脒(有機化合物)

脒(有機化合物)

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脒(Amidine)是一類含氮有機化合物,通式見右圖,是羧酸的含氮衍生物。最簡單的脒是甲脒,HC(=NH)NH2。常見的脒包括DBN、DBU和三氮脒等。低級的脒有毒。脒具鹼性,可以和酸形成穩定的鹽,常用作雜環化合物的合成前體,有些脒類也是藥物。脒可通過Pinner反應製取。

基本介紹

  • 中文名:脒
  • 外文名:Amidine
  • 性質:呈鹼性可以和酸成鹽
  • 相關學科:有機化學
  • 常見脒:甲脒、DBN、DBU和三氮脒
簡介,脒的合成方法,套用,

簡介

脒的結構通式脒的結構通式
脒是一類重要的有機含氮化合物,它是羧酸的含氮衍生物,其通式如右圖所示,其中R可以是烴基,也可是其他基團,例如R為甲基的稱乙脒,R為苯基的稱苯甲脒,R為黴菌素的稱脒基黴菌素 。胍也可叫氨基甲脒或氨基脒,有些含胍基的化合物也可以脒命名。脒類化合物是重要的醫藥、農藥中間體,在有機合成中是常用的原料。

脒的合成方法

我國醫藥及農業行業中脒類產品較多,合成工藝較為落後。因此有必要對近些年來脒的合成及醫用研究工作進行系統地總結。脒的經典的合成方法是醯胺法,腈的胺解法和原甲酸酯法。近年來,對這些合成方法已經進行了較大的改進,使合成工藝簡化,產率提高。較新的合成方法有醯胺縮醛法、酮肟法和羧酸法,使合成脒的原料品範圍拓寬,有些方法更簡單易行,具有較好的套用前景。
醯胺法:甲醯胺和芳胺在縮合劑的存在下,脫水得到甲脒。縮合劑可以採用POCl3、PCl3或SOCl2。氮一取代、氮二取代醯胺和芳香胺的縮合反應具有明顯的差別。Hansen等提出了一種新的縮合劑五氧化二磷,降低了生產成本,並指出用伯胺的鹽酸鹽比用伯胺產率較高,反應機理類似於(Me2N)3PO和醯胺的反應,用同樣的方法也可以使苯磺醯胺和醯胺縮合得到相應的脒。
腈的胺解法:苯腈和丁胺在甲醇中,高壓胺解40h,得到苯取代甲脒。在催化劑存在下,反應可以在常壓進行,用氧化亞銅或氯化亞銅做催化劑,60到100℃下反應可以使2,4-二甲苯異腈胺解。Ogonor用三氯化鋁做催化劑,使芳腈和胺進行加成反應,生成N-取代脒。
原甲酸酯法:芳香胺和原甲酸三乙酯的縮合反應在酸性催化劑存在下進行,各種催化劑的催化效果為苯胺鹽酸鹽>濃硫酸>對甲苯磺酸>醋酸。Harrison等認為亞酯胺解合成單甲脒,不需要催化劑,但是反應產率低,而且不穩定。用原甲酸三乙酯和醋酸混合做催化劑,但反應產率只有75%左右。採用甲酸酯做催化劑,使反應在80℃,2.5h內定量完成。單甲脒和亞酯可在醋酸下縮合,在減壓下不斷除去副產物乙醇,可以得到80%的收率。
醯胺縮醛法:醯胺縮醛的早期合成方法是用COF2,SOCl2和POCl3等使N,N-二取代醯胺鹵化,然後在低溫下和醇鈉反應,得到相應的醯胺縮醛。1984年報導的硫酸二甲酯和甲醇鈉與DMF反應得到55%至70%的DMF二甲基縮醛。作者也採用類似的方法合成除了DMF二乙基,二丁基和二戊基縮醛,並以DMF二甲基縮醛為原料,合成出脒化合物產率為90%。Knyazeva等用DMF二乙基縮醛和胺反應得到具有血管擴張活性的藥物脒。結構式如下圖所示。
具有血管擴張效果的脒類藥物具有血管擴張效果的脒類藥物
酮肟法:芳基,烷基酮肟和HMPA在220至240℃反應十分鐘,通過Beckmann重排得到相應的醯胺。Pederson重複上述反應條件後發現反應產物除了醯胺和反應物酮肟外,還有脒的存在。因此,他們採用多聚磷酸作催化劑,使苯甲酮肟和六甲基磷醯胺反應得到脒化合物。Guption等發現不用PPA催化,稍提高反應溫度,脒的產率較高,達30%至50%。
硫脲氧化法:用過氧化氫氧化氮取代硫脲得到一種甲脒的磺酸內鹽,然後在醋酸中回流,釋放出二氧化硫,產物為甲脒的醋酸鹽。如下圖所示的方程式。
硫脲氧化法合成甲脒硫脲氧化法合成甲脒
羧酸法:用多聚磷酸三甲矽酯(PPSE)作縮合劑使羧酸和胺進行縮合反應,得到相應的脒。反應方程式如下圖所示。
羧酸法合成脒類化合物羧酸法合成脒類化合物
用PPSE作縮合劑時,原料成本高,產物複雜不易分離。

套用

脒還是甲脒類紫外線吸收劑的主要構成部分,脒的 NH 或NH2 中的某一個H或者多個H被取代基取代後會形成多種紫外線吸收劑。例如:NP3,是一種廣泛套用於聚氨酯(TPU)和氨綸行業的紫外線吸收劑。其耐高溫,有效解決了因揮發產生的效能降低或纖維紡紗時關口堵塞的問題。溶解性能優異,其與聚氨酯樹脂,多羥基化合物和其他高分子(DMF、DMAC、MEK、TOL)具有優秀的相容性。NP3還能與催化劑等高分子中殘留的少量金屬有良好的化學反應特性,表現出很好地穩定性。迄今為止國產NP3的性能已達到進口同類產品的性能指標,價格具有一定的競爭力。

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