对吡啶四唑异丙酸的制备与应用

　　摘 要

　　五元芳杂环化合物中的四唑拥有独特的性质和结构，含氮量高且富电子。四唑特殊的结构使四唑类化合物在农学、医学、材料学等众多领域中都有广泛的应用，近年来更是化学领域中热门的研究对象之一。本论文以4-氰基吡啶为原料与叠氮化钠发生3+2环加成反应合成对吡啶四唑，将生成的对吡啶四唑与2-溴丙酸乙酯反应，制备对吡啶四唑异丙酸乙酯，再在碱性条件下利用水解反应将对吡啶四唑异丙酸乙酯水解成对吡啶四唑异丙酸。利用傅里叶红外光谱仪和核磁共振波谱仪对制备出的产物对吡啶四唑异丙酸进行表征和分析。

　　关键词 ：    四唑 对吡啶四唑异丙酸 合成。

　　Abstract

　　The  tetrazole  in  the  pentabasic  heterocyclic  compounds  has  unique  feature  and  structure,  highnitrogen  content  and  rich  electron.  Tetrazole  compounds  are  widely  applied  in  agriculture,medicine, material science and etc. It has been one of the hottest research objects of chemistry inrecent years. 4-cyanopyridine was taken as raw material, p-pyridine tetrazolium was synthesizedby the 3+2 cycloaddition reaction with sodium azide. 2-bromopropanoic acid ethyl ester reactedwith the generated p-pyridine tetrazolium to prepare p-pyridine tetrazolium isopropyl acid ethylester. The ester was hydrolyzed to acid by applying hydrolysis reaction in alkalinous condition toobtain  the  p-pyridine  tetrazolium  isopropyl  acid.  The  prepared p-pyridine  tetrazolium isopropylacid was represented and analyzed through the application of infrared spectroscopy and H1-NMRSpectroscopy.

　　Keywords :  　Tetrazole, P-Pyridine Tetrazolium Isopropyl Acid, Synthesize。

　　一、 前言

　　1.1、四唑类化合物的概述。

　　在一个不饱和的五元杂环化合物中，如果它拥有若干个氮原子，那么则称其为氮唑类化合物。根据不饱和杂环中含有的氮原子个数又可以将其分为单氮唑[1]，双氮唑[2]，三氮唑[3]（见图-1）和四氮唑。

　　四唑（Tetrazoles）是指一个含有四个氮原子且不饱和的五元芳香杂环化合物，化学式CN4H2。四唑在杂环芳香化合物中具有着特殊的地位，因其多氮且不饱和的特点，使其具备了富电子的平面结构特征，富电子的特性加固了整个五元环的共轭大π键，所以四唑环的热稳定性要优于其他含氮化合物。到目前为止，四唑环已经成为含氮量最高并且可以稳定存在的一种平面式结构。四唑的生成条件比较苛刻，在自然条件中几乎不存在，目前已知的四唑及其衍生物都是由人工合成。按照氢原子在四唑环上的分布大致可以分为3种结构，分别是1H-四唑、2H-四唑和5H-四唑[4]（见图-2）。

　　下面简单介绍一下1H-四唑（Ⅰ）和2H-四唑（Ⅱ）的立体结构和它们的键长参数，详见表-1：

　　首次制备四唑，是用无水叠氮酸和氢氰酸加压条件下混合反应[5]。在酸性条件下，亚硝酸钠与氨基胍混合反应生成5-氨基四唑，生成的产物5-氨基四唑再与亚硝酸作用得重氮盐，在乙醇的还原作用下制备得到四唑（见图-3）。

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　　1.2、四唑类化合物的应用.

　　1.2.1、 在农业方面的应用，

　　1.2.2、在医药方面的应用.

　　1.2.3、 在材料方面的应用.

　　1.2.4、在配合物方面的应用.

　　1.3、四唑类化合物的合成

　　1.3.1、 叠氮化物与腈类化合物环化.

　　1.3.2 、叠氮化物与胺类化合物环化.

　　1.3.3 、叠氮化物与酰胺类化合物环化.

　　1.3.4、 其他方法制备四唑化合物

　　1.4 、本论文的研究的方向与方式

　　二、对吡啶四唑异丙酸的合成与表征

　　2.1、主要实验仪器和原料.

　　2.1.1、实验中主要使用的仪器.

　　2.1.2、反应原料与原料的各类性质

　　2.2、对吡啶四唑异丙酸乙酯的生成

　　2.2.1、以4-氰基吡啶为基础合成对吡啶四哩...

　　2.2.2、对吡啶四唑异丙酸乙酯的合成

　　2.2.3、对吡啶四唑异丙酸的制备

　　三、实验结果与讨论

　　3.1、对吡啶四唑的红外图谱分析.

　　3.2、对吡啶四唑异丙酸乙酯的红外图谱分析，

　　3.3、对吡啶四唑异丙酸的红外图谱分析.

　　3.4、对吡啶四唑异丙酸的核磁共振氢谱图分析.

　　四、 结论

　　通过阅读和总结大量的文献与资料，本论文顺利地将叠氮化钠，4-氰基吡啶等物质作为原料来进行3+2环加成反应合成对吡啶四唑，并使用对吡啶四唑和2-溴丙酸乙酯成功制备出对吡啶四唑异丙酸。对产物进行进一步表征之后，根据点板的结果，红外光谱谱图与核磁共振氢谱图的数据分析，所制备的化合物正是目标产物对吡啶四唑异丙酸。

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