吡唑類衍生物的綠色合成實驗設計

（空軍勤務學院, 江蘇 徐州 221000）

吡唑類衍生物的綠色合成實驗設計

吳 楠，王玉梅，徐 新

（空軍勤務學院, 江蘇 徐州 221000）

吡唑類衍生物是天然產物的結構單元，具有廣泛的生物活性和藥理活性。在實驗設計中，組織學員自行組成創新小組，利用開放實驗時間，確定實驗內容、設計實驗流程，驗證實驗結果，用一種新的快速、簡便的方法合成了吡唑類衍生物，同時培養了學員的創新意識和創新能力。

吡唑類衍生物；合成；創新

1 實驗設計的構想

1.1 設計背景

要培養新型軍事人才，能力素質的培養是重中之重。而在傳統的化學實驗過程中，學員按照教員所講、教材所寫進行實驗，實驗內容枯燥，實驗過程按部就班，最終提交的實驗報告也是大同小異。沒有了展示自我的舞臺，學員的動手積極性自然不高[1]。本次實驗讓學員做教學過程中的主角，自行組成創新小組，發揮相互協作的團隊精神，通過查閱文獻資料，自主設計實驗流程，在教員的指導下確定合理的實驗方案。

1.2 實驗的理論依據和研究背景

吡唑類衍生物是天然產物的結構單元，具有廣泛的生物活性和藥理活性，對各種吡唑類衍生物的合成已成為有機合成的熱點之一[2,3]。而取代的吡唑和稠合吡唑也是重要的藥物制品和生物可降解的農用化學品[4]。該類化合物傳統的合成方法一般實驗過程復雜、實驗時間長、后處理不便、產品產率低。本實驗嘗試將KF-蒙脫土作為催化劑應用于該類雜環化合物的合成，取得了較好的效果。

蒙脫土結構蓬松，遇熱膨脹，可以進行層間離子交換，層與層之間可以插入多種金屬配合物，也可以吸附多種化學試劑，對取代、加成、氧化、重排、和還原等反應具有良好的催化性能[5]。目前大多數蒙脫土類催化劑催化的化學反應，一般都在酸性條件下進行，本文探討將蒙脫土與KF交換制成KF-蒙脫土，并將其作為堿性催化劑應用于有機合成，為吡唑類衍生物的合成提供了一種新的快速、簡便的方法。

2 實驗設計

2.1 儀器和試劑

XT-5型顯微熔點儀（溫度計未校正）；雙光束紅外光譜儀，KBr壓片；Inova-400 MHz核磁共振儀，DMSO-d6為溶劑，TMS為內標；所用試劑均為分析純試劑，KF-蒙脫土按文獻[6]制備。

2.2 實驗過程

在50 mL 單口燒瓶中加入取代肉桂腈（1）（2 mmol），3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮（2）（2 mmol），KF-蒙脫土（0.25 g）和DMF（15 mL），在80 ℃下，攪拌4～6 h，用薄層色譜法跟蹤反應，反應結束后，趁熱將反應液倒出，過濾，濾液倒入冷水中，沉降，抽濾。濾餅自然風干后，用濃度95%乙醇重結晶，即得產品3。吡唑類衍生物的合成過程見圖1。

圖1 吡唑類衍生物的合成過程Fig.1 The synthesis of pyrazole derivatives

2.3 實驗結果與討論

該反應以DMF為溶劑，在溫度80 ℃下，恒溫攪拌4～6 h，生成一系列1,4-二氫吡喃[2,3-c]吡唑衍生物，產物通過簡單的減壓抽濾即可分離，反應時間、產率和熔點見表1。該方法操作簡便、產品收率高，為吡唑衍生物的合成提供了一條新的合成途徑。

表1 吡唑類衍生物的合成實驗結果Table 1 The results of the synthesis of pyrazole derivatives

產物的結構經紅外光譜、核磁共振氫譜確證。在紅外光譜中在3 400 cm-1和3 300 cm-1附近出現NH2的特征吸收峰，同時在2 200 cm-1附近出現尖而強的特征吸收峰，推測為CN吸收峰。在1HNMR中，在4.6～5.2范圍內出現共振信號，推測為C4-H的特征峰，在7.20左右出現特征峰，推測為-NH2的吸收峰，其它核磁共振吸收峰也與產物的結構相符。

產物3a: m.p.: 174-176 °C (Lit.[7]: 173～175 °C);1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.78 (3H, s, CH3), 3.74 (3H, s, CH3O), 4.63 (1H, s, C4-H), 6.90 (2H, d, J = 8.4 Hz, ArH), 7.16～7.17 (4H, m, NH2+ArH), 7.30～7.34 (1H, m, ArH), 7.47～7.51 (2H, m, ArH), 7.78 (2H, d, J = 8.8 Hz, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3391, 3322, 2192, 1660, 1596, 1514, 1456, 1394, 1250, 1173, 1128, 1073, 1027, 813, 759, 692。

產物3b: m.p.: 199～200 °C (Lit.[7]:198～201 °C);1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.81 (3H, s, CH3), 4.98 (1H, s, C4-H), 7.32～7.52 (5H, m, NH2+ArH), 7.66～7.70 (1H, m, ArH), 7.77～7.81 (3H, m, ArH), 8.15 (2H, d, J = 4.0 Hz, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3460, 3350, 2194, 1665, 1640, 1591, 1580, 1495, 1452, 1387, 1354, 839, 820, 776, 746。

