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中图分类号：R9 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）09-01-01
酰亚胺即顺-1.3-二苄基-5-[（1S，2S）-（+）-苏式-1-羟甲基-2-（对硝基苯基）-2-羟乙基]-四氢-4H吡咯并[3，4-d]咪唑-2，4，6-三酮，系合成生物素的中间体
1 引言
顺-1.3-二苄基-5-[（1S，2S）-（+）-苏式-1-羟甲基-2-（对硝基苯基）-2-羟乙基]-四氢-4H吡咯并[3，4-d]咪唑-2，4，6-三酮又名酰亚胺，分子式C28H26N4O7，分子量为530，结构式如图1.1所示，它是以固态的形式保存，呈淡黄色粉末状，熔点200～201℃。
图1酰亚胺结构式
本实验以1，3-二苄基-咪唑啉-2-酮-顺-4，5-二羧酸（又名环酸）和（1S，2S）-（+）-苏式-l-（对-硝基苯基）-1，3-丙二醇（又名右胺）为物料来制备酰亚胺，此步反应是在两种混合溶剂进行，两种溶剂的比例对反应收率影响较大，所以文章重点对两溶剂比例做了详细研究。反应完毕后，结晶溶剂的选择至关重要。本文对醇类，酯类，芳香烃类等溶剂分别进行了相关的考察。环酸和右胺结构式如图1.2所示
环酸右胺
图2 环酸和右胺结构式
环酸与右胺反应是一个典型的羧酸和伯胺生成酰胺的反应，在此还对酰化反应中反应温度和反应原料配比等影响因素进行了研究，确定了最优化的反应条件。
2 实验试剂及仪器
2.1 实验试剂
表1试剂
2.2 实验设备及分析仪器
表2 实验仪器
2.3 主要分析方法
采用薄层色谱法（TLC）跟踪反应的进程，用核磁共振谱法（1H-NMR），质谱（MS） ，红外光谱（IR）来对其进行定性分析，鉴定结构，用旋光仪分析其旋光度，用高效液相色谱分析产品含量。
3反应方程式
图3 酰亚胺的合成路线
4实验操作
在带回流分水器，搅拌浆，温度计的500mL三口烧瓶中，加入环酸20.0g（0.0565mol），右胺13.18g（0.0622mol）和300mL二甲苯： 吡啶=1： 1混合溶剂，油浴加热控制外温128 ℃，剧烈回流带水15h，薄层色谱分析法（TLC）跟踪反应进程，20hr后反应完全，停止反应。先常压回收溶剂，然后减压回收尽，加入75 mL乙酸乙酯重结晶，抽滤，烘干得到28.45g淡黄色粉末状物质，HPLC测定其含量为99.2%。
5产品分析
（1）HPLC检测
对所得的酰亚胺进行了HPLC检测，检测条件为：
溶剂：甲醇检测波长：225nm
进样量：10ul 流速：0.8ml/min
柱温：20℃流动相：乙腈：水=90：10
HPLC谱图如附录1所示，所得产品纯度为99.2%。
（2）熔点
经检测，所得产物酰亚胺熔点为：200～201℃
（3）旋光度
经检测，所得产物酰亚胺旋光度[α]D25=+28°（C=1.0，CHCl3）；
（4）1HNMR
对所得的酰亚胺进行了1HNMR检测，其谱图如附录2所示。
1HNMR谱图解析如下：（CDCl3），δ（ppm）
2.63（br，2H，2×OH，D2O交换消失）；
3.89～3.95（m，4H，HCHOH，HCCH2OH，C3a-H，C6a-H）；
4.55（m，1H，CH2OH）；
4.00、4.17、4.88、4.96（dddd，J=14.81、14.91Hz，2×CH2C6H5）；
5.34（d，1H，J=6.55 Hz，HCOH）；
7.26～7.35（m，10H，2×ArH）；
7.50，8.17（dd，J=8.52、8.52Hz，4H，NO2ArH）。
（5）红外光谱
对所得的酰亚胺进行了红外光谱检测，其谱图如附录3所示。
红外吸收光谱图解析如下：
IR（KBr），νmax（cm-1）：3517、3467、2953、1779、1708、1607、1526、1351、739、699；
（6）质谱
