整体图）00图 3.2 化合物 4 的核磁共振谱图（局部放大图）化合物4的1H NMR测试是在Brucker 500 MHz型核磁共振仪上，用氘代氯 仿为溶剂测定。分析其分子结构式可知，该化合物的芳环上有 3 组化学环境不同 的氢，有两组甲基氢，及一个仲胺氢。由 1H NMR 谱图 3.1和 3.2 可以看出，在 低场区（化学位移值8.5410.03ppm）出现3组

44、峰共4个氢，其中三个氢属于芳 环上氢，另外一个是仲胺上的氢；在高场区（化学位移值2.432.69ppm）出现2 组峰共6个氢，分别属于两个甲基氢。所以，产物的NMR谱图支持目标化合物 的结构。2、3-苯基乙撑肼基二硫代甲酸甲酯（2）的表征溶剂：氘代氯仿9.992.6652.31500000400000SIIC=NNHC-SCH3CH310.0 ppm (t1)5.00.0300000200000100000图 3.3 化合物 2 的核磁共振谱图（整体图）1L .J1图 3.4 化合物 2 的核磁共振谱图（局部放大图）化合物2的iH NMR测试是在Brucker 500 MHz型核磁共振仪上，用

45、氘代氯 仿为溶剂测定。分析其分子结构式可知，该化合物的芳环上有3 组（共5 个）化 学环境不同的氢，另外还有两组甲基氢，及一个仲胺氢。由iH NMR谱图3.3和 3.4可以看出，在低场区（化学位移值7.409.99ppm）出现3组峰共6个氢，其 中五个氢属于芳环氢，另外一个是仲胺氢；在高场区（化学位移值 2.3i2.67ppm）出现2组峰共6个氢，分别属于两个甲基氢。所以，产物的NMR谱图支持目标 化合物的结构。3、3-（2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯（5）的表征 溶剂：氘代氯仿7000002.71860000010.0 ppm (t1)HSII= NNHCSCH350000040000

46、0300000200000100000-1000005.00.0图 3.5 化合物 5 的核磁共振谱图（整体图）0图 3.6 化合物 5 的核磁共振谱图（局部放大图）化合物5的iH NMR测试是在Brucker 500 MHz型核磁共振仪上，用氘代氯 仿为溶剂测定的。分析其分子结构式可知，该化合物的芳环上有 4 种化学环境不 同的氢，一个羟基氢，一个亚甲基氢，一个仲胺氢及三个甲基氢。由 iH NMR 谱图3.5和3.6可以看出，在低场区（化学位移值6.0510.17ppm）出现7组峰共 七个氢，其中四个氢属于芳环上的氢，一个属于羟基氢（包含于氘代氯仿的峰中）, 一个属于亚甲基氢，一个属于仲胺氢

47、；在高场区（化学位移值2.72ppm）出现1 组峰共3个氢，属于一个甲基氢。所以，产物的NMR谱图支持目标化合物的结 构。4、3- （3, 5-二溴-2-羟基苯基甲撑）肼基二硫代甲酸甲酯（8）的表征 溶剂：氘代氯仿2000001500001000005000000ppm （图3.7化合物8的核磁共振谱图（整体图）图 3.8 化合物 8 的核磁共振谱图（局部放大图）化合物8的1H NMR测试是在Brucker 500 MHz型核磁共振仪上，用氘代氯 仿为溶剂测定。分析其分子结构式可知，该化合物的芳环上有 2 组化学环境不同 的氢，一个羟基氢，一个亚甲基氢，一组甲基氢，及一个仲胺氢。由 1H NM

48、R 谱图3.7和3.8可以看出，在低场区（化学位移值7.3610.69ppm）出现5组峰共 5 个氢，其中两个氢属于芳环氢，一个属于羟基氢，一个属于亚甲基氢，一个属 仲胺氢；在高场区（化学位移值2.71ppm）出现1组峰共3个氢，属于一个甲基。 所以，产物的NMR谱图支持目标化合物的结构。3.3 合成机理许多氨的衍生物，用一般式h2n-y表示，可以与醛酮的羰基发生亲核加成反应，然后加成物脱水，得到缩合产物。反应过程如下：启。+ H2NYNH2YOHNHY醛或酮 氨的衍生物加成物本论文中取代基Y为:H SI IIY= -NC_SCH3所以本论文的合成机理为:S、H/C = O + H2NNHC

49、SCH3、zO/CNHqNHCSCHOHNHNHCmSSC = NNHC-SCH3结论本论文分两步合成了肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱。第一步：肼基二硫代甲酸 甲酯的制备，研究表明，此步骤的反应条件非常苛刻，需要严格控制原料水合肼、 二硫化碳以及硫酸二甲酯的滴加速度，并且需要严格控制反应温度，否则就会生 成大量的杂质；第二步：肼基二硫代甲酸甲酯分别与苯乙酮、2-乙酰基吡啶、2- 乙酰基吡嗪及一系列取代水杨醛反应，得到相应的肼基二硫代甲酸甲酯席夫碱， 产率 65.893.0%，并对其进行了熔点测定和核磁结构表征。参考文献1 刘卫军，李坚利，熊国宣，黄海清，苏中流新型共轭聚席夫碱蓝色发光材 料的合成与性

50、能J.半导体光电，2006, 27 (6)： 733-736.2 张俊峰，甘欣，傅文甫.席夫碱型环磷腈类化合物的合成及光谱性质J.化学 学报，2007,65(11)：1071-1075.3 胡卫兵等，冯驸，刘红霞，聂响亮，余爱农，黄立波三氨基芴席夫碱系列 化合物的合成及抗菌活性J.应用化学，2009, 26 (4)： 489-491.4 田华，李琳，黄锁义，王麟生，朱文杰3_4_二甲氧基苯甲醛缩乙醇胺席夫 碱合成表征与抑菌活性研究J.中国现代应用药学杂志，2006,23 (3)： 188-190.5 胡庆红，袁泽利，吴庆，张铭钦，朱必学二氨基硫脲双核席夫碱和其配合 物的合成与抗菌活性J.应用化

51、学，2009, 26 (5)： 534-537.冯驸，胡卫兵，刘红霞，余爱农.2-氨基芴席夫碱的合成及抗菌活性J.应 用化学，2008,25(8)：980-982.7 李中华，李佳凤，汪焱钢.咔唑席夫碱的合成及抗菌活性J.应用化学， 2007,24(9)：1074-1076.8 张维娟，王红钢，马永超，皇甫超申，胡国强，刘彬香草醛缩氨基均三唑 席夫碱对肝癌细胞分化相关酶和蛋白的影响J.河南大学学报，2007, 26 (4)： 43-48.9 胡国强，董秀丽，谢松强，黄文龙含羧酸侧链蒽醛缩氨基均三唑席夫碱衍 生物的合成及抗肿瘤活性J.药学学报，200& 43 (1)： 50-53.10 胡国强，

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