红四氮唑(TTC) 中文名称:2,3,5-三苯基氯化四氮唑,是一种白色至浅黄色结晶粉末。红四氮唑是一种染料,可用于观察脱氢酶的活性,遇氢后有无色变为红色。可作为微生物分析的指示剂,用于计数固体培养培养基中的微生物菌落,具吸湿性,对光敏感。溶于水、醇和丙酮,不溶于乙醚,具刺激性。
图1 红四氮唑性状图
红四氮唑用于微生物菌落计数。还原糖的灵敏试剂。区分乙醇、酮类和简单醛。测定脱氢酶的活性。滴定二硼烷、五硼烷和十硼烷等。农药残留量分析[1]。
(1)在计数琼脂中加入适量的TTC(0.5% TTC 1ML加到100ML琼脂中),细菌菌落长成红颜色,对去除食品本底颗粒物干扰非常有意义.
(2)在药物分析中——四氮唑盐比色法。中国药典采用氯化三苯四氮唑法。例如醋酸泼尼松龙软膏的含量测定.
(3)脱氢酶活性测定。TTC是标准氧化电位为80mV的氧化还原色素,溶于水中成为无色溶液,但还原后即生成红色而不溶于水的三苯甲臢(TPF),TPF比较稳定,不会被空气中的氧自动氧化,所以TTC被广泛地用作酶试验的氢受体。 植物根系中脱氢酶所引起的TTC还原,可因加入琥珀酸,延胡索酸,苹果酸得到增强,而被丙二酸、碘乙酸所抑制。所以TTC还原量能表示脱氢酶活性并作为根系活力的指标.
(4)鉴定种子生命力。应用TTC的水溶液浸泡种子,使之渗入种胚的细胞内,如果种胚具有生命力,其中的脱氢酶就可以将TTC作为受氢体使之还原成为三苯甲月替而呈红色,如果种胚死亡便不能染色,种胚生命力衰退或部分丧失生活力则染色较浅或局部被染色,因此,可以根据种胚染色的部位或染色的深浅程度来鉴定种子的生命力.
[1]陈卫平,涂谨,熊建华,张凤英. 红四氮唑在酒精酵母选育中的应用效果研究.《CNKI;WanFang》,2003
四氮唑是一种重要的五元杂环化合物,常用名为四唑或1H-四氮唑。其CAS号为288-94-8,分子量为70.05,具有白色至灰白色的结晶粉末状外观。四氮唑在室温下稳定,熔点范围在155-158°C之间,沸点约为220°C,密度约为1.5±0.1 g/cm3。这些基本的物理参数为我们揭示了四氮唑的基本性质,也为其在不同领域的应用奠定了基础[1]。
四氮唑的性状
四氮唑的化学性质丰富多样,这主要得益于其独特的分子结构。其分子中四个氮原子以五元环的形式相连,形成了高度稳定的共轭体系。这种结构不仅赋予了四氮唑较高的熔点和沸点,还使其在某些化学反应中表现出独特的催化活性和选择性。四氮唑在水中的溶解度较好,可溶于二甲基亚砜、甲醇等有机溶剂。此外,其还具有一定的酸度系数(pKa),这意味着在适当的条件下,四氮唑可以发生质子化或去质子化反应,从而改变其化学性质[2-3]。
在医药领域,四氮唑类药物展现出了强大的生命力和广泛的应用前景。截至目前,药渡数据库中已收录了126个四氮唑类药物,其中33个已经批准上市,覆盖了感染性疾病和心脑血管疾病等多个治疗领域。这些药物的靶点主要集中在细菌青霉素结合蛋白家族(PBPs)和血管紧张素II-1型受体(AT1)等关键生物分子上,通过抑制细菌生长、调节血压等机制,为患者带来了福音。
以最新上市的四氮唑类药物Cenobamate为例,该药由韩国SK biopharmaceuticals公司研发,并于2019年获得美国食品药品管理局(FDA)批准,用于治疗成人部分发作性癫痫。Cenobamate通过抑制电压门控钠电流来减少重复性神经元放电,从而有效控制癫痫发作。此外,其对于神经性疼痛、躁郁症和焦虑症的研究也正处于不同阶段的临床试验中,显示出了广阔的应用潜力[1-4]。
[1]张海霞,方芸,葛卫红,等.四氮唑盐法肿瘤药敏试验及应用[J].中国医院药学杂志, 2005, 25(007):663-664.
