4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的合成在綜合型實驗教學中的探索

楊小鳳 鄭魯沂 劉志蓮 王守鋒

（濟南大學化學化工學院 山東·濟南 250022）

1 化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛合成實驗的實施

1.1 實驗原理

9,10-菲醌，乙酸銨，對苯二甲醛在冰乙酸催化下通過“一鍋煮”反應得到4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛。其反應合成路線如下：

1.2 主要實驗試劑和儀器

試劑：9,10-菲醌，乙酸銨，冰乙酸，對苯二甲醛，甲醇，乙酸乙酯，柱層析用200-300目硅膠，二甲亞砜(DMSO)，10 mM PBS緩沖溶液，氘代二甲亞砜(DMSO-d6)。

儀器：圓底燒瓶，集熱式恒溫磁力加熱攪拌器，球形冷凝管，抽濾瓶，布氏漏斗，紫外燈，柱層析柱子，錐形瓶，旋轉蒸發儀，布氏漏斗，真空干燥箱，抽濾瓶，容量瓶，比色皿，核磁共振儀器（Bruker AVANCE III 400 M），Shimadzu 3100 紫外-可見吸收光譜儀，Edinburgh Ltd-FLS920熒光發射光譜儀。

1.3 實驗過程

1.3.1 合成

在100毫升圓底燒瓶中加入0.1375克對苯二甲醛,0.0708克9,10-菲醌，0.5125克乙酸銨，以及 4.2毫升冰乙酸，在100攝氏度下回流2小時，冷卻至室溫，有大量黃色固體析出，抽濾，得到的粗產品依次用水和甲醇洗滌，真空干燥。

1.3.2 提純

粗產品用硅膠柱層析法分離提純，洗脫劑為乙酸乙酯，得到淡黃色的固體，稱量產品，計算產率。

1.3.3 核磁檢測及數據分析

稱取20毫克柱層析純化后的樣品溶于0.6毫升的氘代二甲亞砜（DMSO-d6）中，用注射器將其轉移至核磁管后搖勻即可進行NMR測試，測試溫度為298K。測試數據通過Topspin2.0軟件處理得到樣品的氫譜（1H NMR）和碳譜（13C NMR）譜圖。

1.3.4 光譜性質測試

稱取0.0080克純的4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛，用DMSO溶解，用25毫升容量瓶定容，配制成1×10-3M儲備液。移取1毫升儲備液加入到19毫升DMSO中，PBS緩沖溶液定容至100毫升，混合均勻后，測定光譜。熒光分光光度計參數：ex=370 nm，狹縫寬度10nm和10nm，電壓400v，測試溫度23攝氏度。

2 結果與討論

2.1 化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的核磁譜圖數據分析

圖1為4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的核磁氫譜圖，由圖可知，化學位移值為3.395 ppm、2.516 ppm和0.000 ppm處的三組峰分別為水、溶劑氘代二甲亞砜和標準樣品四甲基硅烷（TMS）的溶劑峰；化學位移值為13.737 ppm處的峰歸屬于咪唑環NH中的氫原子，10.099 ppm處的峰歸屬于醛（-CHO）中的氫原子，化學位移值介于8.904 ppm和7.645 ppm處的六組峰歸屬于苯環上的12個氫原子。詳細數據如下：1H NMR(400 MHz,DMSO-d6):(ppm)13.737(s,1H,NH),10.099(s,1H,CHO),8.875(dd,J=8.4 Hz,J=14.8 Hz,2H,Ar-H),8.636-8.561(m,2H,Ar-H),8.540(d,J=8.4 Hz,2H,Ar-H),8.140(d,J=8.0 Hz,2H,Ar-H),7.811-8.737(m,2H,Ar-H),7.674(dd,J=8.4 Hz,J=16.0 Hz,2H,Ar-H)。

圖1：化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的氫譜

圖2為4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的核磁碳譜圖，由圖可知，化學位移值為40.62-39.37 ppm處的峰為溶劑氘代二甲亞砜的溶劑峰，低場的兩組峰193.00 ppm和148.17 ppm分別為醛（-CHO）中的碳原子和咪唑環中C=N雙鍵上的碳原子，化學位移值介于137.91ppm和122.41ppm處的峰歸屬于苯環上的二十個碳原子。詳細數據如下：13C NMR(100 MHz,DMSO-d6):(ppm)193.00,148.17,137.91,136.53,135.91,130.67,128.83,128.55,128.21,127.79,127.67,127.32,126.92,126.30,125.97,124.64,124.28,122.68,122.41 ppm。

圖2：化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的碳譜

2.2 化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的光譜性質研究

圖 3為化合物 4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛在DMSO-PBS(2:8,v/v,pH 7.4)緩沖溶液中的吸收光譜和發生光譜，由圖可知，其在375nm處出現了一個很強的吸收帶；在單一波長（370nm）激發下，化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛在445和540nm處出現了兩個不同的發射峰，在445處的發射峰可以歸屬于菲并咪唑基團的發射峰，在540nm處的發射峰來自于菲并咪唑基團與苯甲醛基團產生共軛的發射峰。

圖3：化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛（10 M）在DMSO-PBS(2:8,v/v,pH7.4)緩沖溶液中的吸收光譜和發生光譜

3 結語

化合物4-(1H-[9,10-d]菲并咪唑基)苯甲醛的合成是一個完整的研究課題，整個實驗包括文獻查閱、實驗方案的設計及實施、有機化學實驗的基本操作、化合物結構表征及撰寫實驗報告。此研究課題有機地將理論知識與實踐操作相結合，既鞏固了學生的基礎理論，又鍛煉了學生獨立開展科研的能力。