3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的合成與表征

潘會(huì)賓

(商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院公共基礎(chǔ)教學(xué)部，陜西商洛726000)

酰腙化合物是由酰肼與酮或醛縮合而成的一類(lèi)Schiff堿化合物，它不僅具有酰肼化合物良好的化學(xué)特性，而且還具有能夠降低酰肼結(jié)構(gòu)中由于－NH2基的存在而對(duì)生物機(jī)體造成毒性的特點(diǎn)。與此同時(shí)，作為一種特殊的Schiff堿，酰腙化合物由于具有配位能力強(qiáng)、配位形式多樣和生物藥理活性良好等特性，在農(nóng)藥、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用［1－7］。由于酰腙化合物表現(xiàn)出較強(qiáng)的配位能力以及良好的生物活性，研究人員往往將其作為配體，目前選擇其與過(guò)渡金屬或稀土金屬合成配合物已成為人們研究的熱點(diǎn)［8－13］。筆者利用3－吡啶甲醛與4－甲氧基苯甲酰肼的縮合反應(yīng)，合成了一種新型的3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙，通過(guò)紅外光譜、薄層色譜分析對(duì)其進(jìn)行了表征，探討原料配比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)酰腙收率的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

1.1.1 主要試劑

無(wú)水乙醇(分析純，天津市天力化學(xué)試劑);4－甲氧基苯甲酰肼(分析純，國(guó)藥集團(tuán));3－吡啶甲醛(分析純，國(guó)藥集團(tuán))。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

電熱鼓風(fēng)干燥箱(202－1－AB，上海一恒科學(xué)儀器有限公司);電子天平(TP－214，丹佛儀器(北京)有限公司);顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀(X－5，北京泰光儀器有限公司);循環(huán)水式多用真空泵(HSB－III，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司);旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(R系列，上海申生科技有限公司);集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(DF－101S，鞏義予華儀器有限責(zé)任公司);傅里葉變換紅外光譜儀(380 FT－IR，尼高力公司)。

1.2 3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的合成

3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙是由3－吡啶甲醛與4－甲氧基苯甲酰肼經(jīng)過(guò)脫水縮合而形成的一種新的酰腙化合物，其合成路線如圖1所示。

圖1 3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的合成路線圖

稱(chēng)取0.75g 3－吡啶甲醛(7mmol)和0.83g 4－甲氧基苯甲酰肼(5mmol)分別溶解在10ml無(wú)水乙醇中。然后將酰肼溶液轉(zhuǎn)入250ml的圓底燒瓶?jī)?nèi)，在油浴中使其完全溶解。待回流穩(wěn)定后用恒壓漏斗逐滴加入3－吡啶甲醛，觀察回流速度，通過(guò)調(diào)節(jié)溫度至逐滴的回流速度，滴加結(jié)束后取下恒壓漏斗，當(dāng)溫度調(diào)節(jié)到溫度65℃時(shí)以每秒1滴的速度平穩(wěn)回流。通過(guò)采用薄層色譜分析法最終確定反應(yīng)時(shí)間為4h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上旋蒸，調(diào)節(jié)水溫為45℃，旋蒸至沒(méi)有液體滴出，瓶?jī)?nèi)剩余白色粉末，結(jié)束旋蒸，取出產(chǎn)物，放入三頸瓶中，再向三頸瓶?jī)?nèi)加入10ml無(wú)水乙醇并放入磁子在65℃油浴鍋回流，至完全溶解后倒入小燒杯中，用保鮮膜封口，扎幾個(gè)小孔，靜止于陰涼處，半天后有白色晶體析出。

2 結(jié)果與討論

2.1 薄層色譜分析法

薄層色譜分析法是快速分離和定性分析少量物質(zhì)的一種重要的色譜分析方法，最典型的是在玻璃板上均勻鋪上一薄層吸附劑，制成薄層板，然后用毛細(xì)管進(jìn)行點(diǎn)樣分析。由于分離是在薄層板上進(jìn)行，故稱(chēng)為薄層色譜。

