氟唑菌酰胺的合成工艺

1、 第一章绪论目前世界人口已经达到80亿，而且还在不断地增加，每天都需要消耗大量的粮食，农业显得尤为重要，粮食产量的增加也是必须得解决的，对于农业而言，其不单单归属于第一产业了，在科学技术的帮助下，其机械化的程度不断在加深，并逐步向规模化生产方向发展。在进行农业生产的时候，必然需要的工作就是农药的使用，因而，这也进一步使得农药的种类不断的丰富发展。人口出生率的居高不下和人们对肉食类的需求，需要粮食产量大幅提高，要知道的是，我国的耕地面积不能够扩充的，如何在有限的生产面积上，最大程度的提升农作物产量是我们现如今面对的主要问题。而在农作物的生产作业的时候，病虫害就会在很大程度上影响农作物的最后的收成

2、。因而，进行除草剂、杀虫剂以及杀菌剂的使用是非常重要的12/7。除草剂，其主要的作用是为了能够对各种生物进行抑制或者杀掉。其是为了能够很好地降低农作物在温室中所造成的生产成本，此外，也减少了除草杀菌剂的使用成本。所以，其可以很好地抑制杂草的生长，进一步保证农作物的产量，这也是现代农业生产所必不可少的步骤之一。可以说，在进行农业生产的时候，使用除草剂可以带来很好的经济效果。但是，不得不说的是其也存在一些不利的作用，比如其可能对自然环境造成伤害，过多的使用除草剂可能使得杂草产生抗药性等等比较严重的药害影响5,6。在绿色生态的政策影响之下，人们的生态环保意识不断在加强，因而在除草剂的选择方面，更加偏

3、向于安全、环保以及实惠的除草剂。杀菌剂，其主要是用来进行农作物病害的预防工作。随着科技的进一步发展和深化，杀菌剂的种类也是在不断的丰富。在一项调查研究中发现，世界范围内的杀菌剂的种类已经实现了数万种。对于农作物而言，其非常容易出现病虫害的，病虫害的侵蚀将会严重影响农作物的成长发育，在病虫害严重的时候，会导致许多的农作物产量急剧下降，甚至会导致农作物的绝收的情况发生。在二十世纪的中叶的时候，就有学者针对内吸性杀菌剂的相关方面进行研究工作。因而就出现了各式各样的抗菌素，诸如8-羟基喹啉盐类，磺胺类等。进而制成了苯并咪唑类的杀菌剂，比如8-羟基喹啉盐类。此外，还有就是丁烯酰胺类杀菌剂，比如萎锈灵的逐

4、渐开始使用，其主要得特性就在于上行内吸1。而且，萎锈灵也属于琥珀酸抑制剂类杀菌剂里的首位1，萎锈灵出现的时间是在1969年的时候，其最初的目的是在于锈病的解决，因而才出现了SDHI类杀菌剂的研究，在对萎锈灵的进一步实验分析发现，DHI类杀菌剂拥有着非常好的强活性以及广谱杀菌的作用，其结构也是非常的与众不同。所以，对于SDHI类杀菌剂的研究工作逐渐增多。比如氟唑菌酰胺，在使用上兼具高效和广谱，其也拥有着极好的内吸传导性以及较强的乃水性。能够实现多种植被或者农作物的防病害工作。截止到2018年，已经经过登记注册使用的种类高达九十多种。我们要做的不是一味的将所有的有害生物全部清除干净，而是在保持生态

5、平衡的基础上，来进行相关的病虫害的防治工作3,4。在进行除草剂或者杀虫剂的研制开发的时候，不仅要从生物化学的角度来分析，还有结合天然物等生态环保的思考角度，进一步确保除草剂或者杀虫剂在投入使用的时候，不会给生态环境带来太重的环境负担，进一步实现绿色环保的农药生产与使用。本文所进行的研究主要是针对新型的杀菌剂氟唑菌酰胺，就其的相关合成以及中间体进行研究分析。氟唑菌酰胺的性质1.1.1理化性质氟唑菌酰胺，这一种羧酰胺类的新型农药种类，是由巴斯夫公司研制开发的，其主要的作用是用来对真菌病害的防治工作。其杀菌工作的主要作用原理在于：抑制琥珀酸脱氢酶，其是生物线粒体中呼吸链中的复合物之一。这样就能够对靶

6、标真菌的种抱子进行及时的防治工作。芽管以及菌丝体生长英文名Fluxapyroxad化学式C18H12F5N3O化学名称3-(二氟甲基)-1-甲基-N-(3,4,5-三氟联苯-2-基)吡唑-4-甲酰胺分子量381.30熔点157CCAS登录号907204-31-3水溶性3.88mg/L(pH5.8),3.78mg/L(pH4),3.44mg/L(pH7),3.84mg/L(pH9)蒸气压2.7X10-6毫帕(20C)油水分离系数KowlogP=3.08(20C)1.2安全性和适用性1.2.1哺乳动物毒性LD1800mg/Kg作用于雌性的老鼠身上，LD5.8mg/L作用于雄性老鼠身上；实验发5Q5

