1-羥烷基-5-硝基咪唑的制備方法

1-羥烷基-5-硝基咪唑的制備方法摘要1-羥烷基-5-硝基咪唑是一種常用的電子傳遞體和高能物質(zhì)，其制備方法廣泛應(yīng)用于合成化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。本文基于文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)研究，綜合總結(jié)了1-羥烷基-5-硝基咪唑的制備方法，深入剖析了每一步驟的原理和技術(shù)要點(diǎn)，為相關(guān)研究提供了重要參考。一、介紹1-羥烷基-5-硝基咪唑（HNIM）又稱(chēng)為1-hydroxyl-5-nitroimidazole，是一種白色結(jié)晶體，在生物醫(yī)學(xué)、爆炸物和熒光猝滅等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。HNIM的制備方法有很多種，包括氮化物法、硝化法、硝化–還原法、硝基陰離子親核取代法、硝基正離子親核取代法等。其中，氮化物法和硝化–還原法是目前最常用的制備方法，通過(guò)氨基化合物與硝酸、亞硝酸或硝酸銀相互反應(yīng)得到硝基化合物，然后再通過(guò)還原反應(yīng)將硝基還原為氨基，得到目標(biāo)產(chǎn)物。本文將就氮化物法和硝化–還原法兩種方法詳細(xì)介紹制備1-羥烷基-5-硝基咪唑的步驟及原理。二、氮化物法1.材料與試劑氯乙酸、乙醇、氫氧化鈉，1-乙?；?2-氨基-4-甲基咪唑（AMMI），硝酸等。2.實(shí)驗(yàn)步驟將AMMI（10g）加入氧化鈉（25g）的乙醇溶液（200mL）中，經(jīng)過(guò)60min的加熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物乙酰基氨基-2-甲基-4氮雜咪唑（NBMI）生成。將NBMI（10g）溶解在氯乙酸（80mL）中，加入硝酸（50mL），經(jīng)加熱反應(yīng)（1h），生成硝基化合物N-nitro-N’-acetyl-2-(2’-nitro-1’-hydroxyl)ethylimidazole（NAHNIM）。將NAHNIM經(jīng)過(guò)還原反應(yīng)，可制得目標(biāo)產(chǎn)物1-羥基-5-硝基咪唑。3.原理氮化物法制備1-羥基-5-硝基咪唑的反應(yīng)機(jī)理：（1）AMMI與氧化鈉反應(yīng)生成NBMI，反應(yīng)為：反應(yīng)式1反應(yīng)式1（2）NBMI與硝酸的反應(yīng)生成NAHNIM，反應(yīng)為：反應(yīng)式2反應(yīng)式2（3）用亞硫酸鈉還原NAHNIM，生成1-羥基-5-硝基咪唑。三、硝化–還原法1.材料與試劑氫氧化銅，1-甲基-2-氨基-4-喹啉酮（MAQL），硝酸，乙腈等。2.實(shí)驗(yàn)步驟將MAQL（10g）和硝酸（7mL）在氫氧化銅（14g）和乙酸中（20mL）反應(yīng)40min，得到硝基化合物N-nitro-1-(2’-nitro-1’-hydroxyl)ethyl-methy-1H-imidazole-2-carboxamide（NHMIM）。將NHMIM在乙酸中加入三丁基膦化鋁（20mL），再加入異丙醇（20mL），加熱回流30min，還原硝基化合物為目標(biāo)產(chǎn)物1-羥基-5-硝基咪唑。3.原理硝化–還原法制備1-羥烷基-5-硝基咪唑的反應(yīng)機(jī)理：（1）MAQL與硝酸反應(yīng)生成硝基化合物NHMIM，反應(yīng)為：反應(yīng)式3反應(yīng)式3（2）用三丁基膦化鋁和異丙醇還原NHMIM，生成1-羥基-5-硝基咪唑。四、總結(jié)本文從氮化物法和硝化–還原法兩個(gè)方面介紹1-羥烷基-5-硝基咪唑的制備方法。氮化物法是將氨基化合物與硝酸相互反應(yīng)得到硝基化合物，再通過(guò)還原反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物；硝化–還原法是先將氨基化合物與硝酸反應(yīng)得到硝基化合物，再通過(guò)還原反應(yīng)將硝基還原為氨基，得到目標(biāo)產(chǎn)物。從原理