3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙與4－甲氧基苯甲酰肼在紫外分光儀下的展開(kāi)效果圖如圖2所示，其中展開(kāi)劑為三氯甲烷－甲醇混合物(體積比為3:1)。在合成3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的過(guò)程中，采用薄層色譜分析法來(lái)確定反應(yīng)時(shí)間，具體方法是從3－吡啶甲醛滴加結(jié)束開(kāi)始計(jì)時(shí)，每0.5h用硅膠的薄層板點(diǎn)樣分析。將4－甲氧基苯甲酰肼溶解在無(wú)水乙醇中，在硅膠的薄層板距下端1cm處用鉛筆畫(huà)線，用毛細(xì)管分別從兩種溶液取樣，點(diǎn)在線上的左右兩側(cè)，放到三氯甲烷－甲醇的展開(kāi)劑溶液中，待溶液浸至薄板3/4處，拿出吹干，放到紫外燈下觀察。當(dāng)4－甲氧基苯甲酰肼在薄層板出現(xiàn)的點(diǎn)和3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙出現(xiàn)的點(diǎn)不在同一條直線上時(shí)，即為反應(yīng)時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)時(shí)間為4h。通過(guò)分析，3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙明顯與4－甲氧基苯甲酰肼不在同一條直線上，說(shuō)明兩種物質(zhì)的比移值不同，即反應(yīng)物已全部反應(yīng)，生成的物質(zhì)為新物質(zhì)，選擇的提純方法有效，產(chǎn)物較純。

圖2 酰腙與酰肼的展開(kāi)效果圖

2.2 紅外光譜表征

以溴化鉀為壓片，4－甲氧基苯甲酰肼和3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙在400cm－1～4000cm－1紅外區(qū)域范圍內(nèi)分別測(cè)定了其紅外光譜，大致紅外光譜圖如圖3和圖4所示。從3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的紅外光譜圖中可以看出，在波峰為3000 cm－1處出現(xiàn)了比較尖銳的峰，此峰是由于N－C形成引起的，此酰腙化合物中的另外一個(gè)特征基團(tuán)C=O在1604cm－1處出現(xiàn)了明顯的伸縮振動(dòng)，在1516cm－1處出現(xiàn)了C=N雙鍵的伸縮振動(dòng)，這與對(duì)甲氧基苯甲酰肼紅外光譜圖中相關(guān)官能團(tuán)的吸收峰值有明顯的差別，由此可以推測(cè)化合物為3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙化合物。

圖3 4－甲氧基苯甲酰肼的紅外光譜圖

圖4 3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的紅外光譜圖

2.3 原料配比對(duì)合成的探索

反應(yīng)原料配比對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的產(chǎn)量的影響如表1所示，考慮到酰肼價(jià)值昂貴，故采取3－吡啶甲醛過(guò)量的原則進(jìn)行探索。具體方法是選定4－甲氧基苯甲酰肼的物質(zhì)的量為5mmol不變，然后改變3－吡啶甲醛的物質(zhì)的量。當(dāng)3－吡啶甲醛物質(zhì)的量為5mmol和6mmol時(shí)，產(chǎn)物產(chǎn)率較低，分別為61.32%和67.55%，而當(dāng)其物質(zhì)的量為7mmol、8mmol、9mmol時(shí)產(chǎn)率較高，達(dá)到85.60%左右，為節(jié)約用量選擇7mmol的量。

表1 反應(yīng)原料配比對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙的產(chǎn)量的影響

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)合成的探索

反應(yīng)時(shí)間對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙合成的影響如表2所示，該實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)原料比一定。由每0.5h硅膠的薄層板點(diǎn)樣分析可知，反應(yīng)在第4h后，反應(yīng)液中4－甲氧基苯甲酰肼反應(yīng)完全，3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙產(chǎn)率純度較高。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙合成的影響

2.5 反應(yīng)溫度對(duì)合成的探索

反應(yīng)溫度對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙合成的影響如表3所示。當(dāng)反應(yīng)溫度為50℃時(shí)，4－甲氧基苯甲酰腙在140℃有部分融化，說(shuō)明產(chǎn)物不純，反應(yīng)溫度還不夠。從以上幾個(gè)熔程可知，在65℃時(shí)產(chǎn)物純度最高。

表3 反應(yīng)溫度對(duì)3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙合成的影響

3 結(jié)論

本文在油浴回流條件下，通過(guò)3－吡啶甲醛與對(duì)甲氧基苯甲酰肼的縮合反應(yīng)，得到3－吡啶甲醛－4－甲氧基苯甲酰腙，并對(duì)其進(jìn)行了薄層色譜分析、紅外光譜分析。薄層色譜分析表明所合成的酰腙化合物純度較高，而紅外光譜分析表明產(chǎn)物與原料的相關(guān)官能團(tuán)吸收峰值有明顯的差別。同時(shí)還對(duì)該實(shí)驗(yàn)中影響合成的因素進(jìn)行探索，通過(guò)原料配比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)酰腙收率影響的研究表明，在溫度為65℃的回流條件下，3－吡啶甲醛與對(duì)甲氧基苯甲酰肼物質(zhì)的量比為7:5，反應(yīng)時(shí)間為4h時(shí)，酰腙收率可達(dá)到85.66%，為后續(xù)的研究和應(yīng)用提供參考。

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