咪唑及其衍生物的应用.pdf

t q 毛 化学试剂 1 9 9 8正 化学试剂，1 9 9 8，2 0(3)，1 4 6 1 5 3 咪 唑 及 其 衍 生 物 的 应 用 p 6 哆 呈 圭 垦 巡 刚 典 臣 (武汉化工学院化学工程系，武汉 4 3 0 0 7 4)摘要综述了咪唑及其衍生物在分化试剂、表面活性剂、医药、农药，合成材料、有机合成试剂等领域中的应用。关键词眯唑，衍生物，应用 一-一 栖 话 性 分析咪唑结构，我们可以看到它具有一个 闭合的大 键，且其中一个氮原子未成键的s 轨道上有一对孤对电子，因此它具有芳香性，既 显弱酸性，又能显弱碱性。这就决定了咪唑发生 化学反应(特别是取代反应)的多样性，即生成 衍生物的多样性；也决定了咪唑类化合物具 有诸如配位络合性，电子、质子的传递性等优良 性能；更决定了这类化台物具有广泛的应用价 值。1 用于分析化学中的咪唑类试剂 在分析化学中，咪唑类化合物可作为沉淀 剂定量测定金属离子；可作为显色剂用于某些 离子光度分析；也可作为指示剂用于容量分析 等。1 1 用作沉淀剂 2 一 甲(基)巯基苯并(4，5)一 咪唑是用重量法 测定银时选择性强的沉淀剂。该试剂在E D T A 存在下测银时，B i、C d“、C u 、F e”、Mn 、N i、P b”、S b”、T 1 、Z n”无干扰。测量范围 为 1 5 0 mL溶液中不超过 6 0 mg银。2 一(2 一 羟基苯基)一 苯并咪唑是汞的选择性 沉淀剂，用于定量测定汞时，适宜的p H条件为 6 7；可测定的汞量范围为 l O 1 0 0 mg。该试 剂测汞时，可与汞形成稳定的螯合物沉淀。1 2 作指示剂、显色剂 在化学发光分析法中，应用化学发光物质 作指示剂。象 2，4，5-三苯基咪唑这样的眯唑衍 生物就可用于此 目的。它产生发光的 p H范 围 为：8 9 9 4。在测定钯与铑的光度分析法中，2 一 巯基一 5 一 氨基苯并(4，5 一 a)咪唑是诸显色剂中灵敏度最 高的一个。对钯的灵敏度：e 一5 5 1 0 L m o l c m一 对铬的灵敏度 e 1 5 1 0 L mo l 一 c m一。2 在表面活性剂领域中的应用 眯唑衍生物可以制成阳离子型、两性型、酰 胺型(非离子型)表面活性剂，用作日用化学品，如清洗剂、洗涤剂；用作纺织助剂，如抗静电剂、柔软剂、防水剂等。2 1 两性表面活性剂 用脂肪酸或其衍生物与氨乙基乙醇胺反 应，可制备出 l 一(2 一 羟乙基)-2 一 烷基一 2 一 眯唑啉(H E A D。H E A I 与氯乙酸反应，制备出两性表 面活性剂。O NH cH 2 c H广 NHcH 2 c H oH+Rc O 0-c 舢+_ c C H 州 z _ c 叫 “l N R(HE A 1)、C H,CH。OH O +RC NHC H H 2 NH C H H2 O H 收稿日期 1 9 9 6 年 1 0 月2 6日。维普资讯 http:/ 第 2 0 卷第 3 期 马文展等：咪唑及其衍生物的应用 厂、c H 旷 0 一。R 2 2 阳离子表面活性剂 用脂肪酸及其衍生物，或直接用油脂与二 乙烯三胺(简称D E T A)反应，可制备成咪唑啉 型阳离子表面活性剂：。0 R亡 +N H 2 c H 2 C H N H C H。c H 2 N H 2 OH(DETA)O 胺 皂 O C n 具 罕 N CH2 CHi N 卜 R l O：旦嘛 唑 咻 盐 用该产物处理过的土壤，有非常好的隔水性。一种用油酸制备的咪唑啉阳离子表面活性 剂，用于纺织柔软剂0 ，其结构为：一 一一 删 卜 CH OSOi-5 1 3 咪唑类医药 咪唑是生物体内组氨酸、肌肽、组氨乃至核 酸的组分，可构成一系列具有生理活性的咪唑 衍生化合物，因而咪唑类医药的研究(无论是天 然生物组织的提取物还是合成物)，一直倍受重 视。象嘌呤类、腺苷类等具有抗病毒、抗癌的组 分，已从 自然界发现、分离提取、确定结构到全 合成。如：R。H 2 ()(v)等均具有抗病毒、抗肿瘤性，其中IV、V具有抗 白血病作用，至今仍用于d,J L 白血病的临床 治疗：。较早合成的咪唑类药物有驱虫(蛔虫、钩 虫、蛲虫均有效)药盐酸左旋咪唑(V I)，用于灭 菌的外用药克霉唑(v I)，用于治疗高血压、心绞 痛、脑血管痉挛等的地巴唑()等。