[2]杜传书,芮琳.筛选红细胞葡糖6-磷酸脱氢酶缺乏症的四氮唑蓝纸片法[J].新医学, 1981(4):2.
[3]冯婉玉,蔡爽.含硫四氮唑基团药物的戒酒硫反应[J].中国临床药学杂志, 2001, 10(5):2.
[4]刘瑞恒,付时雨,詹怀宇.四氮唑蓝显色检测超氧阴离子自由基的研究[J].分析测试学报, 2008, 27(4):355-359.
唑类化合物是一类重要的五元杂环化合物,这类化合物表现出优异的消炎、杀菌、抗过敏等作用,在抗真菌和降血糖药物方面有着广泛的应用。除了在药物化学中的用途,四唑化合物长期以来一直是人们关注的热点,在生物、农药、电子领域、材料科学和配位化学等方面也发挥着重要的用途。近年来,大量含有取代四氮唑结构片段的生物活性小分子药物被研究开发。其中,四氮唑是重要的医药和精细化工中间体,因此对其合成的研究具有重要的实际意义[1]。
图1 四氮唑的合成路线[2]。
将NaN3(15 mmol)和Et3N·HCl(15 mmol)加入腈(5 mmol)在DMF(10 mL)中的溶液中。将反应混合物暴露于130°C的微波辐射下2小时。在0°C下向混合物中加入EtOAc(100 mL)和6 N HCl(20 mL)。分离有机层,用2 N HCl水溶液(5×20 mL)洗涤,干燥并蒸发。通过硅胶柱层析,用50%EtOAc己烷溶液纯化残留物四氮唑。合成路线如图1所示。
图2 四氮唑的合成路线。
将腈(10mmol)、NaN3(12mmol,0.78g)和Py?HCl(10mmol,1.15g)在20mL DMF中的溶液加入50mL圆底烧瓶中。在剧烈搅拌下,将反应混合物在110℃下加热8小时。通过HPLC和薄层色谱(TLC)监测转化率。之后,将反应混合物冷却至室温并在搅拌30分钟的情况下溶解于4mL NaOH水溶液(5M)中。通过去除DMF和Py,在减压下浓缩溶液;将反应残余物溶于10mL水中。用HCl(3M,10mL)将pH值调节至1以形成沉淀。然后过滤沉淀,用2 x 10 mL 3M HCl洗涤,并在80°C下干燥过夜,得到纯四氮唑,为白色固体(1.23 g),产率为84%,1d,71%。合成路线如图2所示。
[1] 袁国龙,董万红,楚静波,许柳,那日松.四氮唑的合成研究[J].广东化工,2021,48(04):38-39
[2] Zhou, Yi; et al. Amine salt-catalyzed synthesis of 5-substituted 1H-tetrazoles from nitriles. Synthetic Communications (2010), 40(17), 2624-2632.