7、0现对其的皮肤不存在任何的致敏性，仅仅存在轻微的伤害在其的眼睛以及皮肤部分。1.2.2生态毒性日本鹌鹑饲喂LD1697mg/kg(b.w.)；野鸭LC(5d)5000mg/kg(每日997.95050mg/kg),水生无脊椎动物：水蚤急性EC(48h)4.66mg/L；NOEC(21d,慢性)数值50是1.53mg/L。水生植物：EC(7d)4.7mg/L；绿藻(Pseudokirchneriellab50subcapitataEC(72h)5.1mg/L。蜜蜂LD(经口、接触)100g/蜂o蚯蚓：急性b5050LD(14d)1000mg/kgNOEC繁殖)(14d,慢性)数值是33mg/kg

8、。鸟类：日本鹌50鹑急性经口LD3800mg/kg，野鸭LC(5d)5000mg/kg(每日1007.9mg/kg)50502作用机制在之前，笔者已经介绍了氟唑菌酰胺的作用原理，它作为一种琥珀酸脱氢酶抑制剂，可以在线粒体呼吸链中抑制活性，这样一来就让真菌病原菌抱子无法萌发，也使得芽管毓菌丝体的生长受限。13抗性风险SDHI类杀菌剂虽然十分高效，但是它仍然有一定的抗性风险。如今，美国的科研人员发现在农田中一些生物已经对SDHI类杀菌剂产生了抗性，而国际杀菌剂抗性委员会也已经注意到此类现象，他们将此类杀菌剂的抗性风险划分在中度。虽然国外已经出现此类现象，但是国内相关的报道还十分稀缺74_76。作为

9、新研发的品种，氟唑菌酰胺的抗性还没被任何科研机构发现。4应用氟唑菌酰胺能适应多种病症以及农作物，它还可以与其他药物配合一起治疗相应疾病。比如与氟环唑联合来防治小麦、黑大麦、黑小麦、黑麦和燕麦的白粉病、叶枯病和叶锈病等等病症。在美国，氟唑菌酰胺被广泛应用。它可以与吡唑醚菌酯互相配合，用于大豆、番茄等一系列大田作物，这样的搭配还对大豆褐斑病有奇效。氟唑菌酰胺与吡唑醚菌酯联合应用广泛，像在甜椒、番茄、油菜、花生、豆类、向日葵等作物上，都可以得到应用。这样的应用可以防范与治疗亚洲大豆锈病，这样的搭配会让作物的光合作用得到加强，让作物对病虫害产生抗性。有些病害如大豆灰斑病会对甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂产生抗

10、性，但是氟唑菌酰胺可以与吡唑醚菌酯及四氟醚唑这两样组合，三者组合搭配后可以有效应对此类病害。在美国，氟唑菌酰胺可以与吡唑醚菌酯及甲霜搭配作为种子处理剂，让种子免遭病害。12氟唑菌酰胺合成路线的研究国内关于如何合成氟唑菌酰胺的文献不多，总体来看，相关文献的合成路线有四种方法。路线一（1让硼酸三甲脂与3,4,5三氟溴苯作为原料，二者发生格氏反应，生成3,4,5-三氟苯硼酸，（2）放入钯催化剂，让3,4,5三氟苯硼酸与2-溴苯胺偶连，得到3,4,5三氟-2-氨基联苯，（3）1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑斗甲酰氯与上一步骤产物3,4,5三氟-2-氨基联苯发生酰胺化反应，这个反应需要己三胺的介入，最

11、终生成氟唑菌酰胺。(1Q(H)路线二：（1）用3,4,5-三氟苯胺和浓盐酸以及冰醋酸5ml然后加亚硝酸钠的水溶液生成3,4,5-三氟氯化重氮苯的合成（2）将3,4,5-三氟氯化重氮苯和SnCl浓盐酸反应生2，成3,4,5-三氟苯肼的合成.（3）3,4,5-三氟苯肼的合成在二氧化锰的催化下与苯胺，乙腈反应生成3.33,4,5-三氟-2-氨基联苯的合成。路线三：（1）此步骤需要生成二氟乙酰乙酸乙酯而二氟乙酰乙酸乙酯是由乙酸乙酯乙醇钠与二氟乙酸乙酯缩合得至（2）上一步骤产物二氟乙酰乙酸乙酯与原甲酸三甲酯发生化学反应，得到2-甲氧基亚甲基-4,4-二氟-3-氧代丁酸乙酯，（3）此环节需要得到中间体1-

12、甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰氯，而这是由2-甲氧基亚甲基-4,4-二氟-3-氧代丁酸乙酯与甲基肼环化、水解和酰化得到的，（4）用原料3,4,5三氟溴苯，通过格式反应生成3,4,5三氟硼酸，接着让3,4,5三氟硼酸与2-溴苯胺在钯催化作用下偶连得到,4,5-三氟-2-氨基联苯。（5）让3,4,5-三氟-2-氨基联苯受到三乙胺的作用，用步骤3得到的1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰氯与上一步骤的3,4,5-三氟-2-氨基联苯发生酰胺化反应，最终生成氟卩坐菌酰胺。CH.NHNH,lIGDCHibFCHiCH.NHNH,lIGDCHibFCHiSOCJjF11F-HCEtiN供4

