分子内氢键——Ⅴ.N-甲基-2-邻羟基芳香基苯并咪唑的合成及分子内氢键

本文报道N-甲基取代邻羟基芳香基苯并咪唑的合成,并研究了此类螯合剂的分子内氢键的性质。在合成N-甲基芳香基苯并咪唑或芳香基苯并咪唑过程中进行的N-甲基化时,随着(?)NH基N上的电荷密度增加和取代基空间位阻的增大,产率急剧下降。羟基的化学位移,离解常数和HMO计算均表明2-(邻羟基芳香基)-苯并咪唑、(口恶)唑、噻唑等化合物均具有较弱的分子内氢键。由于五员共轭环的生成,内氢键强度与结构之间的规律性很差。这与前文~[7]关于邻苯基偶氮芳香酚和2(-邻羟基苯基)喹啉的结果不同。     

3-(N-取代苯基-2-乙酰胺基)硫基-4-N-取代邻羟苯基亚胺基-5-甲基-1,2,4-三唑类化合物的合成及生物活性研究

以对称二氨基硫脲为原料,与冰醋酸反应生成5-甲基-4-氨基-1,2,4-三唑-3-硫酮(1);在弱酸性条件下,1与取代水杨醛反应生成席夫碱中间体5-甲基-4-(N-取代邻羟苯基)亚胺基-1,2,4-三唑-3-硫酮(2a～2c);最后在碱性条件下分别与N-取代苯基-2-氯乙酰胺发生烷基化反应生成15种未见报道的目标化合物3-(N-取代苯基-2-乙酰胺基)硫基-4-(N-取代邻羟苯基)亚胺基-5-甲基-1,2,4-三唑(3a～3o),其结构经IR,1H NMR,13C NMR确证.初步生物测试表明,质量分数为0.01%时,3a～3o对白色念珠菌的抑菌率均达90%以上,具有很强的抑菌活性;对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率达80%以上,具有较强的抑菌活性.     

分子内氢键——Ⅲ.2-(邻羟基苯基)喹啉及其类似物的结构和内氢键

本文通过紫外光谱、~1H核磁共振谱、质谱和HMO计算,研究了2-(邻羟基苯基)喹啉及其类似物的结构和内氢键,并估算出1-(邻羟基苯基)异喹啉的苯酚环和异喹啉环间的扭转角约70°,2-(邻羟基苯基)-8-甲氧基喹啉具三中心氢键性质。从内氢键强度与给予原子的电荷密度及内氢键稳定化能有近似的线性关系,说明2-(邻羟基苯基)喹啉的pK_a值特别高是由于它具有强的内氢键。8位氢的位阻对配合物的生成有重要影响。     

水杨酰苯胺衍生物分子内电荷/质子转移荧光

将苯甲酰苯胺(BA)类电荷转移(CT)反应基团耦合到具有激发态分子内质子转移(ESIPT)反应通道的水杨酸(SA)分子中,设计合成了苯胺对/间位取代的水杨酰苯胺及其羟基甲基化衍生物邻甲氧基苯甲酰苯胺,考察了环己烷、乙醚、乙腈和甲醇中两类水杨酰苯胺衍生物吸收光谱和荧光光谱的溶剂效应和取代基效应.结果表明,水杨酰苯胺的荧光为SA-型质子转移(PT)荧光,对取代基的依赖性较小;当电子给体苯胺基的给电子能力提高时,如N-甲基水杨酰苯胺分子,其荧光为BA-型CT荧光.而羟基甲基化后的衍生物邻甲氧基苯甲酰苯胺则表现出与BA类似的荧光光谱特性,具有明显的取代基效应.认为水杨酰苯胺衍生物的激发态存在着相互竞争的BA-型CT和SA-型PT通道,二者可经苯胺基上取代基的电子效应调控.     

取代基对1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺氢键复合物中氢键强度的影响

使用密度泛函理论B3LYP方法和二阶微扰理论MP2方法对由1-甲基尿嘧啶与N-甲基乙酰胺所形成的氢键复合物中的氢键强度进行了理论研究, 探讨了不同取代基取代氢键受体分子1-甲基尿嘧啶中的氢原子对氢键强度的影响和氢键的协同性. 研究表明: 供电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)缩短, 氢键强度增强; 吸电子取代基使N－H…O＝C氢键键长r(H…O)伸长, 氢键强度减弱. 自然键轨道(NBO)分析表明: 供电子基团使参与形成氢键的氢原子的正电荷增加, 使氧原子的负电荷增加, 使质子供体和受体分子间的电荷转移量增多; 吸电子基团则相反. 供电子基团使N－H…O＝C氢键中氧原子的孤对电子轨道n(O)对N－H的反键轨道σ^*(N－H)的二阶相互作用稳定化能增强, 吸电子基团使这种二阶相互作用稳定化能减弱. 取代基对与其相近的N－H…O＝C氢键影响更大.     

