咪唑并[1 2-a]吡啶的合成與表征

朱新舉 郝新奇 ?？↓? 宋毛平

摘要：介紹一個(gè)研究探索型有機(jī)化學(xué)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)——咪唑并[1，2-a]吡啶的合成與表征。該實(shí)驗(yàn)以商品化的2-氨基吡啶和氯乙醛為原料，在碳酸鉀的作用下得到咪唑并[1，2-a]吡啶。針對(duì)有機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力不足，本實(shí)驗(yàn)通過紅外光譜和核磁共振氫譜表征以及對(duì)產(chǎn)物圖譜的分析，使學(xué)生更深刻地理解有機(jī)基礎(chǔ)課所學(xué)的波譜理論知識(shí)。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn);咪唑并[1，2-a]吡啶

中圖分類號(hào)：O6-0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）18-0279-02

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)專業(yè)本科生必修的基礎(chǔ)課程之一，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課堂，很多都是模式化的教育方式，即使學(xué)生不理解所做實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，但是在老師的指揮下依次操作就可以順利的完成實(shí)驗(yàn)。這樣就導(dǎo)致一部分學(xué)生認(rèn)為化學(xué)實(shí)驗(yàn)就是將不同的化學(xué)試劑混合在一起制備新的化合物的過程，而忽略了實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)?，F(xiàn)在很多高校都在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革，轉(zhuǎn)變以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式。我們?cè)谶@方面也進(jìn)行了探索，發(fā)展自主式學(xué)習(xí)教育，就是以學(xué)生為中心，提前將實(shí)驗(yàn)課題介紹給學(xué)生，讓他們自己去查詢文獻(xiàn)資料，總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法，分析實(shí)驗(yàn)過程，對(duì)過程中遇到的問題大家一起進(jìn)行討論和研究。這種方式就是鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生自己去設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)，從而可以大幅度的提升教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)。

吡啶并咪唑類化合物是一類特殊的含氮雜環(huán)化合物，廣泛存在于天然產(chǎn)物和藥物結(jié)構(gòu)中。大量含有咪唑并[1，2-a]吡啶結(jié)構(gòu)單元的化合物被證明具有抗真菌、抗病毒、抗腫瘤、消炎、止痛、抑制失眠焦慮等生物活性。咪唑并[1，2-a]吡啶類衍生物在有機(jī)光電材料方面也得到了一定的應(yīng)用。近年來隨著有機(jī)合成方法學(xué)的快速發(fā)展，有關(guān)咪唑并吡啶的合成研究得到了越來越多人的關(guān)注。我們結(jié)合目前的科研工作，設(shè)計(jì)了一個(gè)關(guān)于咪唑并[1，2-a]吡啶類化合物的合成與表征的課題作為有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)之一。該課題符合當(dāng)前科學(xué)發(fā)展前沿，難度適宜。通過“調(diào)研—設(shè)計(jì)—合成—表征—總結(jié)”的實(shí)驗(yàn)過程，讓學(xué)生更深入地理解科研工作的思路。該實(shí)驗(yàn)是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合訓(xùn)練，可以安排兩周內(nèi)完成。

一、儀器與實(shí)驗(yàn)藥品

1.儀器：圓底燒瓶（250ml），回流冷凝管（球形），量筒，干燥管，溫度計(jì)，恒溫磁力攪拌浴，磁子，天平;紅外光譜儀（IR），核磁共振波譜儀（NMR）。

2.藥品：2-氨基吡啶（2.35 g，25 mmol），氯乙醛（2.35 g，30 mmol），碳酸鉀（6.9 g，50 mmol），乙醇（100 mL），乙酸乙酯，無水硫酸鎂。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.按實(shí)驗(yàn)要求合成咪唑并吡啶，掌握回流、萃取和柱色譜的各部操作。

2.學(xué)習(xí)利用紅外光譜和核磁共振氫譜等手段對(duì)所合成的化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步鑒定，進(jìn)而掌握其在有機(jī)合成中的應(yīng)用。

3.探討該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)機(jī)理。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（一）實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備

要求學(xué)生通過相關(guān)的化學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫查閱相關(guān)文獻(xiàn)，給出合成咪唑并吡啶的方法以及設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)方案。

（二）咪唑并吡啶的制備

文獻(xiàn)報(bào)道咪唑并吡啶的制備方法（輔助英文材料），請(qǐng)同學(xué)們按照以上所給原料及用量，結(jié)合輔助材料設(shè)計(jì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟，制備目標(biāo)化合物。

（三）產(chǎn)物的紅外光譜解析

紅外吸收峰的位置與強(qiáng)度反映了分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以鑒別化合物的結(jié)構(gòu)特征以及確定化學(xué)基團(tuán)。分別測(cè)定了2-氨基吡啶，氯乙醛和咪唑并[1，2-a]吡啶的紅外光譜，數(shù)據(jù)如下：

2-氨基吡啶：IR（KBr）3444，3289，3150，3071，

1624，1595，1559，1487，1439，1339，1326，1277，1141，985，763，736cm-1。

氯乙醛：IR（KBr）3017，1802，1712，1419，1360，

1291，1098，1021，955，596cm-1。

咪唑并[1，2-a]吡啶：IR（KBr）3105，1635，1505，

1340，1304，1235，1141，1027，740 cm-1。

（四）產(chǎn)物的核磁圖譜解析

以CDCl3為氘代試劑，分別測(cè)定了2-氨基吡啶和咪唑并[1，2-a]吡啶的核磁共振氫譜，進(jìn)一步證實(shí)了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)如下：

2-氨基吡啶：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ 8.07（dd，J=5.0，1.0 Hz，1H），7.42（ddd，J=8.3，7.2，1.9 Hz 1H），6.63（ddd，J=7.2，5.1，0.9 Hz，1H），6.49（d，J=8.3 Hz，1H），4.49（s，2H）.

咪唑并[1，2-a]吡啶：1H NMR（600 MHz，CDCl3） δ 8.13（d，J=6.7 Hz，1H），7.63-7.58（m，3H），7.16（t，J=7.8 Hz，1H），6.78（t，J=6.6 Hz，1H）.

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

從2-氨基吡啶，氯乙醛以及咪唑并[1，2-a]吡啶的紅外圖譜可以看出，原料的氨基（3444，3289 cm-1）和醛基（1712 cm-1）的特征吸收峰消失。從2-氨基吡啶和咪唑并[1，2-a]吡啶的核磁共振氫譜可以看出，2-氨基吡啶的氨基峰4.49（s，2H）消失，且原料和產(chǎn)物氫的化學(xué)位移和峰形都發(fā)生了變化。

五、思考題

本實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)的原因何在？實(shí)驗(yàn)中碳酸鉀起到什么作用？

附：Preparation of imidazo[1，2-a]pyridine