13、F11F-HCEtiN供4路线四：以原甲酸三乙酯与二氟乙酰乙酸乙酯为开始原料，一共经过六步六步反应生成得到产物氟唑菌酰胺，这六步是缩合、合环、水解、酰氯化、氨解等。1.3氟唑菌酰胺的合成路线选择第一条路线：将些许3,4,5-三氟溴苯滴入无水四氢咲喃以及镁屑的烧瓶内，之后将几粒碘加入从而发生格氏反应，做降温处理后将四氢呋喃溶剂制作格氏试剂，其中这些四氢呋喃来自剩余化合物（14）；在低温条件下，将无水四氢呋喃和硼酸三甲脂混合，然后将混合液滴入；最终在正常室温条件完成化学反应，经过处理后3,4,5-三氟苯硼酸产生。在氮气保护的条件下，2-溴苯胺以及化合物会在水和甲苯中溶解，然后将配合物类的催化剂（含

14、有Pd）以及缚酸剂碳酸钾加进去，随后在一定温度条件完成化学反应，经过处理后3,4,5-三氟-2-联苯胺产生。第二条路线：在室温条件下，一边搅拌一边在浓乙酸和3,4,5-三氟苯胺的溶液中加入浓盐酸，等到冷却后再边搅拌边将亚硝酸溶液加入；之后将溶液过滤出来，再次做冷却处理，随后将二水合氯化锡滴入，预冷溶液的过程在浓盐酸中进行；将沉淀物进行过滤，使用盐处理过滤后的物质，最终产生3,4,5-三氟苯肼（19）。将二氧化锰以及化合物（19）在乙腈中溶解，然后在室温条件下将乙腈与苯胺的混合溶液滴入进去，直至反应完成，经过处理3,4,5-三氟-2-联苯胺，用英文表示为3,4,5-trifluoro-2-ben

15、zidine,即化合物（16）。将第一条路线和第二条路线通过对比发现，步骤最少的就是路线二。路线二通过重氮化反应产生化合物3,4,5-三氟苯肼，但是受反应条件的局限，重氮化反应一直没有较高的收率，除此之外，操作该反应时会存在危险性。在制作3,4,5-三氟苯肼的过程中，由于产生的副反应比例比较大，所以致使收率比较低，但是廉价易得的原料，较少的实验仪器需要，较低的危险性，比较适于放大反应。而第一条路线采取的是格氏反应，不仅这种反应的收率低，而且反应发生过程中的产物也不易处理，除此之外催化剂的价格也是昂贵的。综上所诉，路线二比较适合合成路线的参考。14研究意义经过多年的发展后，我国作为农业大国的身份

16、依然没有变，农民仍然很多，而农业作为我国国民经济的基础对我国经济的可持续发展至关重要，农药的产生和问世使得农作物的产量大大增加，作物成活率得到有效提升。在成为世贸组织成员之后，我国各行各业均追求科技创新，将科技创新作为行业发展的动力，对于农药而言，研发低残留、高效以及绿色经济型的具有国家专利的农药就是实现科技创新。磺酰脲类除草剂的除草效果是其他除草剂的几倍之多，少量该除草剂的使用就能达到很好的除草效果，人们通常称它是最具经济型除草剂。除此之外，该除草剂不仅低毒性、低药性，而且还能够配合其它物质制作复配制剂。目前，农药市场中技术最先进、药效最强、竞争力最大的一种杀菌剂就是琥珀酸脱氢酶抑制剂类，是

17、目前市场中占有率最高的一种杀菌剂。这种杀菌剂的作用机制近期被科研人员彻底攻破，其中氟唑菌酰胺是这类杀菌剂中性价比最高的产品，凭借其良好的质量优势和低廉的价格得到了广泛应用。氟唑菌酰胺生产的专利权现仅有巴斯夫公司拥有，目前，该产品的研发和制造仍存在局限性，能够生产该产品的公司十分稀有。这类杀菌剂本身杀菌效率高、针对多种细菌都有效且产品本身不会对环境造成污染，主要是因为该类杀菌剂可以对植被产生特殊的作用，使用这类农药处理的植被，其叶片的蜡质层中可蕴藏残余农药，后期重新被释放使用，加之该类农药的渗透性较强，使得该产品使用的效果更持久和明显。存在于植被叶片中的氟唑菌酰胺可随着植被营养输送被各部位吸收传

