4-甲基哌嗪乙酰肼并芳香醛類希夫堿的合成與表征

周惠良，鐘 波

（寧夏大學化學化工學院，寧夏銀川 750021）

希夫堿類化合物因其特殊的結構而具有獨特的生物活性、強的配位能力及其催化活性，在醫藥，化學分析及功能材料等方面應用廣泛[1]。由于酰肼類化合物在抗腫瘤方面具有一定的優勢[2]，因此，酰肼類化合物是一種潛在的抗腫瘤藥物[3]。4-甲基哌嗪乙酰肼是合成藥物硝呋哌酮的重要中間體，為了進一步探索哌嗪類化合物的生物活性，將4-甲基哌嗪乙酰肼引入到希夫堿類化合物中，以期實現活性的疊加，探索生物活性更好的新型化合物。李寒清等人采用微波法合成了一系列哌嗪類希夫堿化合物[4，5]，與傳統方法[6-11]相比，雖然產率較高，但是后續處理麻煩，難以實現大規模制備。因此，在系統研究哌嗪體系工作的基礎上，以4-甲基哌嗪乙酰肼與芳香醛為原料采用傳統方法設計合成了10種芳香醛類希夫堿，其中幾種化合物鮮見文獻報道。其結構通過元素分析、IR和1HNMR確證。并分別從反應溫度，時間等方面對其反應條件進行探討。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

WRS-1B型數字熔點儀（上海精科實業有限公司）；PE2400型元素自動分析儀（美國Perkin Elmer公司）；FT IR-8400S型傅里葉紅外光譜儀（KBr壓片）（日本島津）；Bruker-2AR300型超導核磁共振儀（CDCl3作溶劑，TMS為內標），瑞士Bruker公司。

4-甲基哌嗪乙酰肼參照文獻合成，其總收率為59.7%。其余所用試劑均為分析純；液體醛用前重蒸。

1.2 1的合成

在50 mL圓底燒瓶中加入4-甲基哌嗪乙酰肼0.1 mol，芳香醛 0.1 mol（對苯二甲醛 0.05 mol）和無水乙醇20 mL（作溶劑），加熱回流一定時間后靜置冷卻，慢慢析出大量沉淀，過濾，干燥，得粗產品，1a～1g用無水乙醇進行重結晶，1h用甲醇進行重結晶，1i、1j用乙酸、乙醇混合溶劑重結晶。

2 結果與討論

2.1 1a～1j的試驗數據及表征數據

1a～1j的實驗數據（見表1），元素分析和IR數據（見表2），1HNMR數據（見表3）。

從1HNMR譜圖可以看出，-NH2峰消失，苯環上的取代基對N=CH上的活潑H有較大的影響當苯環上連有吸電子基團時，它們的化學位移向低場方向移動；當苯環上有推電子基團時，它們的化學位移向高場方向移動，這是由于它們與苯環的電子效應尤其是共軛或超共軛效應引起的。在IR譜圖中，1 600 cm-1附近為νC=N吸收，1 240 cm-1附近為νN-N=C吸收。

2.2 反應條件的優化

由于合成1a～1j的反應條件相似，現以1b，1f的合成為例，分別探討了反應溫度、反應時間、投料比對收率的影響。

表1 1a～1j的實驗數據

表2 1a～1j的元素分析和IR數據

表3 1a～1j的1H NMR數據

2.2.1 反應溫度對收率的影響 固定4-甲基哌嗪乙酰肼與芳香醛的投料摩爾比為1∶1，以無水乙醇作溶劑，分別在不同的溫度下反應，考察溫度對反應收率的影響，結果（見表4）。由表4可知，最佳反應溫度為回流溫度。此時溶劑已經處于回流狀態，反應物接觸充分，收率最高。

表4 反應溫度對收率的影響

2.2.2 反應時間對收率的影響 固定4-甲基哌嗪乙酰肼與芳香醛的投料比為1∶1，反應溫度為回流溫度，以無水乙醇作溶劑，改變反應時間，考察時間對反應收率的影響，結果（見表5）。

表5 反應時間對收率的影響

從表5看出，當投料比為1∶1時，反應溫度為回流溫度時，1b和1f均在反應時間為2 h時，收率最高。如果反應時間短，反應未完全轉化，收率較低，反應時間過長，對產物收率影響不大。

2.2.3 投料比對收率的影響 以無水乙醇作溶劑，固定反應時間為2 h，反應溫度為回流溫度，改變4-甲基哌嗪乙酰肼與芳香醛的投料摩爾比，考察投料比對反應收率的影響，結果（見表6）。

從表6顯示，投料摩爾比對反應收率有顯著的影響，摩爾比為1∶1時，收率最高。投料比低于1∶1時，收率較低；高于1∶1時，收率稍有提高，但會造成藥品的大量浪費，得不償失。

表6 投料比對收率的影響

3 結論

（1）以無水乙醇為溶劑，在n（4-甲基哌嗪乙酰肼）∶n（芳香醛）=1∶1（摩爾比）（對苯二甲醛取 2∶1）、反應溫度為回流溫度的條件下，合成了10種4-甲基哌嗪乙酰肼并芳香醛類希夫堿，收率達70.8%～91.4%。

（2）通過對化合物進行元素分析以及IR、1HNMR譜圖的分析，證實了化合物的結構和合成方法的可靠。

（3）此反應具有步驟少，反應條件溫和，操作簡單，產品純度高等特點，具有良好的實際應用前景。

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