本文旨在探讨合成2'4'-二氟-2-[1-(1H-1,2,4-三唑基)]苯乙酮的方法,通过本文的研究,将为2'4'-二氟-2-[1-(1H-1,2,4-三唑基)]苯乙酮的生产提供新的技术支持和方法。
背景:2'4'-二氟-2-[1-(1H-1,2,4-三唑基)]苯乙酮是合成氟康唑的重要中间体。
氟康唑是一种新型的三唑类抗真菌药物,具有制菌谱广、口服吸收完全、组织器官内浓度高等特点。此外,它还具有毒副作用小、临床效果好等优点。氟康唑的作用机理是通过抑制细胞内细胞色素P450催化的羟化反应,从而阻止麦角固醇合成,破坏真菌细胞的完整性,阻止真菌细胞的生长和繁殖。因此,氟康唑是深部抗真菌的首选药物。然而,由于其价格一直较高,人们一直致力于降低其生产成本,对氟康唑及其中间体进行研究。
合成:
1. 方法一:
(1)在装有温度计、电动搅拌器、恒压滴液漏斗和回流冷凝管的500 mL四口烧瓶中,依次加入1,2,4-三氮唑8.97 g(0.13 mol)、三乙基苄基氯化铵(TEBA) 0.5 g (2.70 mmol,1,2,4-三氮唑摩尔用量的2%)、碳酸钾13.8 g(0.1 mol)及二氯甲烷50 mL。开动搅拌器,将四口烧瓶置于0℃的冰水浴中,开始滴加溶于50 mL二氯甲烷的2-氯-2′,4′-二氟苯乙酮19.05 g(0.1 mol),滴加完毕后于常温(25~30℃)反应6 h,然后过滤残渣,减压回收溶剂,得粗品22.1 g。
(2)将粗品倒入50 mL冰水中,加入稀盐酸,使粗品全部溶解,静置分层后,用分液漏斗除去不溶油状物,水层用碳酸氢钠中和,减压过滤,可获得白色结晶18.4 g,相对分子质量为223.18,熔点104~105℃。
2. 方法二:
将1H-1, 2, 4-三唑 (3) (8.97 g,0.13 mol) 、TEBA (0.5 g ,2.70 mmol) 、K2CO3 (13.8 g,0.13 mol) 悬浮于CH2Cl2 (50 ml) 中,于0°C滴加2 (19.05 g,0.1 mol) 溶于CH2Cl2 (50 ml) 的溶液,滴毕于常温反应6h,然后滤除残渣,减压回收溶剂,即得粗品 (22.1g) 。将粗品倒入冰水 (500ml)中,加入1mol/L盐酸 (120ml) 将粗品全部溶解,静置分层除去不溶油状物,水层用NaHCO3 (8g) 中和至pH6,得白色沉淀2'4'-二氟-2-[1-(1H-1,2,4-三唑基)]苯乙酮 (18.4 g,82.6%) ,mp 105~106℃。
参考文献:
[1]常瑜,翟红,王秀兰. 2′,4′-二氟-2-(1H-1,2,4-三唑-1-基)苯乙酮的合成 [J]. 太原理工大学学报, 2006, (06): 615-617. DOI:10.16355/j.cnki.issn1007-9432tyut.2006.06.004
[2]钟武,张万年,李科等. 2′,4′-二氟-α-(1H-1,2,4-三唑-1-基)苯乙酮的合成 [J]. 中国医药工业杂志, 1999, (09): 36. DOI:10.16522/j.cnki.cjph.1999.09.017
四乙酰核糖是一种重要的化合物,化学式为C13H18O9。它通常通过核苷酸的降解和酰化来制备,主要用于工业生产中。在制备过程中,会产生两种异构体:β-四乙酰核糖和α-四乙酰核糖。其中,β-四乙酰核糖是主要产物。结晶过程中,β-四乙酰核糖会析出,而剩下的结晶母液则富含α-四乙酰核糖。
四乙酰核糖
四乙酰核糖是医药工业中合成抗病毒药物三氮唑核苷的重要中间体。它主要用于合成广谱的抗病毒药物利巴韦林,也是合成核苷类化合物的起始原料。
取1000mL烧瓶,加入肌苷50g,醋酐200ml,搅拌后加热至回流,内液温度120℃,约60分钟澄清,降温至100℃,加入催化剂(NaSiO3与Na2HPO4按照2∶1混合)10g于110℃保温2h,接上维氏分馏柱,于微负压下蒸走醋酸及醋酸酐混合物,蒸走酸100ml,约100min。继续于110℃保温6h,终点用薄层色普板跟踪,至三乙酰肌苷基本消失。降温至30℃,过滤,合并滤液,于旋转蒸发仪将混合醋酐真空蒸出,将残留物冷至90-100℃,加蒸馏水,150ml,搅拌下结晶,析出四乙酰核糖,该核糖的收率为94.8%。
在装有温度计、冷凝管和机械搅拌的250mL的三口烧瓶内,加入42.5g鸟苷、122g醋酐,开启搅拌,加热至回流,待反应物变澄清后,降低反应温度至60℃,加入0.57g三氟乙酸,升温保温反应至反应结束(由TLC确定反应终点)。冷却到20℃,过滤。滤液经减压蒸除醋酸和醋酐,得到糖浆状物质,冷却后加入75mL水和75mL甲醇搅拌,析出固体,过滤,得到四乙酰核糖白色晶体40.2g。结晶后过滤得到的母液,即核苷裂解后四乙酰核糖结晶残液,用叔丁基甲醚萃取三次(每次50mL),合并有机相,蒸除叔丁基甲醚,得到化合物四乙酰核糖的糖浆5.5g,油状液体,GC纯度为75.7%。
采用高效液相色谱法进行检测。选用Agilent zorbax SB-C18色谱柱,填料的颗粒度为5μm,规格为150mm×4.6mm。以水与甲醇的体积百分比70%:30%为流动相进行等度洗脱,流速为1.0mL/min,柱温25℃,量取50μL、5mg/mL阿扎胞苷水溶液进行检测,检测波长为210nm,洗脱时间为20min。检测结果表明,该方法准确度高,灵敏度高,可以准确检测阿扎胞苷原料中四乙酰核糖杂质的含量。
[1] 张光宪, 丁兆, 孙朝国, & 胡刚. (0). 一种阿扎胞苷原料中四乙酰核糖的检测方法.