2-芳基(烷基)-苯并咪唑-1-乙酰腙衍生物的合成及抗肿瘤活性研究

在2-取代苯并咪唑环上引入酰腙基团,合成了一系列含有苯并咪唑环的酰腙衍生物(c1-18),采用IR,1H NMR和MS对其结构进行了表征,采用MTT法对目标物抑制4种癌细胞增殖活性进行了测试。其中N-(2,4-二羟基苯亚甲基)-2-[2-(2,4-二氯苯基)-1H-苯并咪唑-1-基]乙酰腙(c2)和N-(2-羟基苯甲烯基)-2-[2-(4-硝基苯基)-1H-苯并咪唑-1-基]乙酰腙(c10)对所测试的肿瘤细胞均表现出明显的抑制活性(IC50=2-21μM)。     

溶剂效应和取代基效应对2-(2-氨基苯基)苯并噻唑光谱性质及激发态分子内质子转移的影响

合成了多种2-(2-氨基苯基)苯并噻唑(APBT)氨基氢原子被供电子及吸电子基团取代的衍生物, 并用紫外光谱﹑荧光光谱等方法和密度泛函理论(DFT)计算研究了溶剂效应和取代基效应对衍生物的光谱性质及激发态分子内质子转移(ESIPT)的影响规律. 结果表明, 相比于非极性溶剂环己烷, 随溶剂极性的增加及APBT-溶剂分子间氢键的形成, APBT的紫外-可见最大吸收峰和荧光最大发射峰均发生了一定程度的红移, 并对APBT的ESIPT产生了影响. 在APBT分子的氨基氮原子上引入不同的吸电子或斥电子取代基, 对氮原子的电荷性质有较大的影响. 在环己烷溶剂中, 甲基取代后的APBT仅有单重荧光发射峰, 体系未发生ESIPT过程; 而COCH₂Cl等吸电子基团能促进APBT的ESIPT, 其荧光发射光谱出现了明显的双重峰, 表明体系发生了激发态分子内质子转移反应. 量子化学的理论计算较好地验证了光谱实验结果.     

以二苯甲酮为端基的第一代树状取代酞菁锌的合成

4-甲基二苯甲酮经N-溴代丁二酰亚胺溴代制得4-溴甲基二苯甲酮(1);1与3,5-二羟基苯甲醇反应合成了外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲醇(2);2与4-硝基邻苯二甲腈缩合制得外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子4-[3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲氧基]邻苯二甲腈(3);3经"液相法"环合生成外围带有二苯甲酮取代基的第一代树枝状分子取代的酞菁锌配合物——四[3,5-二(二苯甲酮-4-甲氧基)苯甲氧基]锌酞菁[ZnPc(C35H27O5)4],其结构经UV,1HNMR,IR和MS表征。     

N-取代苯基-N′-[6-(2-甲基苯并噻唑)基]脲类化合物的合成

以 2 -甲基苯并噻唑和取代苯胺为原料 ,合成了 7个 N-取代苯基 -N′-[6-( 2 -甲基苯并噻唑 )基 ]脲类新化合物 ,产率分别为 82 .0 % ,88.5% ,87.0 % ,90 .5% ,91 .0 % ,83.5%和 85.0 %。其结构经元素分析、IR和1 H NMR确定。     

