人教版《有机化学基础》教科书中几个问题的探讨

2007年由人民教育出版社出版的(第2版)高中化学教科书重视理论联系实际,关注与化学有关的科学技术、社会经济和生态环境的协调发展,是一本对学生实施素质教育的好教材[1].为了使教材发挥更大作用,特提出书中有关问题与广大教师研讨.     

关于Cahn-Ingold-Prelog顺序规则的讨论

简述了使用Cahn-Ingold-Prelog顺序规则时学生易出的错误,Cahn-Ingold-Prelog顺序规则的修改补充规定及Cahn-Ingold-Prelog顺序规则的不足之处,提出了用氧化数法弥补这一不足的新方法。     

吡唑并[2,3-c]吡喃酮衍生物的一锅法熔融合成

在无溶剂条件下,以双分子的β-酮酸酯和取代肼为原料进行升温熔融反应,经一锅法合成了15种不同取代的吡唑并[2,3-c]吡喃酮类化合物(4a~4o).化合物4a~4o的结构经红外光谱(IR)、核磁共振波谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)确证.该方法克服了传统合成方法中溶剂对环境造成的污染及分步合成的不便,收率可达40%~85%.该方法具有无溶剂参与、条件温和、收率高及操作简便等优点,符合绿色化学和节约型经济理念.研究了反应速度、产率与取代基的关系;利用超高液相色谱-高分辨质谱联用(UPLC-HRMS)仪检测跟踪反应,发现并确定了新的中间体C,据此提出了一种新的反应机理.此外,中间体C含有四元环结构,并以稳定的形式存在,此类中间体的发现为制备四取代的环丁烷类化合物提供了新思路.     

5-溴-2-羟基苯甲酰基取代芳醛腙的合成、表征及抑菌活性

以水杨酸甲酯为原料,先经溴化反应制得5-溴水杨酸甲酯,再经肼解反应制得5-溴-2-羟基苯甲酰肼,再与取代芳香醛缩合反应,制得7种5-溴-2-羟基苯甲酰基取代芳醛腙,其中3种为新化合物. 化合物的结构经IR、1H NMR、MS与元素分析测试技术表征确证. 抑菌测试表明,该类化合物对不同菌株的抑菌活性具有明显的选择性;在质量浓度为0.05%时,上述化合物对白色念珠菌、枯草芽孢杆菌的抑菌率高达100%,具有强抑菌活性,是一类极具潜力的抗真菌、抗革兰氏阳性菌的化合物. 5-溴-2-羟基苯基-3′,5′-二溴-2-羟基苯甲醛腙的抗菌活性接近广谱高效杀菌剂三氯生. 构效分析表明,化合物的抑菌活性与Ar环及其取代基性质有关,引入呋喃环、Ar环邻、对位引入-OH、-OCH_3等供电基容易导致化合物抑菌活性降低,Ar环的间位引入Cl、Br等卤素原子能够提高化合物的抑菌活性.     

N-取代苯基-卤代邻羟基苄胺的合成、表征及抑菌活性

通过卤代水杨醛与取代芳胺缩合、NaBH4还原, 合成了15种N-取代苯基-卤代邻羟基苄胺化合物, 其中14种未见报道. 化合物的结构经IR, 1H NMR, MS与元素分析表征确证. 抑菌测试表明, 在质量浓度为0.05%时, 化合物对白色念珠菌的抑菌率高达100%, 具有强抑菌活性, 对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有一定的抑菌活性. 该类化合物对不同菌株的抑菌活性具有明显的选择性和特异性, 是一类极具潜力的抗真菌化合物. 构效分析表明, 胺基苯环上取代基的类型对化合物抑菌活性有重要影响, 引入F, Cl等卤原子, 能显著增强化合物的抑菌活性, 而引入NO2, OCH3等强吸、供电基团, 能显著降低其抑菌活性; 邻羟基苯环上引入卤原子的类型和数量对化合物抑菌活性有一定影响, 5-溴代化合物比5-氯代化合物、3,5-二溴代化合物对大肠杆菌的抑菌活性更高.     

一种含氧供电基团的染料合成及其光伏性能

以对溴苯酚为原料,经碘丁烷的烷基化后,与硼酸三甲酯反应生成对丁氧基苯硼酸.环戊二噻吩经N-溴代丁二酰亚胺(NBS)的溴化和Vilsmeier-Haack反应,再与对丁氧基苯硼酸偶联、氰基乙酸缩合,生成目标化合物环戊二噻吩基光敏染料(L1).该化合物是一种以含氧基团为给体,环戊二噻吩作为共轭桥的有机染料,将其制备成有机染料敏化太阳能电池,在AM 1.5,100 mW/cm2的光强下,电池的单色光的光电转换效率(IPCE)值达到62%,开路电压(Voc)为535mV,短路电流密度(Jsc)为6.4mA·cm-2,填充因子(FF)为0.60,总光电转换效率为2.1%.     