[2] 岳广宇, 王颖, 苏华强, & 郝新红. (0). 一种利用肌苷同时合成次黄嘌呤和四乙酰核糖的方法.
[3] 管明艳. (2015). 四乙酰核糖结晶母液的利用研究. (Doctoral dissertation).
L-鼠李糖发酵管是一种用于生化实验的管状装置,其中含有苯酚红作为指示剂,用于鉴别能够利用L-鼠李糖发酵的细菌。L-鼠李糖是一种典型的6-脱氧己糖,类似于岩藻糖,甜度与D-甘露糖相似,微苦。已经发现的由各种单糖组成的糖链都具有生理活性,因此,人们试图开发和利用这些糖链作为药品和农用化学品的材料。L-鼠李糖及其衍生物已被用作这些糖链开发应用的组成部分。此外,鼠李糖还被认为是一种反应香精的材料,因为它与氨基酸的美拉德反应会产生一种特有的气味。
研究者利用杯碟法和2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定了大豆异黄酮的抑菌活性,并通过扫描电镜、透射电镜、呼吸代谢抑制实验、SDS-PAGE蛋白谱带变化、4’,6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)荧光染色法、DNA超螺旋解旋方法等研究了其抑菌机制。
实验结果显示:大豆异黄酮对金黄色葡萄球菌、蜡状芽孢杆菌、藤黄微球菌、枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、白色念珠菌、单增李氏菌、米曲霉和犁头霉均有明显的抑制作用,但对大肠杆菌和酵母菌无抑制作用。最低抑菌浓度为0.3mg/mL。通过观察金黄色葡萄球菌的形态结构和超微结构,发现其表面出现了皱缩、干瘪、扭曲变形、囊泡状或不规则形状的突起以及缢痕等结构。透射电镜观察还显示,金黄色葡萄球菌的细胞质开始固缩,细胞壁和细胞膜破裂,出现空腔和内容物溢出。此外,大豆异黄酮还影响了金黄色葡萄球菌的细胞膜渗透性,导致细胞质的渗漏。呼吸代谢抑制实验结果表明,大豆异黄酮主要通过抑制供试菌株糖代谢途径中的三羧酸循环途径发挥作用。
[1] Antimicrobial resistance pattern of Salmonella serotypes isolated from food items and personnel in Addis Ababa, Ethiopia[J]. Endrias Zewdu, Poppe Cornelius. Tropical Animal Health and Production. 2009(2)
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[3] Mouse karyotype obtained by combining DAPI staining with image analysis[J]. Dai Xiaohua, Yang Guangxu, Liu Jingyu, Song Yunchun. Wuhan University Journal of Natural Sciences. 2006(2)
[4] Genistein induces Gadd45 gene and G2/M cell cycle arrest in the DU145 human prostate cancer cell line[J]. Teruki Oki, Yoshihiro Sowa, Tohru Hirose, Nobumasa Takagaki, Mano Horinaka, Ryoko Nakanishi, Chikako Yasuda, Tatsushi Yoshida, Motohiro Kanazawa, Yoshiko Satomi, Hoyoku Nishino, Tsuneharu Miki, Toshiyuki Sakai. FEBS Letters. 2004(1)
[5] 王海涛. 大豆异黄酮的抑菌活性及其机制的研究[D]. 辽宁师范大学, 2009.