对所得的酰亚胺进行了质谱检测，其谱图如附录4所示。
ESI-MS：529.3[M-H]-
经以上分析，认为所得产品结构正确，为酰亚胺，纯度为99.2%。
6 反应影响因素的考察
6.1温度对反应收率的影响
温度在有机反应中是极为重要的影响因素，对于大多数有机反应，适当提高温度都能够有效的提高反应收率。从有机反应的实质来说，有机反应在开始阶段需要外界提供一定的能量，反应温度的高低直接影响着反应的进程。本实验考察了温度对反应的影响，如图4所示。
图4温度对反应的影响
从上图可以看出，随着反应温度的增加，反应收率逐渐的增加，在T=125℃时有个明显的拐点，拐点之后反应收率下降。综上可以得出T=125℃为最合适的反应温度。
6.2混合溶剂对反应收率的影响
实验中选择反应溶剂时主要考虑二甲苯和吡啶，甲苯和吡啶这两种混合溶剂，考察混合溶剂在不同配比的情况下，对反应收率影响。如表2.5，2.6所示：
表3甲苯和吡啶溶剂对反应收率的影响
表4二甲苯和吡啶溶剂对反应收率的影响
从上表可知，总共选择了13种溶剂，其中10种是混合溶剂：当选二甲苯，甲苯或吡啶做溶剂时反应收率不是很理想；选择甲苯与吡啶用不同配比作溶剂时，反应收率也不太理想；当选择二甲苯与吡啶用不同配比时，反应收率得到了明显的改善，随着二甲苯与吡啶体积比的减小，反应收率先增加后减少，在这个过程中，反应收率存在一个最大值，综合考虑对反应的影响，选择的最适反应溶剂为：二甲苯：吡啶=1：1。
6.3结晶溶剂对反应收率的影响
实验反应完毕后，结晶溶剂的选择至关重要，实验中考察了酰亚胺分别在醇类，酯类，芳香烃类溶剂作为结晶溶的情况下，对反应收率和含量的影响。如表5所示：
表5结晶溶剂对反应收率的影响
7小结
用环酸和右胺在混合溶剂的情况下进行反应，得到酰亚胺，反应操作简便，安全易行。但反应的收率易受温度、溶剂等因素的影响。经过一系列实验条件探索优化，确定了最佳反应条件：125℃、常压、二甲苯：吡啶=1：1（体积比）、22h反应结束，乙酸乙酯作为结晶溶剂，所得产物酰亚胺熔点为：200～201℃，反应收率94.7%，纯度：99.2%。结构经1HNMR，IR和MS验证正确。
酰亚胺即顺-1.3-二苄基-5-[（1S，2S）-（+）-苏式-1-羟甲基-2-（对硝基苯基）-2-羟乙基]-四氢-4H吡咯并[3，4-d]咪唑-2，4，6-三酮，系合成生物素的中间体
1 引言
顺-1.3-二苄基-5-[（1S，2S）-（+）-苏式-1-羟甲基-2-（对硝基苯基）-2-羟乙基]-四氢-4H吡咯并[3，4-d]咪唑-2，4，6-三酮又名酰亚胺，分子式C28H26N4O7，分子量为530，结构式如图1.1所示，它是以固态的形式保存，呈淡黄色粉末状，熔点200～201℃。
图1酰亚胺结构式
本实验以1，3-二苄基-咪唑啉-2-酮-顺-4，5-二羧酸（又名环酸）和（1S，2S）-（+）-苏式-l-（对-硝基苯基）-1，3-丙二醇（又名右胺）为物料来制备酰亚胺，此步反应是在两种混合溶剂进行，两种溶剂的比例对反应收率影响较大，所以文章重点对两溶剂比例做了详细研究。反应完毕后，结晶溶剂的选择至关重要。本文对醇类，酯类，芳香烃类等溶剂分别进行了相关的考察。环酸和右胺结构式如图1.2所示
环酸右胺
图2 环酸和右胺结构式
环酸与右胺反应是一个典型的羧酸和伯胺生成酰胺的反应，在此还对酰化反应中反应温度和反应原料配比等影响因素进行了研究，确定了最优化的反应条件。
2 实验试剂及仪器
2.1 实验试剂
表1试剂
2.2 实验设备及分析仪器
表2 实验仪器
2.3 主要分析方法
采用薄层色谱法（TLC）跟踪反应的进程，用核磁共振谱法（1H-NMR），质谱（MS） ，红外光谱（IR）来对其进行定性分析，鉴定结构，用旋光仪分析其旋光度，用高效液相色谱分析产品含量。
3反应方程式
图3 酰亚胺的合成路线
4实验操作