1,4-硼氮杂芳烃在中国的研究进展

稠环芳烃及其衍生物在有机光电材料领域具有广泛应用,杂原子掺杂可有效调节稠环芳烃的物理化学性质.硼氮杂芳烃是稠环芳烃的重要成员.基于硼原子和氮原子的相对位置,硼氮杂芳烃可以分为三种异构体:1,2-硼氮杂芳烃、1,3-硼氮杂芳烃和1,4-硼氮杂芳烃,由于合成上的困难,1,3-硼氮杂芳烃的研究相对较少.近年来,得益于1,4-硼氮杂芳烃在多重共振热活化延迟荧光材料方面潜力的发掘,1,4-硼氮杂芳烃在国内外都取得了飞速发展.我国有机化学及材料化学领域的学者们积极参与并推动了1,4-硼氮杂芳烃的快速发展,在1,4-硼氮杂芳烃的结构开发和应用拓展方面开展了一系列原创性的工作,取得了瞩目的成绩.以1,4-硼氮芳烃的结构作为线索,按照杂原子二元掺杂(B/N)骨架和三元掺杂(X/B/N)骨架分别进行论述,综述了1,4-硼氮杂芳烃的合成发展历史和应用研究拓展,最后对硼氮杂芳烃领域的未来发展与应用进行了展望.     

新型1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑类化合物的合成、抗菌活性及与FabⅠ作用的分子模拟

以3-芳基/烷基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑为原料,经过环化和糖化反应,设计合成了10个未见报道的化合物3-芳基/烷基-6-S-2',3',4',6'-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-1,2,4-三唑并[3,4-b]-1,3,4-噻二唑(3a~3j),其结构经核磁共振波谱、高分辨质谱和红外光谱确认.生物活性测试表明,所有化合物均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念株菌表现出一定的抗菌活性,其中化合物3c对4种测试菌株的最小抑菌浓度(MIC)最低,且接近于氟康唑的参照数据,具有较强的抗菌活性.利用Auto Dock 4.0程序研究了目标化合物3a~3j与大肠杆菌FabⅠ受体蛋白分子的相互作用和结合自由能变化规律.     

单晶MgO纳米带的生长特性和发光性能

本文采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法(DC Arc Plasma Jet CVD),在氢气和氩气的高温等离子体作用下直接分解硝酸镁,在Mo衬底上制备了单晶MgO纳米带,并采用SEM、TEM及XRD等测试手段进行了形貌与结构表征,研究了生长时间对MgO纳米带形貌的影响。结果表明,生长时间为0.5 min时,生长出顶部带有Mo纳米颗粒的"蝌蚪状"MgO纳米带,而整个纳米结构被较多的非晶MgO覆盖;当生长时间增加到2 min时,顶部的Mo纳米颗粒几乎脱落,同时长出若干个纳米带,形成"树枝状";生长时间进一步增加到5 min时,形成完整的"带状",其宽度约30~50 nm;而生长时间达到12 min时,纳米带又转变为"棒状"。机理分析表明,Mo催化VLS生长模式和VS生长模式共同作用下生长了MgO纳米带。另外,通过FTIR谱结合PL谱分析了缺陷及其引起的光致发光性能。由于MgO纳米带存在低配位氧离子(OLC2-)空位等结构缺陷,具有紫蓝发光特性,而随着生长时间的增加,结构缺陷变少,随之紫蓝发射峰强度变弱。本文首次采用该方法制备了单晶MgO纳米带,该方法工艺简单,生长速率快,是非常经济、有效和环境友好的方法。     

新型5-甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮类化合物的合成及抗菌活性研究

利用生物活性叠加原理,以4-氨基-5-甲基-1,2,4-三唑-3-硫酮为原料,设计合成了15个未见报道的化合物2-N-2′,3′,4′,6′-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-4-N-取代苯基亚胺基-5-甲基-1,2,4-三唑(2a～2e),4-N-取代苄基氨基-5-甲基-1,2,4-三唑(3a～3e)和2-N-2′,3′,4′,6′-四-O-乙酰基-β-D-吡喃葡萄糖基-4-N-取代苄基氨基-5-甲基-1,2,4-三唑(4a～4e).其结构经IR,1H NMR,13C NMR和元素分析确认.生物活性测试表明,所有化合物均表现出一定的抑菌活性,尤其是化合物4b对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为8μg/mL,明显优于市售抗菌药物氟康唑,表现出较强的抗细菌活性;同时,与三氯生相比,所有化合物对白色念珠菌的最小抑菌浓度(MIC)均小于或等于32μg/mL,亦表现出较好的抗真菌活性.