光引发剂9-PA的合成实验研究,生物化学论文

光引发剂9-PA的合成实验研究,生物化学论文吖啶类化合物是大环共轭体系，具有刚性平面构造，荧光性能极强，是一类良好的荧光试剂，具有良好的生物活性，广泛应用于化学分析及抗菌、抗疟、驱虫、抗癌等药物领域.9-苯基吖啶〔简称9-PA〕当前主要应用于光聚合领域，可作为光聚合体系中的光引发剂使用，可以以作为增感剂引发光引发剂进行光聚合。9-苯基吖啶作为光引发剂，是UV光固化体系的重要组成部分，它使配方体系在光源照射下，低聚物和活性稀释剂迅速发生交联固化反响，是光固化速率和光固化程度的重要决定因素之一.其作为增感剂，在吸收光能后能发生光物理经过至它的某一激发态后，发生分子内或分子间能量转移，传递至另一分子〔单体或引发剂〕产生初级活性种〔一般是自由基〕.在这类能量转移机理中，增感剂本身并不消耗或者改变构造，因而，增感剂能够看作是光化学反响的催化剂，其作用在于提高光化学反响的量子效应.9-苯基吖啶传统合成道路是伯恩特森法,根据文献[7]方式方法，以二苯胺为原料，在氯化锌和85%磷酸组成的复合催化剂的催化作用下，直接与苯甲酸或取代苯甲酸反响，生产9-苯基吖啶及某些吖啶类化合物。该法由于在高温以及多聚磷酸条件下反响，对反响釜有很大的腐蚀作用，并且产生大量的锌盐固体废渣，对环境有一定的污染。根据文献[8]方式方法，微波法是以二苯胺和苯甲酸为原料，研磨后与催化剂氯化锌混合置于微波炉中高火加热，反响结束用乙酸乙酯将反响物溶解，静置分层后将有机层冷冻析晶，可得到9-苯基吖啶。该方式方法利用微波辐射进行反响，合成9-苯基吖啶，并对后处理方式进行了改良。但微波反响在反响经过中存在微波造成原料升华、碳化；氯化锌作为催化剂有很强的吸水性，容易影响催化效果等缺陷，很难实现工业化生产。本课题提供了一条新的制备方式方法，以N-苯基邻氨基苯甲酸为起始原料，在酸性条件下生成吖啶酮，同时使用溴苯与镁反响生成格氏试剂，再将吖啶酮与格氏试剂反响生成9-苯基-9-羟基吖啶，最后经复原得到9-苯基吖啶。由于在第二步反响中需使用格氏试剂，导致反响条件较为严格，但避免了高温反响，以及金属催化剂的使用。通过对影响产品合成的主要因素的考察，以期为9-苯基吖啶的合成提供帮助和参考。1实验部分1.1主要仪器与试剂DRX500型核磁共振仪〔德国Bruker公司〕;GC-2018型气相色谱仪、LC-10ATVP液相色谱仪、LCMS-2020液质联用仪〔日本岛津公司〕.浓硫酸、甲苯、发烟硫酸、乙醇〔工业级，含量均99.0%〕;N-苯基邻氨基苯甲酸、多聚磷酸、溴苯、镁条、四氢呋喃、乙醚、乙酸、醋酐、碘化钾、次亚磷酸钠均为分析纯。1.2产物分析色谱条件实验采用液相分析，均通过面积归一法得出各物质的纯度。液相色谱：Shim-packCLC-ODS6.0mm150mm5m、1.0mL/min流速、柱温25℃、流动相：90%甲醇，检测波长254nm.1.3合成方式方法1.3.1吖啶酮的制备【1】将15gN-苯基邻氨基苯甲酸参加250mL四口烧瓶中，缓慢参加60mL已在60℃加热15min的多聚磷酸作为溶剂，油浴加热至95℃开场搅拌，反响3h后停止搅拌，静置冷却。待反响液冷却完全后倒入热水中，再缓慢滴加10%NaHCO3溶液，调节反响液至中性，抽滤后水洗枯燥得淡黄色产品，收率89.2%.1HNMR〔DMSO,400MHz〕,：7.23~7.27〔t,2H,ArH〕;7.53~7.55〔d,2H,ArH〕;7.71~7.73〔d,2H,ArH〕;8.22~8.24〔t,2H,ArH〕;11.73〔s,1H,-NH-〕.MS,m/z:196[M+1]+.1.3.29-羟基-9-苯基吖啶〔1〕的制备【2】将镁带打磨光亮，除去外表氧化膜，剪成屑状，向反响器中通入氩气，赶走空气后投入5.3g镁屑，参加40mL四氢呋喃和一粒碘，氩气保卫下缓慢滴加12g溴苯与20mL四氢呋喃混合溶液，微微振荡或适当加热反响液引发反响，反响采用冰水浴，温度控制在0~5℃。搅拌10min左右，碘的颜色逐步消失，待镁屑反响完全，将生成的格氏试剂用滴管吸出置入滴液漏斗密封冷藏备用。将10g吖啶酮和50mL四氢呋喃参加四口烧瓶，升温至60℃，搅拌至吖啶酮大部分溶于四氢呋喃，降温至30℃再缓慢滴加格氏试剂，反响1h后停止搅拌。