，w H C 1 V 人 f l H J f 1 匝)新型咪唑类药物的研究开发工作一直在进 行着，并不断有新进展，新药繁多，以下仅列举 用于治疗 不同病症的咪唑类若干新药(见 表 1)。N N。7 湘 一 H、一 H。U 。H a，+眦 、维普资讯 http:/ 化学试剂 1 9 9 8 正 表 1 治疗不同病症的咪唑类新药 消化性 穗痔用药 1 2 4 农业化学品的咪唑衍生物 咪唑衍生物也广泛用于农业生产。如：1 已商品化的、高效、低毒、广谱、内吸杀菌剂多菌 灵(又名棉萎灵、氨甲酯苯并眯唑、B C M 等，结 构见 4 1)、苯菌灵(又名苯雷脱，D 一 1 9 9 1，结构 见4 2)，可以防治麦类、谷物、蔬菜、果树等多 种病害 。2 可广泛作兽用杀虫剂(杀灭各类 H a -C-OC 2c ，。(4 一)H o c 维普资讯 http:/ 第 2 O卷第3期 马文展等：眯唑及其衍生物的应用 CH na H“一 4)滴虫、结肠小袋虫、鞭毛虫等)、兽用杀菌剂及生 长促进剂的甲硝咪唑(见 4-3，又名达美素、1，2 一 二甲基一 一 硝基眯唑)。3 拌种剂麦穗宁(见 4 4)，可防治小麦黑稳病、大麦白霉病、瓜类翥 萎病等，并用作牛羊等的驱虫剂 。4 伊迈唑(见 4-5，又名康恩唑)，可广泛用作水果的防腐 剂。与之相似的双氯苯咪唑(见4-6，又名咪康 唑)，可作为广谱抗真菌药 。(4 6)上述农用咪唑衍生物，我国均有工业生产。新的农用眯唑衍生物的研究不断有研究报道或 专利申报，以下仅选其中的几例，介绍其结构及 应用(见表2)。丧 用作农业的眯唑衍生物 一 _T 维普资讯 http:/ 化学试剂 5 含有咪唑环的功能高分子化台物 天然的功能高分子当属与生命现象有关的 各种生物高分子，其中核酸更是生理活性高分 子最杰出的代表，是生物遗传的物质基础。科学 酸的成分，在此基础上不仅合成了大量医药、农 药。也合成了许多含有咪唑环结构的高分子化 合物 含咪唑环的高聚物具耐高温特性，较具代 家几十年来的研究证明咪唑是构成蛋白质、核 表性的物质见表 3 中所列。衰 3 耐高温的含咪哩环高聚物 含有眯唑环的光、电敏感材料的研究也十 分受重视，如前述咪唑存在若干共振结构，受 热、光、电等的作用 可使分子内部变化而产生 变色等。如Wh it e 等人，曾研究过取代的异咪 唑基异咪唑和它的异构体连异咪唑的光致变色 性质，并指出后者的晶体，由于有压电变色作 用，由无色变为紫色。用它的无色晶体浸过 的纸，打印时可打出浓的颜色。逸一性质也被引用于摄像材料，如具有结 构为 书 H 2 一c H 一 h 1 一：是一种扩散传印摄影材料。这种共聚物胶浆(作 留色剂或媒染剂)制成的底片，可使得到的各种 像的特色大大改善，能最充分显示颜色的深浅，并使之不会退色。维普资讯 http:/ 第 2 O 卷第 3 期 马文展等：咪唑及其衍生物的应用 此外，获得专利权的电子照像材、适 用于液晶显示的树脂胶川、半导体装置的防潮 密封胶 等，均含有咪唑及其衍生物组分，不 另详述。6 咪唑衍生物的其他工业应用 咪唑类化合物主要用作环氧树脂的固化 剂，在日本占咪唑化合物消费量的一半以上。较 早的咪唑类固化剂 2 一 乙基一 4 一 甲基眯唑0 是制 备环氧树脂胶、环氧有机硅树脂等的优良固化 剂。近年来日 本化学工作者叉以2 一 乙基一 4 一 甲基 咪唑为原料，制备了4，4 甲撑双一(2 一 乙基一 5 一 甲 基咪唑口 ，其过程是：将甲醛(3 7 )溶液4 5 g、2 一 乙基一 4 一 甲基咪唑 9 g、氢氧化钾 0 2 5 g的混合 物，在 1 2 0 V下搅拌 1 5 h即得产物，产率 9 2 ，用作环氧聚合物固化剂。一项欧洲专利提出 用 1 一(2，4，6-三甲基苯 基)一 2 一 苯基咪唑0 作环氧聚合物的固化剂。据 称，固化后的聚合物有令人满意的贮存寿命及 制成模塑品、薄膜等。其制备反应是：N+c 扛I n H c 咪唑衍生物还有许多工业应用。如：橡胶工 业用 2 一 巯基苯并咪唑作天然橡胶、二烯类合成 橡胶及胶乳的抗氧剂、防老剂；染化工业用 2 一 (-氯甲基)苯并咪唑作合成染料的中间体，生 产阳离子染料或分散型阳离子染料等；冶金工 业用1 一 苯基一 2 一 琉基苯并昧唑作氧化铜矿、难选 硫化铜矿的浮选富集的捕收剂等。