论文总字数：18370字

摘 要

海因，即乙内酰脲类化合物，具有强的生物活性，被广泛应用于药物领域，主要起抗惊厥，雄激素受体拮抗剂及雄激素受体调节剂等作用。海因衍生物还被广泛应用于有机合成、化工、纺织、生化等领域。但是传统的合成方法，如Bucherer-Bergs法等，由于种种缺陷使海因无法大规模制备与应用。因此，本文主要研究了如何利用易得、低毒试剂，在温和条件下制备不同取代的海因化合物，并利用其特殊的活性，将其用于内酯单体的开环聚合，制备聚合物。

关键词：海因 有机合成 开环聚合

Synthesis and catalytic polymerization of hydantoin

Abstract

Hydantoin, imidazolidine-2,4-diones, has been applied to medical treatment for its strong bioactivity, acting as anticonvulsants, androgen receptor antagonists or androgen receptor modulators. The hydantoins were also diffusely applied in organic synthesis, chemical industry, biochemistry and so on. However, the traditional synthetic methods of hydantion, such as Bucherer-Bergs reaction, are not nontoxic and environmental enough to prepare hydantion on a large scale. Therefore, this thesis aims at utilizing the commercial available and harmfulless reagents to prepare hydantions with different substituents under mild conditions and applying the product to the ring-opening polymerization of lactones benefiting from its special acitivity.

Key Words: Hydantion; Organic synthesis; Ring-opening polymerization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 海因及其衍生物简介 1

1.2 海因及其衍生物的应用 1

1.3 海因及其衍生物的合成 2

第二章 实验部分 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 实验试剂 5

2.1.2 实验仪器 6

2.2 反应原理 6

2.2.1 5,5-二苯基海因的合成（图2-1） 6

2.2.2 3,5,5-三甲基海因的合成（图2-2） 6

2.2.3 3-甲基-5,5-二苯基海因的合成 7

2.2.4 3,5-二甲基-2-硫代海因的合成（图2-5） 7

2.2.5 离子型氢键催化 7

2.3 实验方法 9

2.3.1 试剂的纯化 9

2.3.2 大型仪器与测试方法 9

2.3.3 5,5-二苯基海因的合成 10

2.3.4 3,5,5-三甲基海因的合成 10

2.3.5 3-甲基-5,5-二苯基海因的合成 10

2.3.6 3,5-二甲基-2-硫代海因的合成 11

2.3.7 3-甲基-5,5-二苯基海因催化戊内酯的开环聚合 11

2.3.8 3-甲基-5,5-二苯基海因催化己内酯的开环聚合 12

2.4 结果与讨论 12

2.4.1 5.5-二苯基海因 12

2.4.2 3,5,5-三甲基海因 14

2.4.3 3-甲基-5,5-二苯基海因 15

2.4.4 3,5-二甲基-2-硫代海因 16

2.4.5 3-甲基-5,5-二苯基海因催化戊内酯的开环聚合 18

2.4.6 3-甲基-5,5-二苯基海因催化己内酯的开环聚合 19

第三章 总结与展望 21

3.1 结论 21

3.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 25

第一章 绪论

1.1 海因及其衍生物简介

海因类化合物，即乙内酰脲类，是一种五元杂环化合物。基本母核如图1-1所示。通过改变母核上的取代基团，可以合成各种不同取代的海因衍生物。

图1-1 海因的基本母核

1861年，慕尼黑大学教授、诺贝尔奖得主Adolph von Baeyer首次发现海因，他发现海因是尿囊素氢化的产物。随后，在Grimaux的实验室中，通过将不同尿素与乙醛酸反应，完成了尿酸生物降解的逆转。1873年，Friedrich Urech发现了第一个经典的海因合成方法，即用氨基酸和氰酸钾反应，然后经过中间体海因酸（脲酸）与盐酸的环化作用后，生成5-单取代海因^[1]。然后，Read以氨基腈和氰酸钾制备了5,5-二取代海因^[2]。与该方法类似的是，酸催化硫脲酸的环化，而硫脲酸从烷基或芳基异硫氰酸酯分别与氨基酸或氨基腈的反应而得。之后，又出现了Bucherer-Bergs法制备5-单取代和5,5-二取代海因^[3]。1970年，Strecker确定了海因的结构^[4]。此后，海因在有机合成领域得到了迅猛的发展。

1.2 海因及其衍生物的应用

因具有高生物活性和合成的可行性，海因及其衍生物在医疗、化学工业以及农业等方面都有着广泛的应用，其中以在医药领域的应用为最。

已经报道的海因及其衍生物的药理作用主要有抗惊厥、抗雄激素、抗菌、抗炎、抗高血压等^[5]。例如：苯妥英^[6]、磷苯妥英、乙妥英等被广泛用于抗惊厥与抗心律失常；尼鲁米特作为非甾体抗雄激素药可用于前列腺癌的治疗；抗菌药呋喃妥英对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有作用，因而主要用于治疗各种敏感细菌引起的尿路感染；丹曲洛林则通过抑制肌质网内钙离子的释放，使骨骼肌松弛，治疗恶性高热等^[7]。上述都是已经上市用于临床治疗的药物，除此之外，还有很多正在处于临床试验阶段的海因类衍生物，如BMS-587101，可能作为白细胞功能相关抗原（LFA-1）拮抗剂^[8]；GLGP-0492可能会增加肌肉蛋白质的合成而在治疗疾病方面起作用^[9]。

在化工行业，海因及其衍生物可用于氨基酸的合成^[10]，如丙氨酸，色氨酸和蛋氨酸等。此外，二甲基取代的海因经缩水甘油化可以得到含有乙内酰脲杂环的新一代耐高温海因环氧树脂的原料^[11]。因而，海因合成的环氧树脂具有非常广阔的应用前景。

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