酞嗪(Phthalazine)是一种具有独特结构的杂环化合物,其特有的结构赋予了酞嗪独特的化学性质和生物活性,使其在药物化学和材料科学中具有重要应用价值。
简介:什么是酞嗪?
酞嗪又称 2,3-二氮杂萘,是重要的含氮杂环化合物。酞嗪单元是许多具有生物活性的有机化合物的重要结构基础,在药物、农用化学品和功能材料领域受到越来越多的关注。如下图所示,DNA 修复酶(PART)母体是一种细胞抑制剂,能够抑制肿瘤细胞 DNA 修复;盐酸氮卓斯汀,具有抗组胺、抗炎症的特性,可以治疗季节性过敏性鼻炎;瓦他拉尼具有抗肿瘤的活性。此外,酞嗪类化合物在发光材料和荧光探针方面也显示出良好的性能。
1. 酞嗪的化学结构
酞嗪是一种杂环有机化合物,分子式为 C8H6N2,是与邻苯二甲酸相关的二醛的吖嗪,它与其他萘啶类化合物(包括喹喔啉、 cinnoline和喹唑啉)呈异构体。酞嗪(phthalazine)是一种重要的氮杂环化合物,其结构可看作是萘分子的2、3 号碳被氮原子所取代。酞嗪是由1个苯环和1个哒嗪环稠合而成,结构中含有肼(2个相邻氮原子)的含氮杂环,在有机合成中扮演着重要角色。酞嗪-1(2H)-酮和 2,3-二氢酞嗪-1,4-二酮构成了酞嗪部分的两种重要的功能化形式。酞嗪的结构如下:
2. 与异构体的比较
氮杂芳族化合物哒嗪和酞嗪的光谱特性与其异构体吡嗪和喹喔啉相比有很大不同,后者的三重态特性已通过包括 ODMR 在内的各种光谱技术进行了详细研究。由于哒嗪在任何条件下都不会发出磷光,因此甚至连酞嗪的 T 态是否为未知的问题都一无所知。哒嗪和酞嗪在低温下都会在刚性介质中产生非常好的 TREPR 信号。
酞嗪的三重态性质极大地依赖于环境和温度 。在苯甲酸和 1,4-二氯苯主体中未观察到氮超精细分裂,但在联苯和杜烯中可以清楚地观察到。亚能级的顺序也从苯甲酸中的 Z>Y>X 变为杜烯中的 Z>X>Y。超精细分裂和 ZFS 分析表明,在 4.2K 时,T 态的特征约为 60% ππ* 和 40% nπ*。nπ*‐ππ* 振动电子混合应伴随分子的平面外扭曲。Yamauchi 等人通过时间分辨的 ENDOR 工作确实检测到了这种扭曲的发生
3. 酞嗪的变体和衍生物
(1)2001 年 ,Napoletano 等将邻苯二甲酸酐衍生化之后,以甲醇为溶剂,酸性条件下与水合肼缩合,以几乎定量的收率获得酞嗪酮衍生物。接下来将羰基氯化,并在钯催化下发生偶联反应,形成 1,4-取代的酞嗪衍生物(如图所示)。
(2)2010 年,Hegab 等人使用邻苯二甲酸酐与芳烃发生傅–克反应生成邻芳甲酰基苯甲酸,再与肼缩合,得到 4-取代的酞嗪酮类化合物,再经过多步反应,合成了一系列具有高度活性的药物分子,其消炎效果超过了吲哚美辛(如图 所示)。
(3)2012年,Shaabani及其团队发现邻苯二甲酸酐、水合肼、异腈和丁炔二酸酯在乙醇和丙酮的混合溶剂中能够在室温下发生四组分反应,产生结构复杂的高度取代的酞嗪衍生物,收率为中等水平。研究者认为,异腈和丁炔二酸酯的加成反应生成1,4-偶极子,是驱动这一反应的关键因素。该偶极子与邻苯二甲酸酐与肼原位生成的酞嗪酮发生亲核加成,完成形式上的反应,得到最终产物(如图所示)。
(4)酞嗪衍生物的合成还可以从已有的酞嗪环化合物入手,通过利用其氮原子的亲核特性进行进一步的结构修饰和扩展。2008年,Bazgir等人报道了一种三组分反应,其中以酞嗪二酮、丙二腈或氰基乙酸乙酯及芳香醛为原料,在离子液体中加热,成功合成了吡唑并[1,2-b]酞嗪二酮结构的化合物。作者认为,反应中芳香醛首先和丙二腈或氰基乙酸乙酯发生缩合,生成 α,β-不饱和羧酸衍生物。酞嗪二酮与其进行 1,4-加成,最后酞嗪酮中另外一个氮原子与氰基发生亲核加成,得到产物(如图)。
