金刚烷胺摘要:金刚烷胺具有药理活性,抗病毒那么,本文以两种方法合成,分别以溴代金刚烷胺为中间产物合成和以金刚醇硝酸酯为中间产物合成。
然后,反应生成盐酸金刚烷胺。
关键词:金刚烷胺,盐酸金刚烷胺,合成金刚烷胺又称金刚胺、三环癸胺,首先是作为抗病毒药使用,后来人们发现其有抗帕金森病作用。
【理化性质】为白色结晶性粉末,味苦,易溶于水或乙醇。
【作用与用途】金刚烷胺能阻断甲型流感病毒脱壳及其核酸释放至呼吸道上皮细胞中;此外,本品尚可能影响已进入细胞的病毒的早期复制。
本品作用并无宿主特异性。
能阻止病毒进入宿主细胞,影响病毒的脱氢,抑制病毒的复制。
其抗病毒谱较窄,对A型流感病毒有明显抑制作用。
主要用于禽流感治疗,用药后可明显降低死亡率。
盐酸金刚烷胺为一种对称的三环状胺,可以抑制病毒穿入宿主细胞,并影响病毒的脱壳,抑制其繁殖,起治疗和预防病毒性感染作用。
盐酸金刚烷胺为白色结晶性粉末,无臭,味苦。
在水或乙醇中易溶,在三氯甲烷中溶解,在丙酮中微溶,同时具有酸溶碱不溶的性质,金刚烷胺抗病毒谱较窄,主要是用于亚洲A型流感的预防,对于B型流感病毒与风疹病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒及单纯疱疹病毒感染均无效。
金刚烷中含有两种碳原予即叔碳原子和仲碳原子,决定了金刚烷化学的反应特性主要通过与这两种碳原予相连的氢原子而体现出来。
桥碳原子上氢的反应活性比单纯的叔碳原子上氢的反应活性低,不容易发生取代反应,原因在于由三个不同空间角度的环结构组成的化合物,而金刚烷高度对称的结构使得桥碳原子与相连的三个原子能够形成独特的半平面结构,令sp2杂化成为可能,从而在一定的条件下可以发生取代反应。
合成金刚烷胺的中间产物的合成溴代金刚烷的合成卤代反应:在FeS04的H2s04溶液中,金刚烷和溴反应加热到30-40得到85%溴代产物.其中含有97.5%的1.溴代金刚烷。
金刚烷醇硝酸酯的合成①向已加入5.4 g(O.04 m01)金刚烷和O.27 g十二烷基苯磺酸钠圆底烧瓶中加入100mL二氯甲烷,搅拌均匀,冰水浴条件下用恒压滴液漏斗向烧瓶中缓慢滴加混酸(将20 mL 98%的浓硫酸加入9.2 mL发烟硝酸中混合而成),约20 min滴加完毕。
撤冰水浴,5min之后,改为25℃恒温水浴,反应23 h。
②停止反应后,在冰浴条件下缓慢向烧瓶中加入尽可能少的冰水并缓慢搅拌,直到没有红棕色气体产生而且底层的深绿色消失,放罨1 h以确定没有酸性气体。
旋转蒸发,蒸出二氯甲烷溶剂。
③将混合物倒入冰水后,直到冰全部融化,过滤得浅黄色固体。
或者直接将混合物中加入少量氯化钠和乙酸乙酯溶剂(反应过程中有表面活性剂,加入乙酸乙酯以降低表面张力,从而容易进行分离萃取。
待氯化钠溶解完后进行萃取,合并多次萃取的有机层,旋转蒸发后得浅黄色固体物质。
金刚烷胺的合成1.由溴代金刚烷合成金刚烷胺标准物(工业应用生产金刚烷胺的最主要途径)①直接固体加热将109溴代金刚烷与4.5 g尿素混合,直接加热。
到180℃时,反应开始,有明显的反应现象,就是突然膨胀,温度猛升至230.240℃。
反应结束后,自然降温,加入浓盐酸过量使充分溶解,后加入过量的氢氧化钠,使呈碱性,移入蒸馏罐,进行水蒸气蒸馏,后滤干得金刚烷胺4.0 g。
②以甲苯为溶剂的氨解反应为使反应进行的够完全充分,考虑加入甲苯作溶剂,使反应物于液相中进行反应。
于温度182℃条件下回流反应6 h,但反应结果并不理想,转化率只有40%。