18、导，随着植物的生长，在其各个生长阶段均起到保护作用，尤其是正在植物处于幼苗期间，其保护效果更佳显著74_78。但该产品在现有的国内市场中尚未实现量化生产，因此，研究氟唑菌酰胺的合成技术将对社会发展有着重要意义，并且将带来巨大的经济收益。1.5本章小结我国作为世界上人口最多的国家，高效安全的农药是至关重要的。近年来，增长率明显升高的农药就包括了琥珀酸脱氢酶抑制剂杀菌剂，这类产品中氟唑菌酰胺又是杀菌效率最高性价比最高、适用范围最广泛的产品之一尤，其是近年来关于其复配产品的研发比例上升增，加了该类产品防治谱和应用作物范围使，其成为市场中首屈一指的产品。本章借助相关文献的研究内容找到了其不同的合成路线

19、，并通过对比确定了最合适的合成路线。第二章中间体的制备2.1实验药品及仪器2.1.1实验药品3,4,5三氟苯胺，浓盐酸，冰醋酸，亚硝酸钠，氯化亚锡，苯胺，乙酸乙酯，氢氧化钠，二氧化锰，乙腈，乙酸乙酯。2.1.2实验仪器烧杯（250mL、500mL）、250mL三颈瓶、磁力搅拌器、磁子、量筒（10mL、20mL、50mL）、水浴锅、磨口温度计、磨口塞、磨口漏斗、玻璃棒、分液漏斗、500mL抽滤瓶、100mL三颈瓶、磨口温度计、恒压滴液漏斗、球形冷凝管、5mL量杯、水浴锅、500mL抽滤瓶、布氏漏斗、玻璃棒、电子天平、旋转蒸发仪、超声仪、100ml烧瓶、薄层色谱板，展开缸，254nm紫外灯、真空泵

20、、500ml抽滤瓶、柱层析、玻璃棒、玻璃试管、。3,4,5-三氟氯化重氮苯的合成2.2.1仪器与试剂仪器：100mL三颈瓶、恒压滴液漏斗、磁力搅拌机、磁子、磨口温度计、球形冷凝管、20mL量筒、5mL量杯、水浴锅、500mL抽滤瓶、布氏漏斗、玻璃棒、电子天平、磨口漏斗。主要试剂：试剂名称用量密度（g/cm3）分子量（g/mol）性状3，4，5-三氟苯胺2g1.409147.10无色至淡黄色结晶体浓盐酸20mL1.17936.46无色液体，挥发为白雾（盐酸小液滴）冰醋酸5mL1.05060.05无色液体亚硝酸钠0.9g2.2g69.00白色或微带淡黄色斜方晶系结晶或粉末2.2.2实验操作主要的配

21、件有温度计以及100ml的恒压滴液漏斗，在三颈瓶放进2g的3,4,5的三氟苯胺，在进行相关的搅拌之后，放进20ml的浓盐酸，5ml的冰酸醋，之后使用冰盐浴的方式进行冷冻，将其到达一5C以下，进而能够得到呈现灰色状态的浑浊液。随后在里面放进5ml的含有0.9g亚硝酸钠的水溶液，并注意使得其温度在零度以下，可以在添加时候稍微提高一点温度。溶液从灰色浑浊液逐渐变澄清，颜色逐渐变黄再变为深褐色。滴毕，内温0C反应40min，过滤，得深褐色滤液，滤液0C保存备用。3,4,5-三氟苯肼的合成3.3.1仪器与试剂仪器：烧杯（250mL、500mL）、250mL三颈瓶、磁力搅拌器、磁子、量筒（10mL、20m

22、L、50mL）、水浴锅、磨口温度计、磨口塞、磨口漏斗、玻璃棒、分液漏斗、500mL抽滤瓶、布氏漏斗主要试剂：试剂名称用量密度（g/cm3）分子量(g/mol)性状氯化亚锡6.6g3.95189.60白色晶体浓盐酸10mL1.17936.46无色液体，挥发为白雾（盐酸小液滴）乙酸乙酯50mL0.90288.11无色透明液体，有刺激性气味氢氧化钠45g2.13040.00白色固体3.3.2实验操作将SnCl6.6g溶于10ml浓盐酸中（溶解性较差，有些微不溶），在冰浴条件下将其2滴加至3.1.2所得滤液中，控制内温不超过0C,溶液由酒红色变为黄色，且有大量黄色沉淀析出。滴加完毕后于5C左右搅拌反应

23、30min。反应过后，过滤，得滤饼，用50ml乙酸乙酯溶解后，用氢氧化钠水溶液（以45gNaOH溶于500ml水配制）洗涤（20ml3），取乙酸乙酯层，干燥浓缩得产物1.2g，收率75%。3,4,5-三氟-2-氨基联苯的合成2.4.1仪器与试剂仪器：磁力搅拌器、磁子、旋转蒸发仪、超声仪、恒压滴液漏斗、100ml烧瓶、薄层色谱板，展开缸，254nm紫外灯、真空泵、布氏漏斗、500ml抽滤瓶、柱层析、玻璃棒、玻璃试管、量筒、电子天平。主要试剂：试剂名称用量密度（g/cm3）分子量(g/mol)性状三氟苯肼（自制）1g-162.11-MnO22.6g5.0286.94黑色粉末苯胺6ml1.0293.