2/3-取代硫基-5-邻羟基苯基唑类化合物的合成及抑菌活性

根据生物活性叠加原理,将"邻羟基苯基"和"唑类杂环"分子片断合理组合,设计合成了三个系列12种新型2/3-取代硫基-5-邻羟基苯基唑类化合物5a～7d.水杨酸甲酯在乙醇中与水合肼反应生成水杨酰肼,水杨酰肼与二硫化碳或硫氰酸铵和盐酸反应,生成5-邻羟基苯基-1,3,4-噁二唑-2-硫酮(2),5-邻羟基苯基-1,3,4-噻二唑-2-硫酮(3)和5-邻羟基苯基-4H-1,2,4-三唑-3-硫酮(4),最后在碱性条件下与(取代)卤代苯乙酮发生烷基化反应生成目标化合物.目标化合物的结构经1HNMR,IR和元素分析等表征确认.抑菌测试表明,质量浓度为0.01%时,对白色念珠菌、大肠杆菌的抑菌率高达92%以上,具有强抑菌活性;对金黄色葡萄球菌抑菌率高达82%以上,具有较强的抑菌活性;这表明目标化合物对不同菌株具有广谱抑菌活性,是一类极具潜力的抗真菌、抗革兰氏阴性菌化合物.构效分析表明,苯乙酮环上取代基的类型对化合物抑菌活性有重要影响,引入Cl,Br等卤原子,能显著增强化合物的抑菌活性,而引入CH3供电基团,能降低其抑菌活性.     

不对称β-二酮分子内氢键及酮-烯醇互变异构的~1H NMR研究

研究了一系列二芳甲酰甲烷化合物在不同溶剂中的分子内氢键及酮-烯醇互变异构平衡。δ_(OH)和lgK与取代基常数(σ)之间均有良好的线性关系存在。+I和+R取代基使分子内氢键增强,而使烯醇式含量降低。     

取代苯酚中共振增强的分子内氢键

根据晶体结构资料，计算了59个邻位取代苯酚中分子内氢键的几何．在STO－3G水平上计算了一些分子中原子部分电荷．结果表明，酚基氧与苯环上碳之间的键长，酚基上氢原子的部分电荷，酚基所在位置处的苯环环内角与取代苯酚的酸常数pKa均有近似线性关系，当邻位上存在硝基或羰基时，内氢键由于共振而得到显著的增强，据此可说明这一类酚的显著酸性     

N-取代苯基-N''''-(1-甲基-3-乙基-4-氯-5-吡唑甲酰基)(硫)脲的合成及其杀螨活性

利用活性结构拼接原理,将高效杀螨剂吡螨胺分子的吡唑环部分引入酰基(硫)脲化合物的分子中,合成了6个新的N-取代苯基-N'-(1-甲基-3-乙基-4-氯-5-吡唑甲酰基)脲(2a～2f)和6个新的N-取代苯基-N'-(1-甲基-3-乙基-4-氯-5-吡唑甲酰基)硫脲(3a～3f),收率44%～89%.2和3的结构经1H NMR,IR和元素分析表征.用叶片浸液法测定了2和3对红蜘蛛的毒杀作用,初步实验结果表明它们有一定的杀螨活性.     

1-芳基-2-丙酮的合成研究

以芳香胺为原料, 经重氮化和改进的Meerwein芳基取代反应, 合成了一系列的1-芳基-2-丙酮, 其中1-(3,5-二三氟甲基苯基)-2-丙酮是一个新化合物. 改进后的方法简化了合成步骤, 提高了收率, 可方便地用于在苯环上具有不同取代基的芳基丙酮的合成.     

一种半受阻酚类抗氧剂中间体的合成及抗氧化性能研究

采用2-甲基-6-叔丁基苯酚和丙烯酸甲酯为原料,通过迈克尔加成反应合成半受阻酚类抗氧剂中间体β-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯.条件优化实验确定该抗氧剂中间体的最佳合成工艺条件为:2-甲基-6-叔丁基苯酚与丙烯酸甲酯物质的量之比为1∶1.1,催化剂KOH与2-甲基-6-叔丁基苯酚的物质的量比为1∶10,丙烯酸甲酯滴加温度为90℃,丙烯酸甲酯滴加时间为30 min,反应温度为130℃,反应时间为5 h.在此条件下,半受阻酚类抗氧剂中间体β-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯的收率大于70%,熔程41.6℃~44.0℃.IR和1H NMR证实所合成目标产物的化学结构与其理论结构相一致.DPPH法测定半受阻酚类抗氧剂中间体清除自由基的性能,并与全受阻酚类抗氧剂中间体β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯进行对比.结果表明,由于邻位取代基的不对称效应,使得空间位阻较小的不对称抗氧剂中间体β-(3-甲基-5-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸甲酯清除DPPH·的活性高于邻位取代基空间位阻较大的对称抗氧剂中间体清除DPPH·的活性.     