加入甲苯作溶剂,对反应产生不利的影响,因为甲苯的沸点相对偏低,没有使反应达到所要求的240℃,因此换沸点更高的溶剂对反应将产生什么样的影响有待于作进一步探讨。
③固体研磨后进行反应将10 g溴代金刚烷和4.5 g尿素进行混合后研磨碎,加热反应,加热过程中,不断融化,后至180℃时反应开始,同样有一股气猛冲向冷凝管口,温度升至240℃,后反应结束后停止。
处理实验得6.0 g金刚烷胺,产率700,4。
固相的反应需要充分研磨以使反应物充分接触,它可以避免反应过程中局部过热而焦化,在此实验中,这一点影响很明显,故研磨细碎很有必要。
④纯化金刚烷胺将金刚烷胺用盐酸加热充分溶解,加入与金刚烷胺质量比为0.05:1的活性炭脱色用后过滤,滤液用氢氧化钠调节pH至碱性,有固体析出,过滤得较纯金刚烷胺。
2.以金刚烷醇硝酸酯为原料合成金刚烷胺①直接加氨水与金刚烷醇硝酸酯反应将金刚烷醇硝酸酯1.97 g和过量的氨水15 g,混合后加热至99℃,回流2.5 h。
反应过程中冷凝管口有白色固体析出(检测结果显示是金刚烷醇)。
停止反应,加入浓盐酸调至酸性,加热至70℃,溶解充分后过滤,滤渣用二氯甲烷溶解测样,结果生成较多的金刚烷醇,产率达82.3%。
滤液用氢氧化钠调到碱性,有固体析出,过滤得固体即较纯净金刚烷胺O.35 g。
产率2.9%。
②氨水在乙醇溶剂中与金刚烷醇硝酸酯的反应将金刚烷醇硝酸酯1.97 g和过量的氨水15 g,加20 mL乙醇混合后加热至76℃,。
回流2.5 h。
停止反应,用二氯甲烷直接萃取后有机层旋转蒸发得固体0.89,略带褐色。
样品分析得:金刚烷醇产率67%。
没有金刚烷胺生成。
加入的乙醇对反应没有产生更好的效果。
③氨水在硫酸铜存在下与金刚烷醇硝酸酯的反应将金刚烷醇硝酸酯1.97 g和过量的氨水15 g,加O.32 g硫酸铜混合后加热至100℃,回流2 h。
反应过程中出现不同于氨水直接反应的现象,就是冷凝管底口没有固体物质析出。
应该是铜离子参与配位络合所致。
处理实验:直接用二氯甲烷萃取产物。
分析结果显示:醇仍然是主要产物,产率87%,没有金刚烷胺生成。
④氨水在十二烷基苯磺酸钠催化剂和乙醇溶剂存在下与金刚烷醇硝酸酯进行反应金刚烷醇硝酸酯1.97 g,氨水15 g,O.1 g十二烷基苯磺酸钠作催化剂,恒温99℃,时间2.5h。
反应结果:也得较纯净的金刚烷醇1.359,产率88.8%。
⑤氨水在聚乙二醇离子液体存在下与金刚烷醇硝酸酯进行反应结果分析:从生成金刚烷醇效果看,这些聚乙二醇离子液体有一定的催化作用,使反应生成醇的速率和转化率均有所提高。
其中以聚乙二醇1000效果相对较好,但在催化生成金刚烷胺方面,聚E,Z醇600和聚7,--醇400效果相对稍好,总的来说,聚乙二醇的这三种型号的离子液体在催化金刚烷醇硝酸酯生成金刚烷胺方面没有明显的作用。
⑥氨水在高压釜中与金刚烷醇硝酸酯反应高压釜型号:威霸WDF磁力搅拌反应釜3.0 g金刚烷醇硝酸酯,150 mL氨水,于200℃条件下反应。
从室温条件下开始升温,升至200 12大概2 h,后继续反应3 h,之后自然降温到室温。
先将釜内液体直接取出,过滤得固体,1.55 g。
后用二氯甲烷洗釜,溶液用二氯甲烷和水萃取分离,有机相待有机溶剂蒸干后得固体0.4 g。
合并产物混合均匀后溶剂溶解测样。
检测结果:金刚烷醇含量94.7%,金刚烷醇硝酸酯1.6%,金刚烷胺3.5%。
由此可知,利用高压釜条件将金刚烷醇硝酸酯转化为金刚烷胺,结果并不理想,而在使金刚烷醇硝酸酯转化为金刚烷醇时,高压釜的条件优于氨水直接在常温下进行反应。
