推荐一个综合化学教学实验——酰胺键缩合试剂DEPBT的合成

推荐一个综合化学教学实验——酰胺键缩合试剂DEPBT的合成 推荐一个综合化学教学实验——酰胺键缩 合试剂DEPBT的合成 第22卷第3期大学化学2007年6月 化学实验 推荐一个综合化学教学实验 一 酰胺键缩合试剂DEPBT的合成 冉莉楠邢国文申秀民魏遵锋文永奇何立新 (北京师范大学化学学院北京100875) 叶蕴华 (北京大学化学与分子工程学院北京100871) 摘要介绍一个多步有机合成的综合化学教学实验.该实验以邻氨基苯甲酸和三氯化磷为 原料,经过4步反应合成酰胺键缩合试剂DEPBT.讨论了该实验在本科生综合化学实验教学工作 中的实践效果. DEPBT(3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮,3-(diethoxyphosphoryloxy)- 1,2,3-benzotriazin-4(3H)-one),是一种含磷肽缩合试剂,具有反应条件温和,底物氨基酸 侧链羟基,咪唑基等官能团不必保护,产物消旋率低等优点j.DEPBT不仅可用于生物活 性多肽(包括环肽)的合成,而且可以在一些重要天然产物全合成的关键步骤酰胺键的缩合反 应中应用L6J.Aldrich已有DEPBT商品出售.DEPBT的合成包括有机实验的重要基元操作, 如减压蒸馏,重结晶,过滤,洗涤,干燥等,还包括旋转蒸发仪,熔点仪,红外光谱仪的 使用.本 文推荐的合成制备酰胺键缩合试剂DEPBT的教学实验,共有6个实验单元,需约34学时.本 实验在北京师范大学经过53人次教学实验验证,约有94%的学生顺利完成全部合成,得到预 期产物,收到了良好的教学效果. 1实验原理 本实验以邻氨基苯甲酸和三氯化磷为起始原料,经过4步反应得到缩合试剂DEPBT(图 1).首先,邻氨基苯甲酸在氯化亚砜作用下酯化,得到邻氨基苯甲酸甲酯(1);而后邻氨基苯 甲酸甲酯与盐酸羟胺在碱性条件下作用得到羟肟酸衍生物,接着此衍生物与亚硝酸钠在酸性 环境下反应得到3.羟基-1,2,3.苯并三嗪-4(3H).酮(2).三氯化磷与乙醇反应得到亚磷酸三 乙酯,然后不经分离,直接以硫酰氯氧化,得到二乙氧基磷酰氯(3).最后,3.羟基.1,2,3.苯并 三嗪-4(3H)-酮和二乙氧基磷酰氯在二氯甲烷中反应,生成酰胺键缩合试剂DEPBT.图1最 后一步中加人三乙胺的作用是中和反应过程生成的氯化氢. 2实验目的 (1)培养学生 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ,完成和总结多步有机合成实验的能力;(2)掌握减压蒸馏,重结晶的 实验方法和技巧,熟悉旋转蒸发仪,熔点仪的使用方法;(3)了解多肽合成与酰胺键形成的相 41 HSOC12 MeOH CI一CISOC1P—CI—P一?22一 关知识. 2 ?NH2OH?HC!,MeOH,4moULNaOH ?NaND2,】molJLHCI OEtO,ll +3一a啪一 图1DEPBT的合成路线 2 N—oH l N 3仪器与试剂 (1)仪器:旋转蒸发仪,电磁搅拌器,电热套,机械真空泵,循环水泵,气流烘干器,熔点仪, 红外光谱仪. (2)试剂:无水甲醇,无水乙醇,乙酸乙酯,石油醚,无水苯,二氯甲烷,乙醚,邻氨基苯甲 酸,亚硝酸钠,盐酸羟胺,三氯化磷,氯化亚砜,硫酰氯,三乙胺,浓盐酸,氢氧化钠,碳酸钠,无水 硫酸钠,氯化钠. 4实验步骤 4.1合成邻氨基苯甲酸甲酯 取20mL无水甲醇,用冰盐浴冷至,10?,缓慢滴人4.7mL氯化亚砜,加完后继续搅拌 20min.再加入2.5g邻氨基苯甲酸,室温搅拌0.5h,同时用稀的NaOH溶液吸收反应中产生的 酸陛气体,然后加热回流至固体溶解呈玫瑰红澄清溶液,继续反应2h.用旋转蒸发仪减压除 去溶剂得到大量固体,用饱和碳酸钠溶液溶解,调节pH至8,此时有玫瑰红色油状 物析出,乙 醚提取(25mL×2),无水Na:sO干燥,除去溶剂后得液体产物邻氨基苯甲酸甲酯(1),产率 76%(沸点140,142?/2.66kPa). 4.23-羟基-1,2,3-苯并三嗪-'l(31-1)-酮合成及纯化 0~C下将2.5g盐酸羟胺缓慢加入18mL4mol/L的NaOH溶液中,搅拌至溶解.向此溶液 中加入2.7g邻氨基苯甲酸甲酯和12mL甲醇,室温反应60h.减压浓缩至1/3体积时有沉淀 析出,过滤,沉淀用乙醚充分洗涤(10mL×3),滤液用浓盐酸酸化至pH1,放置,有固体析出, 过滤,将两部分固体合并溶于36mLlmol/L盐酸中,冷却至0,5~C,于搅拌下滴加3.0mL4.7 mol/L亚硝酸钠水溶液.室温反应45min后过滤得到微黄色固体,乙醇重结晶得到白色晶体 (2),产率50%(熔点186,187?). 42 4.3二乙氧基磷酰氯合成及纯化 本实验为两人一组.17mL无水苯与11.7mL无水乙醇混和后冷却至8,10cc,在此温度 下滴人5.8mLPC1与17mL苯的混和溶液,加完后搅拌1h.在8—10cc下继续滴人5.4mL sO:cl与17mL苯的混和溶液,滴完后反应体系自然升至室温,并用稀的NaOH溶液吸收反应 中产生的酸性气体.室温反应过夜,浓缩后减压蒸馏,收集主要馏分,得到二乙氧基磷酰氯 (3),产率89%(沸点52—54cc/0.106kPa). 