希夫碱的合成方法
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希夫碱(Schiff-base)简介:
希夫碱(Schiff-base)是德国化学家Hugo Schiff 在1879年发现的,并以自己的名字命名的;希夫碱(Schiff-base)是指含有甲亚胺(-HC=N-)或者亚胺特性基团(-RC=N-)的一类有机化合物,因此也称亚胺或亚胺取代物,通常希夫碱主要是由胺和活性羰基缩合形成碳氮双键(>C=N-)化合物[1]。
希夫碱是一类非常重要的有机化合物,其种类繁多,按配体结构分:单希夫碱、双希夫碱、大环希夫碱;按缩合物质不同分:缩胺类希夫碱、缩酮类希夫碱等。
希夫碱的早期研究为缩胺类,后来发展为缩酮类、缩胺类、缩氨基脲类、胍类、氨基酸类及氨基酸酯类等。
根据希夫碱的结构的特征,能灵活地选择各种羰基化合物和不同的胺类反应,改变连接的取代基,变化给予体原子的位置,可以得到从单齿到多齿,链状到环状,对称到不对称等种类繁多、结构复杂的希夫碱。
希夫碱的合成方法
根据希夫碱的结构的特征,其合成相对容易,能灵活地选择各种羰基化合物和不同的胺类反应,改变连接的取代基,变化给予体原子的位置,可以得到从单齿到多齿,链状到环状,对称到不对称等种类繁多、结构复杂的希夫碱[2]。
希夫碱的合成是一种缩合反应,涉及加成、重排、消去等过程,反应物立体结构及电子效应起着重要的作用。
a.直接合成法或称“现场合成法”(insitu synthesis)
氨基氮上的孤对电子进攻羰基碳,羰基的碳氧双键中的一个电子给氧原子,形成一个碳四中间体。
原来碳原子上的双键变成两个单键,一个单键连接氧负原子,另一个单键连在-NH2R3基团上。
随后氧负原子结合氢变成羟基,-NH2R3失去氢,成为-NHR3,接着羟基和-NHR3中的氢结合脱去一分子水,形成含碳氢双键的亚胺,及希夫碱。
其合成通式及缩合反应机理如下[3]:
R1
C R2O
+H2NR
1
C
2
O
NHR
H
R1
C
R2
OH
NHR2
R1
C
R2
NR3
过渡态
b.模板合成法(template synthesis)
当反应物活性低或产物不稳定不能得到预期的Schiff碱时,可将金属离子作为模板试剂加入到拨基化合物中与二胺反应,则可能形成含金属离子的schiff碱配合物,也可以用其他金属离子取代此金属,例如重斓系对成环数小的14元环是有利的模板试剂,而对18元环不利;轻斓系对形成18元环或开环衍生物却是良好的模板试剂。
c.分布合成法(step by step reaction)
有时遇到合成的Schifl碱难溶解或溶解度很小等困难,可控制反应条件先制成新鲜的Schill碱溶液,然后加入金属盐而获得预期的配合物。
d.逐渐合成法(drop by drop reaction)
有些schi且碱易析出固体但难于溶解,上述三种方法均难采用,可用一种逐滴反应法先将伯胺类化合物与金属离子溶液混合,然后逐滴滴
入醛或酮类溶液,剧烈搅拌下,少量配体一旦形成,立即与已存在的过量金属离子反应形成配合物。