7 咪唑类有机合成试剂 一种试剂只要能改变某类分子的反应能 力，使反应在更温和的条件下进行，达到某种合 成 目标，这种试剂一定会为有机合成工作者所 选择和利用。，一 装基二咪唑(7 a)(或，。硫代羰基二咪唑)就是其中的一例。对此 S t a a f 进行了大量研究州，从光气(或硫代光 气)与咪唑反应制备出 枷上 一 N八点 +一-c 一 一 该试剂在有机合成中可用于合成醛、酮、酰胺和 肽、取代的纯构型的烯等。7 1 合成醛 三 R 。-N+c。升 删 三 +c0升 、一 一 cw o+N 用不同结构的酸制备了醛，结果如表 4 所 表 4 用不同结构的酸制戚醛的产率 R P h a 基 n i Hg 一 产率 7 O 8 2 6 0 R O C H 3 O c 七C I t t-h c n 一 H _ 5 产率 5 3 7 0 如用二元酸，则可制备二醛，如己二醛的生 成：N 7 2 合成酮 反应式为 维普资讯 http:/ 化学试剂 R 、co R 用不同取代基(R)的羧酸和格氏(R )试剂进行 了合成，收率较好，结果见表5 所示。衰 8 不同羧酸与格氏试剂反应生成酮的收率 R 一(C H 2 r CH3 一 T I-(C H2 r C Hj 一 月(C H kC 一 7 3 合成烯烃 以邻二醇为原料与硫代羰基二咪唑反应，再以三价磷化合物处理得到烯烃，反应式为：+(三 望)(这一方法的突出优点是所得烯烃的构型 纯。如：一 S S +一 一 旦，一 ；N 旦=，a S 7 4 合成酰胺、肽 用羧酸、取代羧酸(如氨基酸等)与，一 羰基二咪唑(7 a)反应，生成酰基眯唑(7 b)，荐与 氮或胺、氮基酸或肽反应，生成酰胺、肽或多肽。其反应过程为：一 R c 0 o H 三 R _ _ c N R 一-c N H R-NxN (7 b)(R 一烷基、芳基 环烷基、氩基妊基I：H，氩基酸或肽的胺 基以外的残留基等)这一反应立即被从事肽化学的工作者用作 氮基酸的偶联试剂。A n d e r s o n 0”利用该试剂合 成了许多结构复杂的肽，证明了其效率高、外消 旋化的程度小，不失为一个有效而又可靠的肽 偶联剂。以上仅论述了，一 羰基二咪唑与羧酸、胺、烯烃等的反应，它还可与烷氧负离子、碳负 离子等亲核试剂及金属氢化物反应，可见应用 之广泛。咪唑衍生物作为一种新的有机合成试剂，其应用有待进一步总结、研讨和开发 8 参考文献 1 马文展，刘少文，胡建 化学试剂 1 9 9 7，1 9(8)；2 8 1 2 张孙伟 有机试剂在分析化学中的应用 北京：科 学出版社，1 9 8 1；9 3，1 0 2，1 2 8 2 1 7，2 2 1 3 R i e g e r M M日用化学工业译丛，1 9 8 5，1 4 4 B i s t l i n e R G J r，H a mp s o n J W，L i n f i e l d W M AO CS，J A Ch e m S o c ，1 9 8 8，6 0(4)：8 2 3 5 F a l b e J S u r i a c t a n t s i n C o n s u me r P r o d u c t s；T h e o r y Te c h n o l o g y，a n d Ap p l a t i o n S p r i n g e r Ve r l a g：B e r l i n，F e d R e p G e t ，1 9 8 7：1 0 8 6 日 大术遭则，金岗佑一，吉田善一 安守忠译 含氮有机化台物概论 北京：科学出版社，1 9 8 3；s c R H 州 叫 一 维普资讯 http:/ 第2 0 卷第3 期 马文展普：咪唑及其衍生物的应用 1 5 3 87，91 7 T a wa r a K S u n a g a wa Nt Ta k e ma M S h i n k i n t o S h i n k i n s h o 1 9 8 4 2 5(3)；2 8 1 8 Yo u s s e A F El Ge n d y M A，Ab o u t a l e b N A E，e t a 1 Eg y pt J ph a r m S c i t 1 9 8 2(P u b 1 9 8 4)-2 3(1 4)：l 3 1 9 He r e s J B a c k x L J J，Mo s t ma n s J H US t 4 4 8 3 8 6 5 (1 9 8 4)一 1 0 Wh i me y J G USt 4 4 7 2 4 2 2(1 9 8 4)1 1 S a a r i W S US。