24、13无色液体乙腈15ml0.7941.05无色透明液体乙酸乙酯少量无色透明液体2.4.2实验操作在100ml烧瓶中加入MnO（2.6g）和6ml苯胺，再加入15ml乙腈室温搅拌得浆状物。2将lg三氟苯肼溶于20ml乙腈中（溶解性较差，需超声助溶），缓慢滴入至上述浆状物中，确保滴加时间在30min-1h。滴毕，室温反应，每半小时点板观察反应进度，三氟苯肼点消失时停止反应（约需3h），过滤回收二氧化锰，滤饼用少量乙酸乙酯洗涤，滤液旋蒸出溶剂后柱层析（乙酸乙酯:石油醚=1:5），得产物0.59g，收率43%。2.5本章小结这条路线合成3,4,5-三氟-2-氨基联苯的合成，有它的有点也有它的缺点，重氮

25、化反应的收率一直不高的原因就是使用了重氮化反应，由于其反应条件的的限制，3,4,5-三氟苯肼的产率较低。而且该反应的操作要接触强酸等物质具有一定的危险性。而且第三步反应3,4,5-三氟-2-联苯胺这步反应副反应所占比例大导致收率低，而且二氧化锰原料价格较高经济效益不高，更主要的是反应过程中温度难以控制易导致实验失败，但是经过多次实验，调整各步反应的原料配比还有反应时间以及反应温度等条件，确定最适宜的反应条件。根据处理得到的各步反应产物的情况总结出最佳的处理提纯方法。最终确定副产物少、经济效益高，收率高的工艺条件合成路线依照相关的实验研究分析，对于氟唑菌酰胺的合成工作主要存在四个办法，其各有各的

26、长处与不足，在进行比对选择以后，本次实验所借鉴的原料合成办法是借助3,4,5三氟苯胺来进行3,4,5-三氟-2-氨基联苯的。使用这种办法需要搭建的步骤比较容易，且操作简单，同时也有着比较高的产率。这一种从经济角度考虑，是非常方便进行大批量的投入生产的。为了进一步确定每一个步骤最佳的反应效果，需要针对原料的配比的选择、反应所需要的时间以及温度要求进行反复的调整。之后就实验而得到的产物，尽可能使用不同方式来进行提纯，详细记录下每一个数据分析，借由数据分析的办法，得出能够实现极高的收率，但较少的副产物的方式。在用3,4,5-三氟苯胺进行反应合成3,4,5-三氟氯化重氮苯中，根据对比实验发现，温度在这

27、步反应中至关重要，需要保持在零摄氏度以下，而且滤液必须零摄氏度保存，温度过高会造成副产物增加，产率降低。在合成3,4,5-三氟-2，-氨基联苯的合成时，采用了二氧化锰作为催化剂，根据点板来确定反应物是否反应完全来确定有没有明显的副反应发生，二氧化锰过量并不能使反应转化率提高，发现二氧化锰的量在2.6g时它的转化率最高，从而确定了催化剂的用量。这样减小了副产物，而且还使目标产物的总收率变高了，适用于大规模工业化。第三步反应用点板和确定反应物是否反应完全，产物用红外光谱，核磁共振氢谱进行了结构表征，最后确定中间体的结构。本章基本完成了氟唑菌酰胺的合成研究任务。通过对中间体的合成工艺的探讨，不仅熟悉

28、了一些基本的合成反应操作，而且对氟唑菌酰胺的制备工艺和结构关系有了一定的了解。第三章中间体表征3.1红外吸收光谱(IR)频率为4000-625cm-i束光照射物质时，被照射物质的分子将吸收一部分相应的光能,转变为分子的振动和转动能量，使分子固有的振动和转动能级跃迁到较高的能级，光谱上即出现吸收谱带。通常以波长(um)或波数(cm-】)为横坐标，吸收度A或百分透过率为纵坐标。将这种吸收情况以吸收曲线的形式记录下来，得到该物质的红外吸收光谱(infraredabsarptivnspectra)，简称红外光谱(infraredspectra,IR)值是表示被检测物质分子在某波段对辐射光的吸收性能，为

29、谱带绝对强度的标度.100,吸收谱带很强(vs)=100-200强吸收谱带(S)=10-1=10-20中强吸收谱带(m)=10-1弱吸收谱带(w)1吸收谱带很弱(vw)3.1.1谱图解析的一般程序红外光谱解析，其是将化学结构与光谱研究进行充分结合的方式，通过对集团频率以及影响因素的分析，结合指认谱带归属的相关数据，进而能够得到化合物的结构，与一般的光谱分析法不同的是，其能够在分析的时候借助相关的经验，其主要的方法为：了解样品的来源。了解样品的来源、背景，测定其熔点或沸点，经元素分析，相对分子质量测定，推出分子式，计算不饱和数，这些数据都能提供一定的结构信息。检查谱图质量。注意制样方法对谱图的影

