5氨基四唑丙酸的合成[20200411154052]
摘要
四唑是具有独特的结构和性质的五元杂环化合物，含氮量较高，具有芳香性，在化学的多个领域中都有广泛的应用，近几年更是成为化学领域研究的热点之一。本论文以二氰二胺为原料反应合成5-氨基四唑，利用5-氨基四唑与溴丙酸乙酯反应合成5-氨基四唑丙酸乙酯，得到的酯再在碱性条件下水解反应，成功得到5-氨基四唑丙酸。通过红外光谱、核磁共振氢谱等对所合成出的产物进行初步表征和分析。
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关键字:5-氨基四唑5-氨基四唑丙酸合成
目 录
1.前言 1
1.1四唑化合物简介 1
1.2 四唑类化合物的应用 2
1.2.1在医学上的应用 2
1.2.2在农业方面的应用 3
1.2.3在材料方面的应用 3
1.2.4在配合物方面的应用 5
1.3 取代四唑衍生物的合成方法 6
1.3.2 叠氮化物与氰类化合物环化 6
1.3.2 叠氮化物与胺类化合物环化 7
1.3.3 叠氮化物与酰胺类化合物环化 8
1.3.4 其他方法制备四唑化合物（酰基乙腈、酰化亚胺基氯、酰肼等） 8
1.4 5-氨基四唑作为配合物配体的应用 9
1.4.1 5-氨基四唑乙酸配体的制备 9
1.4.2 配合物的合成与结构 10
1.4.3 5-氨基四唑-1-乙酸配体的配位模式 11
2.原理及实验部分 13
2.1主要实验仪器和原料 13
2.1.1实验仪器 13
2.1.2 主要原料及物理性质 13
2.2 5-氨基四唑丙酸的生成 14
2.2.1 5-氨基四唑的合成 14
2.2.2 5-氨基四唑丙酸乙酯的生成 15
2.2.3 5-氨基四唑丙酸的生成 15
3.实验结果与讨论 16
3.1 5-氨基四唑的图谱分析 16
3.2 5-氨基四唑丙酸乙酯的图谱分析 17
3.3 5-氨基四唑丙酸的图谱分析 18
3.4 5-氨基四唑丙酸的核磁共振图谱及其结构图 19
4.结论 20
参考文献 21
致谢 23
1.前言
1.1四唑化合物简介
四唑（Tetrazoles）是一种杂环化合物 ，含有一个由四氮的五元环，化学式CN4H2。自然界中尚未发现四唑及其衍生物。视氢的位置不同，四唑有三种异构体，分别称为1-H，2-H和5-H-四唑。如下图。其中前两种氮上的氢可以改变位置而互相转化，是一对互变异构 体，通常讨论的四唑即该平衡偏向的1-H-四唑。四唑具有芳香性，其离域能为209 KJ.mol-1。
用无水叠氮酸和氢氰酸加压下反应，首次制得了四唑[1]。氨基胍 与亚硝酸钠 在酸性条件下得5-氨基四唑，后者与亚硝酸作用得重氮盐，被乙醇还原得四唑[2]如下图。
四唑化合物是一类重要的含能材料，早在1968年，Morison等人就对四唑（衍生物）盐的爆炸性进行过总结[3]。四唑类化合物爆炸后分解为N2和CO2，是良好的做功物质且对环境无污染。因此某些四唑类化合物是非常具有潜力的新型含能材料。在四唑环上引入硝基可提高物质的能量，但同时增加其敏感度[4]。修改唑类化合物的取代基可以改变化合物的性能。在唑类化合物上连接甲基可降低化合物的能量，提高物质的稳定性。四唑类含能化合物不仅密度、生成焓较高( 表1)，而且具有高能量、低特征信号、钝感和环保等特性。关于四唑的热力学性质也有一些数据如（表1），表上所显示的是恒压热容（CP）、标准熵（S0T）和标准焓（H0T）[5]
表1 四唑的热力学性质数据
构型 T/K CP J/(mol•) S0T J(mol•K) H0T KJ/mol
Ⅰ 200.00 42.05 250.71 124.23
298.15 59.19 270.56 129.17
500.00 91.75 309.42 144.62
700.00 111.24 343.68 165.09
900.00 123.08 373.18 188.61
Ⅱ 200.00 40.86 250.27 126.47
298.15 56.97 269.42 131.23
500.00 89.71 307.10 146.23
700.00 109.85 340.78 166.37
900.00 122.12 369.98 189.66
1.2 四唑类化合物的应用
四唑类化合物最初发展缓慢，最初，四唑类化合物主要应用在固体推进剂、烟火技术、钝感炸药和气体产生剂等领域[6]。但是，四唑类化合物的应用至今都没有文献对其进行完整而系统的报道[7]。直到1950年才有300多种四唑化合物被合成。20世纪50年代以后，由于四唑类化合物被大量运用在药理学、农业、生物化学等各个领域，使四唑化合物的研发得以迅速发展。四唑类化合物是一种结构特殊的化合物，具有很多独特的性能，在多个领域显示出独特的作用。一般的四唑化合物在水，乙醇，甲醇等溶剂中溶解度不是很好，不过在四唑环上面接一个乙酸，丙酸等基团，就会使四唑由一个刚性小分子变成了一个柔性链状分子，大大提高其溶解度。有些四唑羧酸衍生物具有很好的荧光性质，是四唑化合物的发展提供一个新的方向。目前四唑类化合物已引起广泛关注并且合成工艺日趋成熟，在医药、农药、材料等众多领域显示出巨大的开发价值。
1.2.1在医学上的应用
四唑化合物被广泛应用在药物设计与开发领域。目前四唑类化合物已经应用在抗高血压、抗病毒、抗菌、抗癌等药物的研究上，它们的临床治疗效果也十分显著。
四唑类化合物可与生物体内多种酶和受体相互作用而呈现出广泛的生物活性。如沙坦类抗高血压药物奥美沙坦酯（1）、抗生素药物头孢雷特（2）。它们的临床治疗效果都十分显著。
化合物1 化合物2
1.2.2在农业方面的应用
四唑农药具有药环保、高效、低毒等特点，克服了传统农药对人类健康和环境安全造成的种种威胁，在农业领域得到广泛应用。四唑类农药应用主要用于除草剂，植物生长调节剂，杀菌剂和杀虫剂等方面。
磺酰脲类除草剂被公认为高效、环保型农药，对其结构进行修饰，具有超高活性、低剂量、低毒性、高选择性对环境友好性等众多优点，引入四唑基团得到的四唑嘧磺隆对稻草植物具有高效快速的除草活性。四唑啉酮类化合物（3）对于效防治稗草、异型莎草、萤蔺等恶性杂草具有很好的防治作用。硫代四唑类化合物（4）作用于油菜和小麦的生长，具有较好的促进作用。
化合物3 化合物4
1.2.3在材料方面的应用
四唑类化合物的多氮富电子共轭体系以及很强的分子内电子转移等特性使四唑类化合物表现出许多独特的性能，广泛应用于材料领域的众多方面。目前四唑类化合物作为新型材料的研究已涉及到含能材料、燃料电池材料、光敏材料以及金属抗腐蚀等领域，展现出巨大的研发价值和宽广的应用前景。

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