在带回流分水器，搅拌浆，温度计的500mL三口烧瓶中，加入环酸20.0g（0.0565mol），右胺13.18g（0.0622mol）和300mL二甲苯： 吡啶=1： 1混合溶剂，油浴加热控制外温128 ℃，剧烈回流带水15h，薄层色谱分析法（TLC）跟踪反应进程，20hr后反应完全，停止反应。先常压回收溶剂，然后减压回收尽，加入75 mL乙酸乙酯重结晶，抽滤，烘干得到28.45g淡黄色粉末状物质，HPLC测定其含量为99.2%。
5产品分析
（1）HPLC检测
对所得的酰亚胺进行了HPLC检测，检测条件为：
溶剂：甲醇检测波长：225nm
进样量：10ul 流速：0.8ml/min
柱温：20℃流动相：乙腈：水=90：10
HPLC谱图如附录1所示，所得产品纯度为99.2%。
（2）熔点
经检测，所得产物酰亚胺熔点为：200～201℃
（3）旋光度
经检测，所得产物酰亚胺旋光度[α]D25=+28°（C=1.0，CHCl3）；
（4）1HNMR
对所得的酰亚胺进行了1HNMR检测，其谱图如附录2所示。
1HNMR谱图解析如下：（CDCl3），δ（ppm）
2.63（br，2H，2×OH，D2O交换消失）；
3.89～3.95（m，4H，HCHOH，HCCH2OH，C3a-H，C6a-H）；
4.55（m，1H，CH2OH）；
4.00、4.17、4.88、4.96（dddd，J=14.81、14.91Hz，2×CH2C6H5）；
5.34（d，1H，J=6.55 Hz，HCOH）；
7.26～7.35（m，10H，2×ArH）；
7.50，8.17（dd，J=8.52、8.52Hz，4H，NO2ArH）。
（5）红外光谱
对所得的酰亚胺进行了红外光谱检测，其谱图如附录3所示。
红外吸收光谱图解析如下：
IR（KBr），νmax（cm-1）：3517、3467、2953、1779、1708、1607、1526、1351、739、699；
（6）质谱
对所得的酰亚胺进行了质谱检测，其谱图如附录4所示。
ESI-MS：529.3[M-H]-
经以上分析，认为所得产品结构正确，为酰亚胺，纯度为99.2%。
6 反应影响因素的考察
6.1温度对反应收率的影响
温度在有机反应中是极为重要的影响因素，对于大多数有机反应，适当提高温度都能够有效的提高反应收率。从有机反应的实质来说，有机反应在开始阶段需要外界提供一定的能量，反应温度的高低直接影响着反应的进程。本实验考察了温度对反应的影响，如图4所示。
图4温度对反应的影响
从上图可以看出，随着反应温度的增加，反应收率逐渐的增加，在T=125℃时有个明显的拐点，拐点之后反应收率下降。综上可以得出T=125℃为最合适的反应温度。
6.2混合溶剂对反应收率的影响
实验中选择反应溶剂时主要考虑二甲苯和吡啶，甲苯和吡啶这两种混合溶剂，考察混合溶剂在不同配比的情况下，对反应收率影响。如表2.5，2.6所示：
表3甲苯和吡啶溶剂对反应收率的影响
表4二甲苯和吡啶溶剂对反应收率的影响
从上表可知，总共选择了13种溶剂，其中10种是混合溶剂：当选二甲苯，甲苯或吡啶做溶剂时反应收率不是很理想；选择甲苯与吡啶用不同配比作溶剂时，反应收率也不太理想；当选择二甲苯与吡啶用不同配比时，反应收率得到了明显的改善，随着二甲苯与吡啶体积比的减小，反应收率先增加后减少，在这个过程中，反应收率存在一个最大值，综合考虑对反应的影响，选择的最适反应溶剂为：二甲苯：吡啶=1：1。
6.3结晶溶剂对反应收率的影响
实验反应完毕后，结晶溶剂的选择至关重要，实验中考察了酰亚胺分别在醇类，酯类，芳香烃类溶剂作为结晶溶的情况下，对反应收率和含量的影响。如表5所示：
表5结晶溶剂对反应收率的影响
7小结
用环酸和右胺在混合溶剂的情况下进行反应，得到酰亚胺，反应操作简便，安全易行。但反应的收率易受温度、溶剂等因素的影响。经过一系列实验条件探索优化，确定了最佳反应条件：125℃、常压、二甲苯：吡啶=1：1（体积比）、22h反应结束，乙酸乙酯作为结晶溶剂，所得产物酰亚胺熔点为：200～201℃，反应收率94.7%，纯度：99.2%。结构经1HNMR，IR和MS验证正确。