4 4 8 3 8 5 8(1 9 8 4)1 2 Go l d E H，Ka mi n s k i J J t P u c h a l s k i C US 4 4 昭 4 0 0 (1 9 8 4)1 3 B o e h r i n g e r-C H-S o h n I L 6 0 9 2 0(1 9 8 3)1 4 E s s e r F，Ko e pp e H Ab e l e W t e t a 1 DE，3 3 2 1 2 8 2 (1 9 8 4)1 5 C a s h i n CH。Ro b e r t sN A To n gBP E P，1 1 8 7 8 7 (1 9 8 4)1 6 Ka y a k u An t i b i o t i c s R e s e a r c h C o ，L t d J P，8 4 l 3 9 3 6 3(1 9 8 4)1 7 B i g g Dt Me n i n J-F R，2 5 4 2 7 3 8(1 9 8 4)1 8 Al l e n J G Di s c h e S，L e n o x-S ml t h I，e t a 1 一 m Ph a r ma c o t ，1 9 8 4 2 7(4)：4 8 3 1 9 四川省农科院农药研究所 农药手册 北京：农 业出版社 1 9 7 4：3 4 7 3 5 4 2 0 Ok l o b d z i j a M，S u a V e V K a j l e i F，e t a 1 S y n t h e s i s，1 9 7 5，(9)：5 9 6 2 1 章思规，辛忠 精细有机化工制备手册 北京：科 学技术文献出版社，1 9 9 4 t a 1 8 2 1，b 6 0 9 2 2 B a y e r A C EP 1 2 7 4 4 6(1 9 8 4)2 3 S u r o J t o mo C h e mi c a l Co，L t d J P t 8 4 l 7 0 0 7 9 n9 8 4)2 4 Ni p p o n K a y a k u C o L t d-J P 8 4 1 6 1 3 6 2(1 9 8 4)2 5 Ub e I n d u s t r i e s，L t d Ho k k o Ch e mi c a l I n d u s t r y C o ，L t d J P，8 4 1 4 8 7 6 7(1 9 8 4)2 6 Ca s t r o C E，Wa R S，F u k u t o J He t e r o c y c 1 Ck e m 1 9 8 4，：】(6)：1 9 0 6 2 7 S t e t t e r J B t r e c h e l K H R e i n e c k e P，a l-D E，,3 3 1 4 7 3 8(1 9 8 4)黯Wh i l eDM，S o r me n ber g J J A m C h e m S D f ：1 9 6 6 t 8 8(1 6)：3 8 2 5 、2 9 Ko n i s h i r o k u P h o t o I n d u s t r y C o，Lt d J P，8 4 5 3 4 3 6(1 9 8 4)3 0 Mi t s u b i s h j C h c ri ti c a l I n d u s t r i e s C o，L t d J P。