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摘 要

微波因为独特的加热方式，近几年微波技术已被广泛应用于各个化学领域。与传统加热方式相比，微波加热有其独特的优点：微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，使得被加热物质的温度在很短的时间内得以迅速升高。微波促进反应在烷基化、成环、立体选择性合成、多组分合成、水解反应、磷叶立德的合成等中均有所应用。咪唑并[2,1-b]噻唑具有一定的生理活性它是药物左旋咪唑的主要结构单元。其所产生的衍生物根据取代基的不同具有多种多样的生物活性，近期研究发现含硫化合物氨基苯并噻唑在生物体内具有很好的生物活性，而且各种氨基苯并噻唑已经被应用与抗生药物的合成。

该课题以氨基苯并噻唑，苯乙二醛和1,3-环己二酮为原料，在少量冰醋酸催化下，以乙醇为溶剂，微波辐射合成咪唑[2,1-b]并噻唑衍生物。所得化合物均经1H-NMR，IR，MS结构表征，确证结构。

关键词：微波 生物活性 合成 咪唑[2,1-b]并噻唑衍生物

Abstract

Microwave heating because of the unique way in recent years, the microwave technology has been widely used in various chemical fields.Compared with conventional heating, microwave heating has its unique advantages: Microwave heating is material in the electromagnetic field caused by the dielectric loss body heat, so the temperature of the material is heated to the rapid increase in a very short time.Microwave promote the alkylation reaction, a ring, stereoselective synthesis, multi-component synthesis, hydrolysis, phosphorus ylide synthesis etc. are applied.The imidazo [2,1-b] thiazole has some physiological activity which is the main structural units of the drug levamisole.Its derivatives produced in accordance with a variety of biologically active substituents are different, the recent study found that a sulfur-containing amino benzothiazole compounds in vivo with good biological activity, and various amino benzothiazole have been applied and synthetic antibiotic drugs.

The problem with aminobenzothiazole and 1,3-cyclohexanedione glyoxal as raw materials in a small amount of acetic acid catalyzed ethanol as a solvent, microwave imidazole [2,1-b] thiazole derivatives thereof. The resulting compounds were characterized by 1H-NMR, IR, MS structure characterization, confirmed the structure.