(5)当酞嗪的1-或4-位带有卤素时,其表现出类似于酰氯的特性,可进行亲核取代反应。因此,使用亲核试剂与1-或4-氯酞嗪反应是一种常见的制备酞嗪衍生物的方法。2004年,Lebsack等研究人员通过与1,4-二氯酞嗪反应生成稠环结构,并经过多步反应,合成了具有抗惊厥作用的潜在药物分子,这些分子均包含酞嗪结构(如图)。
参考:
[1] 陈晨. 酞嗪、双吲哚、3-取代吲哚类含氮杂环化合物绿色合成方法研究[D]. 辽宁:辽宁师范大学,2020.
[2] 罗明检. 酞嗪盐与端炔的加成反应研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2019.
[3] 郑宣鸣. 酞嗪基α-氨基膦酸酯的合成研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2018. DOI:10.7666/d.D01587313.
[4] 赵梅梅,仝红娟,杜漠. 酞嗪衍生物的合成及活性研究进展[J]. 精细与专用化学品,2022,30(4):15-19. DOI:10.19482/j.cn11-3237.2022.04.03.
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Phthalazine
[6]Sangshetti J, Pathan S K, Patil R, et al. Synthesis and biological activity of structurally diverse phthalazine derivatives: A systematic review[J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2019, 27(18): 3979-3997.
[7]https://www.merriam-webster.com/dictionary/phthalazine
酞嗪因其独特的化学结构和反应性,在有机合成和医药领域中具有广泛应用。
简介
酞嗪(Phthalazine)是一种有机杂环化合物,也称为2,3-二氮杂萘。酞嗪-1(2H)-酮和 2,3-二氢酞嗪-1,4-二酮构成了酞嗪部分的两种重要的功能化形式。酞嗪的生物活性是什么?目前研究发现,酞嗪具有普遍的生物活性,如抗肿瘤、抗菌、抗炎以及抗痉挛等活性,酞嗪衍生物还具有血管舒张的作用,可用于高血压的治疗。对其化学性质的广泛研究表明,引入结构多功能性可提高其在许多生物活性方面的有效性,例如抗癌、抗惊厥、抗高血压、强心剂、抗糖尿病、镇痛剂、抗精神病剂、抗菌剂、抗血栓剂、血管舒张剂、抗炎、抗锥虫剂、抗利什曼原虫、哮喘、慢性阻塞性肺病、等等。含酞嗪的药物,特别是聚-[ADP-核糖]聚合酶 (PARP)、磷酸二酯酶 (PDE)和醛糖还原酶 (AR)的抑制剂,表现出优异的酶抑制活性。酞嗪因其在血癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌和肾癌中的抗肿瘤活性而具有重要意义。市场上有许多含有酞嗪作为药效团的药物分子,并且正在进行临床开发,以阐明酞嗪作为核心分子的效用。
1. 酞嗪有什么用途?