30、响，排除制样过程中由于引人水分、Ca、硅胶等可能出现的“假谱带”，注意识别倍频、和频提供的信息及其对基频的干扰。考察1350cm-】以上基团振动频率区的特征谱带。这些特征谱带大多源于键的伸缩振动吸收，容易指认其归属，再与其他频率区的相关谱带进行对照，可以推断分子结构类型和存在的相应官能团。例如，在1800-1700cm-1出现应为Vc=o特征谱带，若为醛基，一般在2695-2800cm-1会同时出现相关的Fermi共振双谱带;如认定是醛基则要检查在1300-1050cm-1有无强的Vc-o-c吸收。重点考察指纹区的相关谱带，特别注意1000-1250cm-1的，c-o谱带和1000-650cm

31、-1可能出现的不饱和CH面外变形振动吸收谱带，与其泛频吸收2000-1660cm-1)结合起来分析，确定烯键和芳香环的取代类型。确定以官能团为主的结构单元，比较简单的分子也可能写出结构式。谱带之所以产生位移的情况在于其不同的问题。针对化合物的实验研究分析，假如是酮类的化合物，Vc=0谱带存在低于1700cm-1状态时候，那么就有a，B-不饱和酮、芳香酮或裁基作用于氢键形成。但是如果其吸收是大于1720cm-1的情况，那么就是裁基的a-位，其通过强吸电子代替了基，或者是有张力的结构，比如五元环及其以下的环酮。通常来说，就甲基的对称变形振动的吸收普带来说，是在1375cm-1上下有较弱的表现，如这

32、个谱带出现在1370cm-1以下，而且强度增强为中等吸收，可能推测为与基相联的甲基，而出现在1400cm-1以上的甲基对称变形振动谱带则应估计甲基与氮或氧相连。对归属不明确的谱带应试探改变测试方法，或与化学反应相配合，反复考察求得确证。如含经基，可改用石腊糊法或配成CC玩稀溶液测试，亦可用氖代法观察，田变为的位移。为证实装基，可形成盐，观察离子吸收谱带。(7与标准谱图核对。红外光谱是很复杂的，一般化合物结构很难仅凭红外光谱来确宁。多常要与已知标样的谱图或标准谱图核对，与指纹区的谱带是非常关键的核对。3.1.2实际解析步骤:分子式确定可以由MS单独测定，也可以MS结合PC(元素分析仪)测定不饱和

33、度计算OT=-+-+1式中:n为分子中四价原子的数目；y为分子中一价原子的数目；z为分子中三价原子的数目。对有机碱的盐和季按盐类的不饱和数的计算，应将其相应的酸或卤代烷减去再行计算。(4)官能团和骨架识别65-岂員七65-岂員七UISOEU60-e55-504000350030002500200015001000500Wavcnunibcrstcm1）3.2质谱分析法（MS）质谱分析的原理：使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。利用电场和磁场使发生相反的速度色散一一离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量

34、相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，将它们分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。3.2.1质谱解析的一般程序分子离子峰确定分子质量考察合理性：cl的天然丰度cl35：cl37=3:l，有单个cl时，M：M+2=3：1有双个cl时，M：M+2:m+4=9:6：1Br的天然丰度Br72：Br73=1:1，有单个Br时，M：M+1=1：1有双个Br时M：M+1:m+2=1：2：1S的天然丰度S32：S34

35、=4.42%，有单个S时，M：M+2=96：4，约为5%。C，N，O,H同位素天然丰度很低，只有M+1峰度很低。利用低分辨质谱的同位素丰度估算分子式（1）Cl,Br,S的确定，有单个cl时，M：M+2=3：1有双个cl时，M：M+2:m+4=9:6：1,有单个Br时，M：M+1=1：1有双个Br时M：M+1:m+2=1：2：1有单个S时，M：M+2=96：4,约为5%。2）碳、氮、氧、氮元素的含量的估算如分子中只含有C,H,D,N,F,P,I时，c.H,o,N元素的同位素对M+1的贡献理论上可按下式精确地计算廣诚-广巩侖）5爲云）+何后式中:x，y，z，w分别为C,H,D,N的数目；c，h，o

36、，o，n分别为的相曲,2比。17，018，诫12对天然丰度。但由于测量上的误差，降低了精确算的价值。实际应用时可采取简单的计算方法:13C对M+1的贡献1.1X15N对M+1的贡献0.38w13C对M+2的贡献1.21X2/20018O对M+2的贡献0.2z在判断分子式是否合理而决定取舍时，可以根据“原子价总数规律”选择:有机化合物中，若氢原子以外的原子的原子价总和是偶数，氢原子数就是偶数;氢原子以外原子的原子价总和是奇数，氢原子的总数也为奇数。因此，分子中增加1个一价原子如卤素)，则烃基中应少1个氢原子，增加1个三价原子，则烃基就增加1个氢原子。计算不饱和数UN=n-+-+122式中:n为分