Keyword: microwave biologically active synthesis

目录

摘要 2

Abstract 3

第一章 文献综述 5

1.1 微波辐射法在有机合成中的应用 5

1.2 微波诱导有机反应机理 5

1.3 合成咪唑[2,1-b]并噻唑衍生物的研究进展 6

1.3.1 油浴供热的传统方法 7

1.3.2 微波辅助合成的新方法 8

1.3.3 本文研究的目的和意义 8

第二章 咪唑[2,1-b]并苯并噻唑类衍生物 10

2.1 实验部分 10

2.1.1 主要试剂 11

2.1.2 主要仪器 11

2.1.3 实验装置 11

2.2 咪唑[2,1-b]并苯并噻唑类衍生物的合成方法 12

2.2.1 微波辐射法 12

2.2.2 传统加热法 12

2.3 小结 13

第三章 结果与讨论 13

3.1 微波辐射加热的条件对产率的影响 13

3.1.1 MWI时间的考察 14

3.1.2 MWI功率的考察 14

3.1.3 MWI溶剂的考察 15

3.1.4 MWI催化剂的考察 15

3.1.5 MWI加热温度的考察 16

3.2 传统方法与微波辅助合成的比较 17

3.3 产物的物理常数 18

3.4 反应机理 19

第四章 产品的表征 20

第五章 结论与展望 23

5.1 结论 23

5.2 展望 23

参考文献 25

致谢 27

第一章 文献综述

1.1 微波辐射法在有机合成中的应用

微波作为一种加热能源和传输介质已被广泛应用于各学科领域，例如如食品加工、药物合成、橡胶和塑料的固化等方面^[1]。最早关于微波在化学中的应用报道出现于1952年。美国科学家Vanderhoff 在1969年首次将微波辐射技术应用于有机反应，意外发现微波加热会使反应速度比常规加热明显加快。这是微波应用于有机合成的最早记载，但在当时没有引起人们足够的重视。直到1986年，加拿大Laurentian大学化学教授Gedye^[2]及其同事研究了在常规条件下和微波照射下水解、酯化、氧化和烷基化反应，发现在微波照射下对氰基苯酚钠与氯化苄的反应速度比常规加热反应速度快了240倍，这一发现引起了强烈的关注。同年，美国Mecer大学化学家Giguere^[3]领导的课题组也报道了在常规条件下和微波照射下Diels-Alder环加成反应和Claisen重排反应的结果，发现在相同收率下，微波照射反应时间缩短很多。此后，微波加速有机反应这一现象引起了广泛的注意。大量的实验研究表明, 借助微波技术进行有机反应，反应速度较传统的加热方法快数十倍甚至上千倍，且具有操作简便、产率高及产品易纯化等特点。至此微波促进有机反应的研究已经成为有机化学领域中的一大热点，被称为“21世纪的有机化学”^[4]。

1.2 微波诱导有机反应机理

微波是一种非电离的电磁能，在电磁波谱中介于红外和无线电波之间，波长在1mm~1 m(频率范围是3×102~3×105MHz)区域内^[5]。微波具有比激光低得多的能级，却能在相同的温度甚至更低的温度下，产生比常规方法高几倍甚至几十倍的效率。对于这种高效率，学术界的观点是不同的。目前，化学界存在着两种观点。一种观点认为，微波是对极性有机物的选择性加热，是一种“热效应”，它是靠介质的偶极子转向极化和界面极化在微波场中的介电损耗而引起的体内加热，具有加热速度快、加热均匀无温度梯度、选择性好、无滞后效应等特点。因此，微波对物质的加热是从物质分子出发的，又称为“内加热”，仅仅是一种加热方式^[6]。许多实验结果支持了这一观点，如Jahngen等^[7]研究了三磷酸腺苷（ATP）在微波作用下的水解反应，发现微波作用下反应速度是常规加热下的25倍，但在微波和常规加热方式下，反应动力学并无明显的改变。实验表明，微波加热的效果还与反应物的粒度、数量及介质的热容量有关^[8]。另一种观点认为，微波对有机化学反应的作用是非常复杂的，除其热效应外，它还能改变反应的动力学性质，降低反应的活化能，也即微波的非致热效应。微波是电磁波，具有电磁影响，也具有微波的特性影响，对离子和极性分子具有洛仑兹力作用。微波可引起（激发）分子的转动，就可对化学键的断裂做出贡献。反应动力学认为：分子一旦获得能量而跃迁，就会成为一种亚稳态状态，此时分子状态极为活跃，分子间的碰撞频率和有效碰撞频率大大增加，从而促进了反应的进行。许多实验事实也证实了微波的非热效应，黄卡玛等^[9]以KI与H₂O₂反应为例，研究了微波场对化学反应作用的动力学原理，证明了“非热效应”。但更多的学者认为微波加热与传统的加热方式一样，其作用仅仅使物质的内能增加，但不会改变反应的动力学性质，因此“非致热效应”的存在尚有争议^[10]。总的来说，微波促进有机反应机理的解释主要有“热效应”和“非热效应”两种观点，但是到目前为止，仍没有一个统一的结论。

1.3 合成咪唑[2,1-b]并噻唑衍生物的研究进展

咪唑[2,1-b]并噻唑类化合物（图1）是一类非常重要的生物活性分子^[11]。根据现有的报道，其骨架被广泛用作驱虫(i)^[12]、抗癌药(ii,iii)，降压药(iv)^[13]、抗菌剂(v)^[14]、抗结核药(vi)、抗炎药(vii)、强心剂、除草剂^[15]、线粒体还原型辅酶的抑制剂等多种医药及其中间体。此外，由于其具有光学活性，它们也被用于功能化材料(viii)。

图1 咪唑[2,1-b]并噻唑类化合物

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