反响结束加大量的水除去四氢呋喃，再用二氯甲烷萃取，静置分液后将有机相旋蒸，所得固体用石油醚重洗涤后抽真空烘干，收率65%.1HNMR〔CDCl3,400MHz〕,：1.72〔s,1H,-OH〕;6.59~7.41〔m,13H,ArH〕.MS,m/z:274[M+1]+.1.3.39-苯基吖啶的制备【3】将10g化合物1参加反响瓶中，参加80mL乙醇为溶剂，升温至75~80℃开场搅拌，分批参加10g碘化钾和20g次亚磷酸钠，加完后继续反响4h.反应结束后将产品滤出，加入5%NaHCO3溶液水洗，调节pH至中性，过滤出产品后烘干，产品用甲苯重结晶后抽真空烘干，收率91.5%.1HNMR〔DMSO,400MHz〕,：7.49~7.68〔m,9H,ArH〕;7.84~7.86〔t,2H,ArH〕;8.21~8.24〔d,2H,ArH〕.MS,m/z:256[M+1]+.2结果与讨论2.1吖啶酮的制备2.1.1溶剂的选择在吖啶酮制备经过中，以强酸作为催化剂，原料N-苯基邻氨基苯甲酸的羧基在酸性条件下与邻位的苯环发生亲电加成、脱水反响。考虑到反响温度较高，使用氯苯、硝基苯等具有苯环构造的溶剂有可能同羧基反响，直接选择高沸点强酸作为溶剂。因而考察了不同溶剂对N-苯基邻氨基苯甲酸环合反响的影响，15.0g原料、50mL溶剂，95℃反响3h,实验结果见表1.【表1】从表1中的数据能够看出：不同强酸催化效果有明显差距，以多聚磷酸为溶剂时收率较高。使用浓硫酸为溶剂时反响液粘稠，浓硫酸容易与未反响的原料成盐导致搅拌困难，少量原料反响不完全。使用发烟硫酸因有反响水生成而剧烈放热，导致温度不易控制，产品发生磺化反响，副产物增加，产品纯度降低，同时后处理消耗更多NaHCO3.综合考虑产品纯度及收率，选多聚磷酸为最佳溶剂。2.1.2溶剂用量的选择由于多聚磷酸在室温下为无色透明的黏稠状液体，需在60℃左右加热至有一定流动性才能作为溶剂。因而考察了以多聚磷酸为催化剂，15.0g原料，95℃反响3h,溶剂用量对反响的影响，实验结果见表2.【表2】从表2中的数据能够看出：在溶剂用量为60、70、80mL时，收率和纯度基本一致。溶剂用量为50mL时，固然原料反响完全，但产品颜色较深。随着溶剂用量增加，收率与纯度并无明显变化，后处理时反而会增加NaHCO3用量。综合考虑，选60mL多聚磷酸为最佳溶剂用量。2.2化合物1的制备2.2.1投料比对反响的影响在格氏试剂制备经过中，通常首选乙醚为溶剂，由于其易挥发，在反响液上层构成蒸汽保卫层，隔绝易与格氏试剂反响的水蒸气、二氧化碳等。但在本反响中吖啶酮在四氢呋喃的溶解度高于乙醚，因而选择四氢呋喃为溶剂。10g原料吖啶酮、12g溴苯、5.3g镁屑，30℃反响1h,不同投料比对反响的影响见表3.【表3】从表3中的数据能够看出：随着投料比增加，收率有所提高，纯度变化并不显着，在溴苯、镁、吖啶酮的物质的量比为2.0∶2.0∶1.0时收率及纯度最高。由于反响经过中有少量水蒸气以及吖啶酮氨基的活泼氢的存在，因而格氏试剂用量需大于吖啶酮用量，避免副反响消耗较多的格氏试剂导致吖啶酮反响不完全。反响结束有部分原料残留可通过有机溶剂萃取，抽真空烘干除去。综合考虑原料用量、产品收率及纯度，选择1.5∶1.5∶1.0为最佳投料比。2.39-苯基吖啶的制备2.3.1溶剂的选择在复原体系中，通常使用极性质子性溶剂，有利于复原反响进行。因而考察了甲苯、醋酐、乙酸、乙醇4种溶剂，次亚磷酸钠为复原剂，碘化钾为催化剂，10g原料，反响温度75~80℃，反响4h,不同溶剂对反响的影响见表4.【表4】从表4中的数据能够看出：质子性溶剂的复原效果优于非质子性溶剂，以乙酸及乙醇为溶剂的收率及纯度均高于以醋酐及甲苯为溶剂的反响。以甲苯为溶剂时反响不完全，有部分原料残留，后处理时需屡次重结晶。乙酸由于其酸性较强，易与9-苯基吖啶生成季铵盐，需使用碱猝灭，增加后处理难度。综合比照，选择乙醇为最佳溶剂。3结论3.1以N-苯基邻氨基苯甲酸为原料，多聚磷酸为溶剂合成吖啶酮。实验结果表示清楚：反响溶剂对反响影响较大，在高温条件下，多聚磷酸作为溶剂有利于吖啶酮的合成。3.2化合物1的合成需在氩气保卫条件下进行，溴苯、镁、吖啶酮物质的量比为1.5∶1.5∶1.0,30℃反响1h,收率65%,纯度98%.3.3次亚磷酸钠为复原剂，乙醇为溶剂，回流反响4h合成9-苯基吖啶，收率91.5%,纯度98%.以下为参考文献：[1]严正权，刘传芳。吖啶类化合物化学发光机理的研究和应用[J].安徽化工，2005,136〔4〕:5-7.[2]金养智。辐射固化技术与电子信息产业[J].信息记录材料，2006,7〔1〕:43-46.[3]吕延晓。辐射固化的全球产业化与市场动态〔