1.1 酞嗪药物的用途
酞嗪是一类重要的含氮杂环化合物,是许多天然产物、药物进行人工合成的基本结构骨架。酞嗪衍生物因其广泛的生物活性和药用价值而受到人们的关注:
(1)如双肼酞嗪类化合物可作为周围血管扩张药物,在临床上被用于治疗高血压和顽固性心力衰竭;
(2)Phthalazines是含有与哒嗪融合的苯环的双环杂环化合物。Hydralazine是一种用于治疗原发性高血压或严重高血压(伴有需要立即采取行动的病症、心力衰竭和先兆子痫或子痫)的抗高血压药;
(3)1, 4-二取代酞嗪类化合物可用于抑制人类乳腺癌 MAD-MB-231 癌症细胞的扩散,具有很好的抗肿瘤作用;
(4)低神经毒性的酞嗪并三唑类化合物已被发现具有抗惊阙活性;
(5)氮烷基取代的酞嗪类化合物也被证明有良好的抗氧化活性;
(6)酞嗪酮类化合物经研究发现对金黄色葡萄球菌及伤寒沙门菌等细菌有显著的抑制作用,表明其具有良好的抗菌活性;
1.2 农药领域
在农药方面也有应用,如 1-芳氧基-4-氯酞嗪化合物被发现具有一定的除草活性。
1.3 在化学合成中的用途
酞嗪也可作为原料参与有机化学反应。酞嗪参与的反应中报道最多的是逆电子需求的 Diels–Alder 反应(简写为 IED–DA 或 DAINV 反应):
(1)DAINV 反应中,酞嗪一般作为双烯体,与富电子的亲双烯体反应后,脱去氮气,形成萘的衍生物(如图所示)。
当酞嗪的 1,4-位上连有吸电子取代基时,DAINV 反应更易于发生;而无取代的酞嗪的 LUMO 轨道能量较高,与亲双烯体发生反应较为困难,因此直接使用酞嗪作原料的 DAINV 反应报道较少。
(2)1987年,Heuschmann等人研究了酞嗪与高活性亲双烯体2-亚烷基咪唑啉的反应。在实验中发现,当咪唑啉的2-位为亚环丙基时,由于双键张力增大和能量提高,双键更容易发生环加成反应,因此在室温下即可迅速完成反应。然而,由于其α-位缺乏氢原子,无法进行芳构化,最终形成螺环烃结构。相反,当咪唑啉的2-位为亚甲基或亚乙基时,反应需要通过加热进行,这使得咪唑啉能够开环并进一步芳构化,从而生成萘的衍生物(如图)。
(3)2010年,Wegner等人通过巧妙的结构设计,采用双硼试剂催化酞嗪进行DAINV反应。双硼试剂作为一个缺电子的Lewis酸,通过与酞嗪配位,能显著降低酞嗪的电子云密度,从而减少其LUMO轨道的能量,这一点已通过计算化学得到验证。研究人员进一步利用双硼试剂催化酞嗪与噁唑啉、烯胺或烯醇醚等富电子烯烃的DAINV反应,在失去氮气的过程中,酞嗪芳构化生成萘的衍生物,反应产率表现为中等至优异(如图所示)。
(4)2016 年,Wegner 课题组再次报道了基于双硼试剂/酞嗪体系的多米诺反应。反应使用饱和醛与烯丙基甲胺为原料时,二者原位生成烯胺。烯胺双键与酞嗪发生 DAINV 反应后,先生成 2,3-二氢萘结构,然后进一步与氮原子上的烯丙基发生正向 D–A 反应,生成多环的桥环结构。使用 α,β-不饱和醛与四氢吡咯为原料时,经历相似的反应途径可生成含有三元环的更为复杂的桥环结构(如图所示)。
2. 好处和挑战
酞嗪作为一种具有独特结构的有机化合物,在诸多领域展现出广阔的应用前景。其分子结构赋予了它优异的电子性质和配位能力,使其在材料科学、药物化学等领域备受关注。然而,酞嗪的合成与功能化仍存在一些挑战,如反应条件苛刻、产率较低等。此外,酞嗪衍生物的生物活性研究也相对较少,限制了其在药物开发中的应用。未来,随着合成方法的不断改进和对酞嗪性质的深入研究,酞嗪可能会在更多领域发挥重要作用。
参考:
[1]https://go.drugbank.com/categories/DBCAT001325
[2]罗明检. 酞嗪盐与端炔的加成反应研究[D]. 黑龙江:哈尔滨工业大学,2019.
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[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Phthalazine
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