内氢键对芳环~(13)C化学位移的影响

本文讨论水杨醛、邻——基苯乙酮及2——基雌甾化合物的分子内氢键对芳环~13C化学位移的影响。采用量子化学CNDO/2方法,计算取代芳烃各原子的净电荷,从碳原子的净电荷与化学位移的对应关系进一步论证了此种影响.首次得到形成内氢键的甲甲基、乙乙基及及基对所在碳的取代基增量的校正值,经校正后化学位移的计算值与实测值很好符合。     

三步缩合法合成2-苯基-1-羟基联三苯叉

以邻羟基苯乙酮为原料,与N,N-二甲基甲酰胺-二甲基缩醛(DMF-DMA)分子间缩合合成(E)-3-二甲氨基-1-(2'-羟基苯基)-1-丙烯酮中间体(2);中间体2与1,3-二苯基丙酮在以DMF为溶剂,K2CO3存在下发生缩合反应生成4'-苯基-2,3'-羟基-1,1':2',1'-三联苯类化合物(3);化合物3以乙腈-1%HCl(V∶V=1∶1)为溶剂,汞灯500 W照射分子内脱水关环合成2-苯基-1-羟基联三苯叉类化合物(4).三步缩合法合成2-苯基-1-羟基联三苯叉具有操作简单、无需氧化剂与催化剂、原子利用率高等优点.采用FT-IR,1H NMR,13C NMR和HRMS对化合物3和4进行了表征.     

3-羟基-2-萘甲酰胺基苯基硫脲激发态分子内质子转移阴离子荧光传感

设计合成了受体分子3-羟基-2-萘甲酰胺基苯基硫脲（1a）,考察了乙腈溶液中其吸收光谱和荧光光谱对阴离子的响应.红外光谱和核磁共振实验显示,1a酚羟基OH与邻位羰基O之间的分子内氢键强度较弱,乙腈溶液中仅发射短波长的正常荧光.阴离子存在时,其正常荧光猝灭,同时于长波长处出现激发态分子内质子转移（ESIPT）荧光.基于核磁滴定、荧光光谱和模型化合物对照实验结果提出了1a与阴离子的氢键结合模式和荧光传感机理.     

2-(2-巯苯基)苯并噁唑分子内质子转移取代基电子效应的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G(d,p)和TDB3LYP/6-31++G(d,p)//CIS/6-31G(d,p)水平上研究了2-(2-巯苯基)苯并噁唑及其衍生物基态和激发态分子内质子转移现象,并探讨取代基电子效应对分子内质子转移的影响,研究结果表明,在基态时,硫醇式异构体为优势构象,供电子取代基使基态分子内正向质子转移能垒(烯醇式→酮式)升高;而吸电子取代基则可降低能垒,有利于基态分子内质子转移并有助于硫酮式异构体的稳定.在激发态时,硫酮式结构为优势构象,所研究的2-(2-巯苯基)苯并噁唑化合物及衍生物均可以发生无能垒或低能垒(≤1.5kJ/mol)的激发态分子内质子转移.巯苯基部分是激发态失活的主要活性部分,供电子基团有利于激发态的质子转移,吸电子基团使激发态跃迁困难,不利于激发态的质子转移.     

1-(2-羟基苯甲酰基)-3-甲基-4-取代苯腙基-吡唑啉酮及其中间体的合成、表征及抑菌活性

依据生物活性叠加原理,将邻羟苯基、吡唑啉酮、苯腙基团进行合理组合,构建并合成了2-取代苯腙基-3-(2-羟基苯甲酰腙基)-丁酸乙酯(3a～3f)和1-(2-羟基苯甲酰基)-3-甲基-4-取代苯腙基-吡唑啉酮(4a～4f)两类、共计12种化合物,其中8种化合物未见报道,12种化合物的抑菌活性均未见报道.以芳胺为原料,经重氮化、与乙酰乙酸乙酯反应,与水杨酰肼缩合制得3a～3f,3a～3f经分子内关环制得4a～4f,化合物的结构经IR,1HNMR,元素分析等证实.生物活性测试表明,质量浓度为0.01%时,化合物3b,3c对大肠杆菌的抑菌率高达100%,具有很强的抑菌活性;化合物3a～3f对白色念珠菌、金黄色葡萄球菌的抑菌率均达70%以上,具有较强的抑菌活性;化合物4a～4f对白色念珠菌、大肠杆菌的抑菌率均接近或达到100%,具有很强的抑菌活性,对金黄色葡萄球菌的抑菌率均达78%以上,具有较强抑菌活性;与3a～3f相比,形成吡唑啉酮环后的化合物4a～4f的抗菌活性更高.