咪唑并[1 2-a]吡啶的合成與表征

朱新舉 郝新奇 牛俊龍 宋毛平

摘要：介紹一個研究探索型有機化學綜合設計實驗——咪唑并[1，2-a]吡啶的合成與表征。該實驗以商品化的2-氨基吡啶和氯乙醛為原料，在碳酸鉀的作用下得到咪唑并[1，2-a]吡啶。針對有機實驗教學中學生理論聯系實際能力不足，本實驗通過紅外光譜和核磁共振氫譜表征以及對產物圖譜的分析，使學生更深刻地理解有機基礎課所學的波譜理論知識。

關鍵詞：有機化學綜合實驗;咪唑并[1，2-a]吡啶

中圖分類號：O6-0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0279-02

有機化學實驗是化學專業本科生必修的基礎課程之一，傳統的實驗課堂，很多都是模式化的教育方式，即使學生不理解所做實驗的內容，但是在老師的指揮下依次操作就可以順利的完成實驗。這樣就導致一部分學生認為化學實驗就是將不同的化學試劑混合在一起制備新的化合物的過程，而忽略了實驗的本質。現在很多高校都在進行實驗教學方面的改革，轉變以往傳統的教學模式。我們在這方面也進行了探索，發展自主式學習教育，就是以學生為中心，提前將實驗課題介紹給學生，讓他們自己去查詢文獻資料，總結實驗方法，分析實驗過程，對過程中遇到的問題大家一起進行討論和研究。這種方式就是鼓勵學生主動參與到實驗教學中，讓學生自己去設計和完成實驗，從而可以大幅度的提升教學效果，培養學生的自主創新意識。

吡啶并咪唑類化合物是一類特殊的含氮雜環化合物，廣泛存在于天然產物和藥物結構中。大量含有咪唑并[1，2-a]吡啶結構單元的化合物被證明具有抗真菌、抗病毒、抗腫瘤、消炎、止痛、抑制失眠焦慮等生物活性。咪唑并[1，2-a]吡啶類衍生物在有機光電材料方面也得到了一定的應用。近年來隨著有機合成方法學的快速發展，有關咪唑并吡啶的合成研究得到了越來越多人的關注。我們結合目前的科研工作，設計了一個關于咪唑并[1，2-a]吡啶類化合物的合成與表征的課題作為有機化學實驗之一。該課題符合當前科學發展前沿，難度適宜。通過“調研—設計—合成—表征—總結”的實驗過程，讓學生更深入地理解科研工作的思路。該實驗是對學生創新能力和實驗能力的綜合訓練，可以安排兩周內完成。

一、儀器與實驗藥品

1.儀器：圓底燒瓶（250ml），回流冷凝管（球形），量筒，干燥管，溫度計，恒溫磁力攪拌浴，磁子，天平;紅外光譜儀（IR），核磁共振波譜儀（NMR）。

2.藥品：2-氨基吡啶（2.35 g，25 mmol），氯乙醛（2.35 g，30 mmol），碳酸鉀（6.9 g，50 mmol），乙醇（100 mL），乙酸乙酯，無水硫酸鎂。

二、實驗目的

1.按實驗要求合成咪唑并吡啶，掌握回流、萃取和柱色譜的各部操作。

2.學習利用紅外光譜和核磁共振氫譜等手段對所合成的化合物進行結構的初步鑒定，進而掌握其在有機合成中的應用。

3.探討該實驗的反應機理。

三、實驗內容

（一）實驗前的準備

要求學生通過相關的化學專業數據庫查閱相關文獻，給出合成咪唑并吡啶的方法以及設計具體的實驗方案。

（二）咪唑并吡啶的制備

文獻報道咪唑并吡啶的制備方法（輔助英文材料），請同學們按照以上所給原料及用量，結合輔助材料設計相應實驗步驟，制備目標化合物。

（三）產物的紅外光譜解析

紅外吸收峰的位置與強度反映了分子結構特點，可以鑒別化合物的結構特征以及確定化學基團。分別測定了2-氨基吡啶，氯乙醛和咪唑并[1，2-a]吡啶的紅外光譜，數據如下：

2-氨基吡啶：IR（KBr）3444，3289，3150，3071，

1624，1595，1559，1487，1439，1339，1326，1277，1141，985，763，736cm-1。

氯乙醛：IR（KBr）3017，1802，1712，1419，1360，

1291，1098，1021，955，596cm-1。

咪唑并[1，2-a]吡啶：IR（KBr）3105，1635，1505，

1340，1304，1235，1141，1027，740 cm-1。

（四）產物的核磁圖譜解析

以CDCl3為氘代試劑，分別測定了2-氨基吡啶和咪唑并[1，2-a]吡啶的核磁共振氫譜，進一步證實了產物的結構，數據如下：

2-氨基吡啶：1H NMR（400 MHz，CDCl3） δ 8.07（dd，J=5.0，1.0 Hz，1H），7.42（ddd，J=8.3，7.2，1.9 Hz 1H），6.63（ddd，J=7.2，5.1，0.9 Hz，1H），6.49（d，J=8.3 Hz，1H），4.49（s，2H）.

咪唑并[1，2-a]吡啶：1H NMR（600 MHz，CDCl3） δ 8.13（d，J=6.7 Hz，1H），7.63-7.58（m，3H），7.16（t，J=7.8 Hz，1H），6.78（t，J=6.6 Hz，1H）.

四、實驗結果與討論

從2-氨基吡啶，氯乙醛以及咪唑并[1，2-a]吡啶的紅外圖譜可以看出，原料的氨基（3444，3289 cm-1）和醛基（1712 cm-1）的特征吸收峰消失。從2-氨基吡啶和咪唑并[1，2-a]吡啶的核磁共振氫譜可以看出，2-氨基吡啶的氨基峰4.49（s，2H）消失，且原料和產物氫的化學位移和峰形都發生了變化。

五、思考題

本實驗得以實現的原因何在？實驗中碳酸鉀起到什么作用？

附：Preparation of imidazo[1，2-a]pyridine