3.氯化铵与金刚烷醇硝酸酯进行氨解反应①氯化铵加浓盐酸取3.81 g金刚烷醇硝酸酯,和2.67 g的氯化铵固体混合后,加入25 mL浓盐酸,加热至120℃,沸腾,反应lh。
冷凝管内有白色固体物质粘附,用二氯甲烷洗涤后蒸干得固体1.18 g。
反应后的混合物用二氯甲烷萃取,有机层蒸发干得固体1.90 g。
气质联用测定结果:1.氯代金刚烷94%。
所以反应历程变为氯原子取代了硝酸酯。
高产率的生成氯代金刚烷,其机理推测,是正常的取代反应,反应条件中的大量的可提供氯离子物质的浓盐酸和氯化铵的存在促进了氯代反应的进行。
②氯化铵加乙酸取3.409金刚烷醇硝酸酯,和2.40 g的氯化铵固体混合后,加入50 mL乙酸,加热至110℃,沸腾,反应2 h。
反应进行1 h时取样一号,反应后的混合物用二氯甲烷萃取,有机层蒸发干得固体2.73 g为二号产物。
分析结果:一号:氯代金刚烷31%,金刚烷醇41%,未知副产物为28%。
二号:氯代金刚烷19%,金刚烷醇56%,未知副产物25%。
反应过程中,随时间的增加,金刚烷醇的产率提高。
副产物的气相色谱表明,其与用乙酸或乙酸酐作反应介质或反应物时的所产生的副产物相同,是金刚烷醇乙酸酯类物质。
4.尿素进行氨解的反应①尿素+盐酸+水取金刚烷醇硝酸酯与尿素摩尔比为0,62:1 r质量比1.52:1)取2.40 g金刚烷醇硝酸酯,和1.0 g的尿素固体混合后,加入20 mL浓盐酸和30 mL水,加热至108℃回流反应3h。
冷凝管内有白色固体物质粘附,用二氯甲烷洗涤。
反应后的混合物用二氯甲烷萃取,有机层蒸发干得固体1.25 g。
测定结果:1.氯代金刚烷21%,金刚烷醇54%,没有想要的金刚烷胺生成。
②尿素+乙酸取金刚烷醇硝酸酯与尿素摩尔比为O.62:1(质量比1.52:1)取2.409金刚烷醇硝酸酯,和1.0 g的尿素固体混合后,加入50 mL乙酸,加热至120℃回流反应3 h。
直接用二氯甲烷对反应后混合物进行萃取,取有机层测样。
分析结果:未知产物79%,金刚烷醇21%。
③尿素和环丁砜乱取金刚烷醇硝酸酯与尿素摩尔比为0.62:1(质量比1.52:11取1.0 g金刚烷醇硝酸酯和尿素混合物,加入20 mL环丁砜,恒温180℃回流反应b.取金刚烷醇硝酸酯与尿素摩尔比为O.62:1(质量比1.52:1)取4.52 g金刚烷醇硝酸酯和尿素混合物于水浴条件下加热到92℃,后换电热套加热时因固体物质抱团,加入2 mL环丁砜,加热至220℃时,溶液突然变澄清,温度迅速升高至240℃,继续反应5 rain后停止反应。
分析结果:金刚烷胺69%,金刚烷醇22%。
与上面一个反应对比可知,加入大量的环丁砜作溶剂,对反应生成胺并不理想。
用大量的环丁砜溶剂,不利于反应物分子的充分接触,此反应是一个快速的过程,而且反应的生成热对反应的继续进行起催化作用,加速反应的进行,使反应瞬间完成。
④与尿素无溶剂条件下反应取金刚烷醇硝酸酯1.0 g,尿素O.65 g,缓慢进行搅拌,不用溶剂进行氨解反应。
直接电热套加热,160℃时,混合物逐渐溶解,加热至180℃时,烧瓶中猛地一阵白雾沿冷凝管扑上来,只一瞬间即停止,冷凝管中有白色固体,烧瓶底部有黑色的固体产生。
处理实验,冷凝管里的固体取样一号,反应瓶中的物质用浓盐酸加热O.5 h充分溶解,.过滤,滤液用氢氧化钠中和至碱性,有固体物质出现,过滤得金刚烷胺0.5 g,产率65%。
金刚烷醇产率20%。
由此结果可知,固体直接加热时因为有焦化现象,使产率相对有所降低,加入适量的溶剂有利于反应的进行。
综上,上述实验条件中,利用尿素和金刚烷醇硝酸酯进行氨解反应的最好条件是加入微量的溶剂使反应在较高温度的反应条件下不焦化即可。