37、子中四价原子的数目；y为分子中一价原子的数目；z为分子中三价原子的数目。对有机碱的盐和季按盐类的不饱和数的计算，应将其相应的酸或卤代烷减去再行计算。谱图全貌的特点统观质谱棒图的全貌，注意分子离子峰的相对丰度和谱图全貌特点，可提供分子的稳定性和结构类型的信息。考察低质量端的离子高质量端离子分析结合分析低质量端离子碎片有助于推断分子的骨架结构。考察高质量端的离子高质量端的离子碎片主要反映分子骨架结构上的取代基、官能团的性质，该区域内的碎片离子即使丰度很小，对结构的推定也可能是很有用的。需要指出的是，有些功能团受分子整体结构影响，并不呈现其特征断裂离子，此时应注意参考红外光谱，例如长链梭酸观察不到M

38、-17(OH)和M-45COOH3离子。对亚稳离于和特征峰的分析一般结构简单的有机化合物，通过对质谱低质量端和高质量端离子碎片的考察，已大体能够推测其裂解途径，提供推断结构的必要条件。对结构复杂的化合物有时还要研究中部质量区的碎片离子及其与高质量端和低质量端的关系，特别要注意处于中部质量区的特征峰和亚稳峰。推断结构对一般有机化合物的质谱，通过如上对质谱的考察，灵活运用裂解规律，一步一步地将碎片的局部结构合理地组合起来，可以推出工作结构，然后写出主要裂解过程的断裂机制，或查阅载有一定裂解机制的文献，了解同一类型化合物的裂解过程。一个正确的裂解方式不仅能在质谱上找到相应质量的碎片离子，而且其相应丰

39、度也是合理的。在分析过程中出现矛盾时，有必要返回到原来的步骤，提出另一种工作结构，甚至怀疑所推算的分子式有无问题。+Scan(0.338min)LZK-FL.dSubtractx102+Scan(0.338min)LZK-FL.dSubtractx1021.251.21.151.11.05224.)68960.950.90.850.80.750.70.650.60.550.50.450.40.350.30.250.20.150.10.050150200250300350400450500550600650700750800850900950Counts(%)vs.Mas3.3核磁共振谱（NMR

40、）磁性原子核，比如H和C在恒定磁场中，只和特定频率的射频场作用。共振频率，原子核吸收的能量以及信号强度与磁场强度成正比。比方说，在场强为21特斯拉的磁场中,质子的共振频率为900MHz。尽管其他磁性核在此场强下拥有不同的共振频率，但人们通常把21特斯拉和900MHz频率进行直接对应。化学位移在一个分子中，各个质子的化学环境有所不同，或多或少的受到周边原子或原子团的屏蔽效应的影响，因此它们的共振频率也不同，从而导致在核磁共振波谱上，各个质子的吸收峰出现在不同的位置上。但这种差异并不大，难以精确测量其绝对值，因此人们将化学位移设成一个无量纲的相对值，即：某一物质吸收峰的频率与标准质子吸收峰频率之间

41、的差异称为该物质的化学位移，常用符号5表示，单位为ppm。而在实际应用中，四甲基硅烷常被作为参照物透过不同质子的化学位移，人们可以得出这些质子所处的化学环境，从而得出该分子的结构信息，这种过程称之为“解谱”。比如对于乙醇分子，具有三种不同化学环境的质子，即：甲基、亚甲基和羟基。在其H谱图上，可以看到3个特有的峰信号各自处于特定的化学位移，其中位于lppm的峰信号对应甲基，位于4ppm的信号对应亚甲基，位于23ppm之间的信号对应羟基，其具体化学位移值和采用的NMR溶剂有关。另外，从峰信号的强度可以得出相对应的质子数量，比如乙醇分子中的甲基拥有3个质子，亚甲基拥有2个质子,在谱图上，对应的甲基和

42、亚甲基峰强度比为3：2。现代的分析软件可以协助人们通过分析峰信号，从而得出究竟有几个质子形成了此信号。这种方法称作“积分”，即通过计算面积(不单单是高度，还有峰宽度)来得出相关质子数目。但必须指出的是，这种计算方法仅适用于最简单的一维谱，对于更复杂的谱图，比如C谱，其积分还与原子核的弛豫速率和偶极耦合常数相关，而这些常常被人误解。因此,用积分法来解析复杂核磁谱图是相当困难的。峰的裂分强度比单重1双重1:1三重1:2:1四重1:3:3:1五重1:4:6:4:1六重1:5:10:10:5:1七重1:6:15:20:15:6:1在一维谱图上，除峰信号数量，峰信号强度之外，还有一个有助于解析分子结构的

43、信息，即磁性原子核之间的J-耦合。这种耦合来源于临近磁性原子核的不同自旋状态数的相互作用，这种相互作用会改变原子核自旋在外磁场中进动的能级分布状况，造成能级的裂分，进而造成NMR谱图中的信号峰形状发生劈裂，信号峰的劈裂状态可以得出分子内各原子和官能团之间的连接方式，以及临近的磁性核数目。两个相邻的氢核之间的耦合遵循一定的规则，n个氢核将把相邻磁性核信号峰劈裂成n+1个多重峰，并且这n+1个多重峰之间的强度关系依照杨辉三角形规则。例如，乙醇分子中的甲基峰与相邻的亚甲基耦合，呈三重峰状，三重峰之间的强度比为1：2：1。不过如果一个氢核同时与两个不同性质的氢核进行耦合，则不会得到三重峰，而是得到双双