4.4DEPBT合成及纯化 将0.82g3一羟基一1,2,3一苯并三嗪_4(3H)一酮溶于3mL二氯甲烷及0.77mL三乙胺中,在冰 浴冷却下,滴加1.5mL3.7mol/L二乙氧基磷酰氯二氯甲烷溶液,加完后继续搅拌4h,过滤除 去三乙胺盐酸盐,浓缩,加入50mL乙酸乙酯,分别用水,0.1mol/LHC1,饱和NaC1溶液洗涤,无 水Na:sO干燥,蒸去大部分乙酸乙酯至小体积(约0.5mL),加入石油醚得晶体产物DEPBT, 产率87%.(熔点72,74cc;IR(KBr)(cm):1712(C:O),1302(P-:-~O)) 测定所得产物DEPBT的熔点和红外光谱,并与文献值对照. 4.5实验单元安排 实验单元安排见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1. 表1实验安排 5教学建议 5.1使用网络资源查阅DEPBT的相关文献 在进行本实验前,要求学生充分利用图 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 馆的网络资源,通过化学专业数据库(如 SciFinderSchloar,ACS美国化学学会数据库等)查阅DEPBT的相关文献,并给出以下材料: (1)DEPBT的合成路线;(2)DEPBT的熔点值,核磁共振与红外光谱数据;(3)DEPBT在 Aldrich出售的价格;(4)DEPBT作为缩合试剂应用于某些天然产物全合成的文献. 5.2实验完成后进行课堂讨论与总结 实验完成后集体讨论多步有机合成实验的体会与收获,选择部分学生以多媒体课件的形 式进行汇报,就减压蒸馏,重结晶,旋转蒸发等实验操作以及如何提高各步反应的产率进行讨 论.指导教师对本实验进行总结,就酰胺键缩合试剂DEPBT的优点及其在多肽合成与天然产 物合成中的应用给予简单的介绍. 参考文献 1FanCX,HaoXL,YeYH.SynthCommun,1996,26:1455 2叶蕴华,范崇旭,张德仪,等.高等学校化学,1997,l8:1086(下转第60页) 43 (++8),随减少,增大,出现了富c的相,这是合理的;再由相区7到相区6,随着 的进一步增加,却使得富c的相反而消失,这是不合理的.而且相区6所包含的诸相( +8+8)竟然与其仅只隔一个很小的相区7的相区1所包含的诸相(+8+8)完全相同,这种 情况是很少见的.因此,应该像图5那样,相区7与相区6直接以一条边界线相邻;而不是像 图6那样,相区7与相区6以对顶相交.因此,根据热力学原理,无须在争议区进一步做实验, 即可判定图5是正确的,图6是错误的. 3总结 综上所述,相成分随体系总成分变化而变化的规律对研究相图是十分重要的,应用面是很 广的.公式(1)仅是Gibbs推导出来的与相的连续变化有关的稳定性条件一节中的很小一部 分,就有那么多应用,这足以说明掌握基本原理的重要性. 参考文献 lPalatnikLS,LandauAI.PhaseEquilibriainMulticomponentPhaseDiagrams.NewYork:H ohRinehartandWinston,1964 2GibbsJW.TheCollectedWorksofJWGibbs.Vol1.NewHaven:YaleUniversityPress.1950 3傅鹰.化学热力学导论.北京:科学出版社,1963 4何纯孝,马光辰,王文娜,等.贵金属合金相图.北京:冶金工业出版社,1983 5GuptaH,MortalJE,NowotnyH.ConstructingMulticomponentPhaseDiagramsbyOverla ppingZPFLines.V0l20.ScriptaMetal— lurgica,1986 (上接第43页) 3LiuP,SunBY,ChenXH,eta1.SynthCommun,2002,32:473 4ShenHY,TianGL,ZhuWJ,eta1.C^JChem,2003,21:801 5LiHT,JiangxH,YeYH,etOrgLett,1999,1:91 6YeYH,LiHT,JiangxH.Biopolymers,2005,80:172 7DoughertyCM,BaumgartenRL,SweeneyAJr,eta1.JChemEduc,1977,54:643 8JakobsenMH,BuchardtO,HolmA,eta1.Synthesis,1990(11):1008 9PoshkusAC,HerwehJE.JAmChemSoc,1957,79:6127 (上接第45页) 5结束语 本方法的相对 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 偏差在1.5%以下,准确度较高,体系简单,选择性好,操作方便,仪 器 简单. 根据文献报道,测定微量元素大部分都用原子吸收光谱仪测定.作为基础实验室或 一般 的实验室,原子吸收光谱仪器价格昂贵,无法实现,而本文介绍的方法使用普通分 光光度计即 可满足测定要求. 参考文献 1高景芝,谷学新.首都师范大学,1995,16(2):65 2武汉大学. 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 化学实验.第4版.高等教育出版社,2001,228 3谷学新,周天泽.首都师范大学,1994,9(校庆增刊):152 60