產物3c: m.p.: 191～192 °C；1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.79 (3H, s, CH3), 4.73 (1H, s, C4-H), 7.15～7.20 (2H, m, ArH), 7.22 (2H, s, NH2), 7.29～7.35 (3H, m, ArH), 7.48～7.52(2H, m, ArH), 7.77～7.80(2H, m, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3454, 3329, 2203, 1665, 1596, 1518, 1494, 1444, 1390, 1264, 1226, 1126, 1068, 1027, 812, 753, 685。

產物3d: m.p.: 193～194 °C(Lit.[8]: 193～195 °C);1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.83 (3H, s, CH3), 3.73 (6H, s, 2×CH3), 4.64 (1H, s, C4-H), 6.75～6.93 (3H, m, ArH), 7.15 (2H, s, NH2), 7.31～7.33 (1H, m, ArH), 7.47～7.51 (2H, m, ArH), 7.80 (2H, d, J = 8.0 Hz, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3450, 3320, 3200, 2965, 2200, 1660, 1598, 1510, 1450, 1390, 1261, 1150, 1135, 1035, 810, 795, 760。

產物3e: m.p.: 170～172 ℃ (Lit.[8]: 167～168 ℃);1H NMR(DMSO-d6) δ: 1.78(s, 3H, CH3), 4.72(s, 1H, C4-H), 7.15～7.19(m, 2H, ArH), 7.22(s, 2H, NH2), 7.29～7.34(m, 3H, ArH), 7.47～7.51(m, 2H, ArH), 7.78(d, J=8Hz, 2H, ArH); IR(KBr) ν: 3454, 3329, 2203, 1666, 1597, 1519, 1445, 1390, 1264, 1226, 1158, 1126, 1096, 1068, 1027, 812, 753, 685cm-1。

產物3f: m.p.: 207～208 °C;1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.80 (3H, s, CH3), 4.72 (1H, s, C4-H), 7.23～7.25 (4H, m, NH2+ArH), 7.31～7.35 (1H, m, ArH), 7.48～7.56 (4H, m, ArH), 7.78～7.80 (2H, m, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3450, 3324, 2199, 1660, 1594, 1518, 1488, 1391, 1127, 1126, 1070, 1010, 752。

產物3g: m.p.: 185～186 °C (Lit.[8]: 182～184℃);1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.78 (3H, s, CH3), 5.16 (1H, s, C4-H), 7.31～7.44 (5H, m, NH2+ArH), 7.48～7.52 (2H, m, ArH), 7.62 (1H, s, ArH), 7.78 (2H, d, J = 8.0 Hz, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3458, 3325, 2198, 1660, 1583, 1560, 1520, 1493, 1470, 1457, 1392, 1269, 1182, 1126, 1102, 1072, 906, 836, 815, 758, 691。

產物3h: m.p. 180～181 °C (Lit.[7]177～178 °C);1H NMR (DMSO-d6, δ, 10-6): 1.79 (3H, s, CH3), 4.73 (1H, s, C4-H), 7.25 (2H, s, NH2), 7.29～7.34 (3H, m, ArH), 7.41 (2H, d, J = 8.0 Hz, ArH), 7.47～7.51(2H, m, ArH), 7.78(2H, d, J = 8.0 Hz, ArH); IR (KBr, ν, cm-1): 3459, 3325, 2202, 1661, 1594, 1518, 1491, 1444, 1391, 1262, 1127, 1089, 1066, 1015, 831, 804, 751, 686。

3 實驗小結

本次實驗設計打破傳統的純粹驗證型、演示型的實驗模式，引導學員展開研究性學習和創造性實驗研究。

在實驗的設計環節，學員收獲的不僅僅是實驗結果，還有學習的態度和方法的轉變。在確定實驗設計方案的過程中，需要查閱大量文獻，了解該方向的最新發展動態，學員們不滿足于國內的研究成果，利用各種數據庫，接觸到大量的外文文獻，極大的激發了他們的求知欲，調動了他們的動手積極性。充分為學員創造提供良好的實驗環境、條件，讓他們自主的發揮他們的創造力，最大限度的培養學員創新精神和創新能力，充分實現人的發展。

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A Design of Green Synthesis of Pyrazole Derivatives

WU Nan, WANG Yu-mei, XU Xin
（Air Force Service College, Jiangsu Xuzhou 221000, China）

The pyrazole derivative is an important core structure of many natural products, and has biological and pharmacodynamical activities. In this experiment, students built up innovation groups to confirm the experiment contents, design the experiment scheme, verify the experiment outcome and find a fast and efficient method to prepare pyrazole derivatives in their open chemistry experiment. The experiment can culture the innovative thinking and innovative ability of students.

Pyrazole derivatives；Synthesis；Innovation

TQ 252

： A

： 1671-0460（2014）04-0489-03

2013-09-17

吳楠（1980-），女，講師，碩士，2006年畢業于江蘇師范大學有機化學專業，主要研究方向為有機合成。E-mail: wunan_china@163.com。