44、重峰(dd)。要注意的是，如果两个磁性核之间相隔3个化学键以上，耦合就变得十分微弱，以至于不会出现峰的劈裂，但在芳烃和脂环类化合物中三键距离以上的长程耦合通常可以得到较复杂的劈裂峰3.3.1谱图解析的一般程序对全未知的有机化合物结构鉴定，应首先测定相对分子质量，元素组成，得到分子式，计算其不饱和数。根据化合物性质，提出绘图要求溶剂、扫描宽度、积分、放大部分等，得到谱图应该检查质量，如标准物信号位置、信噪比、基线和样品纯度情况。若遇峰很钝、裂分不显、基线不平衡情况应采取措施(处理样品，调试仪器等)加以改善。根据积分曲线表示的各组峰面积积分比，并以孤立的甲基或亚甲基峰为标准，计算各组峰所代表的相对

45、氢核数目。由化学位移识别各组峰所代表氢核的性质，如芳氢、烯氢、饱和碳一氢等，对活泼氢可用重水交换给以证实，结合积分比，估计可能存在的官能团，对有些简单化合物的结构甚至可作初步判断。根据化学位移，自旋分裂和偶合常数，详细分析分子中各结构单元的关系，用一级近似，解析一级类型图谱。解析时要注意有无以下情况，以免出错:虚假远程偶合、假象简单图谱、分子的对称性、动力学现象;个别峰重叠严重，应作加宽、放大图;怀疑可能有假象简单图谱或化学位移巧合者，可以改变溶剂或改变浓度重新画图。研究自旋分裂和偶合常数，有助于了解分子内的键合情况和空间关系，为氢谱解析的主要内容。(6)一张谱图经常有一级类型部分和高级图谱部

46、分，可以由易到难，逐步解析。对高级图谱。应根据图谱特点识别自旋系统，测量和计算化学位移和偶合常数，画出图解。多重峰解析有困难时，可借助于溶剂效应、双照射或添加位移试剂等，以简化谱图。(7)由上述程序得到的结构信息，画出合理的结构式(有时不止一个)工作结构(8)用经验公式或类比方法考查工作结构的全部H的QJ值，证明判断正确，或由几种可能的结构式中挑选最合理的一个。实际解析步骤:分子式确定可以由MS单独测定，也可以MS结合PC(元素分析仪)测定不饱和度计算OT=w-+-+l22式中:n为分子中四价原子的数目；y为分子中一价原子的数目；z为分子中三价原子的数目。对有机碱的盐和季按盐类的不饱和数的计算

47、，应将其相应的酸或卤代烷减去再行计算。旧化学位移和结构的关系核磁共振信号移向高场的称为屏蔽作用(shieldingeffect),引起信号移向低场的称为去屏蔽作用(deshieldingeffect)6600I-21CKF2000-1900-1500-IMO-1100-IfHXl=400寸6600I-21CKF2000-1900-1500-IMO-1100-IfHXl=400寸严ezgz号c-ct-w-if严严mcLimUaI匕力tr-t心gzr-r-T-=2严：F吒甲讦*g唱一八l7一宀-结构解析数据如下：化合物IRMSNMR化合物4v3460,N-H3360cm-1,varom1600,1

48、52&1492cm-1M+H+=224.068965(ppm):67.32-7.34(m,2H,arom),7.07(t,J=6Hz,1H,arom),7.00(d,J=6Hz,1H,arom),6.74(d,J=6Hz,1H,arom),6.62(t,J=6Hz,1H,arom),5.03(s,2H,NH)0由高分辨分子量为224.06896，为M+H+峰，氢质量为1.008,推出分子式为C12H8F3N不饱和度为8由核磁共振氢谱可知，4.5-5.5ppm为芳香胺的出峰区，s峰。其余均为苯环区出峰,共十个碳，考虑二联苯结构，根据积分来看，7.33ppm为2，为苯环上的对称位。F的旋磁比为1/2，可根据，7.33ppm处的dd峰得知两个H处于联苯的邻位或者间位，根据估值运算可知如果是间位应该位于6.33ppm左右，因为苯环的诱导效应更强，故排除。由7.00ppm和6.75ppm的d峰和7.07以及6.62的t峰，且积分均为1，可知另一个苯环为邻位双取代。红外中游离N-H振动在3460cm-1，而3360cm-1为氨基缔合峰，进一步验证了氨基的存在。1600,1528，1492为芳环出峰，1242为C-F键的振动。3.4本章小结本章主要对上一章的产物用红外，质谱，核磁等手段做了表征，以及对谱图做了分析。由高分辨分子量为224.06896，为M+H