8 4 3 8 4 3 3(1 9 8 4)3 l，b l a s s h i t aE 1 r l a d,a s r x 2 t a t C o ，L t d J P，8 4 l 5 2 4 1 9(1 9 8 4)3 2 Hi t a c h i C h e mi c a I C o L t d J P，8 4 l 0 9 5 l 9(1 9 8 4)3 6 Wi n d a u s m At B e t，1 9 船，l5 5 t 3 7 0 7 3 4 S h i k o k u C A目 咄 a l s C o r p-J P,8 4 4 9 0 9 7 2(1 9 8 4)3 5 S c h mi d F，Z o nd l e r H，P i s o b e r M，e t a 1 EP，1 2 4 4 8 2 -(1 9 8 4)3 6 S t a a fH A An g e w C h e m I r a E d 1 9 6 2 1：3 5 l 3 7 a u I R，An d e i s 0 n G W J O r g 删，1 9 6 2，2 7 (6)：2 0 9 4 ，T h e I m 唧 I e a n d i t s d e r i v a l l y e s We n 一 。J i a t z，G a n g D f (Wu h a n|n s fi t u t e o f C h e m!c a!T e c h n 0 1。g y，wu h a n 4 3 0 0 7 4 ，H u a x u e s hi j i，1 9 9 8 2 0(3)1 4 6 1 5 3 T h e p a p e r i S a r e v i e w a b o u t t h e U s e s o f i m i d a l e a n d i t 5 d e r i v a t i v e 8 W i t h 召 7 r e 畦n c e 乳T h e 酏 6 o re-p O u n d s h a v e c o n lte li n 忡 w i d e u s e s a 5 a n a l e a l c h e m i c a l a g e n t s，s u r f a c e，a c t i v e a g e n t s m e d i c i n e s，p e s t i c i d e s，s y n t h e t i c ma t e r i a l s q r g a n i c y 赴t h e s i s，a g e n t s d s。0n-Ke y r 凼；m；d a z o 1 e r i v a t i v e s*U S d s (上接 第 1 3 0页)5 S wo b o d a G，S wo b o d a J，We s s e l y F Mo n a t s h Ch e m，1 9 6 4，9 5(4 5)：1 2 8 3 6 黄宪，吴金龙 高等学校化学学报，1 9 9 0，1 1(1 2)1 3 8 8 7 Hr u b o wc h a k D M，S mi t h F X Te t r a h e d r o n Le t t 1 9 8 3，2 4(4 S)：4 9 5 1 Pa l l a d i u m c a t a l y z e d r e d u c t i o n o f I s o p r o p y l i d e n e a l k y l i-d e n e ma l o n a t e s w i t h f o r ma t e i o n u m d e r p h t r a n s f e r c o n d i t i o n s Hu a n g Zh z h e n，Du J i n g a c i n g Hu a n g Xi-d n (De p a me n t o t Ch e mi s t r y，Ha n g z h o u Un i v e r s i t yt H a n g z h o u 3 1 0 0 2 8)，Hu a x u e S h l j i，1 9 9 8，2 O(3)，1 2 9 1 3 0；1 5 匙 l ，：r#“。5-S u b s t i t u t e d i s o p r o p y l l d e n e ma l o 呲 e$We p r e-p a r e d；u 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