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蒽醌类化合物的结构测定
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蒽醌类化合物的结构测定

2007-05-20 00:15:35 来源: net  显示次数:   编辑:hpc   进入论坛
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  第五节  蒽醌类化合物的结构测定


  一、化学反应
蒽醌衍生物的结构测定,一般是在进行Bornträger反应、乙酸镁反应初步确定为蒽醌化合物之后,再进行必要的化学试验,常用的化学试验方法有:
1.锌粉干馏  羟基蒽醌衍生物与锌粉混合进行干馏时,蒽醌取代基中的氧原子被还原除去而生成相应的母体烃类,若仅有羟基、甲氧基或羧基则得到的产物是蒽,若为甲基或羟甲基取代的蒽醌得到的产物是甲基蒽。


 

甲基化试剂的组成

反应功能基

CH2N2/Et2O

-COOH、β-酚OH、-CHO

CH2N2/Et2O+MeOH

-COOH、β-酚OH、两个α-酚OH之一、-CHO

(CH3)2SO4+K2CO3+丙酮

β-酚OH、α-酚OH

CH3I+Ag2O

-COOH、所有的酚OH、醇OH、-CHO

 

  从上表可知,羧基最容易被甲基化,醇羟基则较难被甲基化,故采用不同的甲基化试剂,控制适当的反应条件进行甲基化反应,可以得到不同的甲醚化衍生物,然后分别作元素分析和波谱分析,以确定各衍生物的甲氧基数目,就可推测原来分子中羟基的数目、性质,这有助于判断羟基的位置。
  4. 乙酰化反应  常用的乙酰化试剂和反应条件及作用规律见下表:

试剂组成

反应条件

作用位置

冰乙酸(加少量乙酰氯)

冷置

OH

乙酐

┌ 短时间

加热

└ 长时间

OH、β-酚OH

OH、β-酚OH、两个α-酚OH之一

乙酐+硼酸

冷置

OH、β-酚OH

乙酐+浓硫酸

室温放置过夜

OH、β-酚OH、α-酚OH

乙酐+吡啶

室温放置过夜

OH、α及β酚OH、烯醇式OH

  从上表可知,醇羟基最容易被乙酰化,α-酚羟基则较难。举例。
进行乙酰化时,有时为了保护α-酚羟基不被乙酰化,往往采用乙酐加硼酸试剂。由于硼酸能与α-酚羟基形成硼酸酯,使α-酚羟基不参与乙酰化反应,被保护下来,反应产物经水解后,α-羟基的硼酸酯被水解,又恢复了游离的酚羟基,这样就可得到β-酚羟基的乙酰化产物。 



  二、波谱分析
  1. 紫外光谱 蒽醌母核可以划分为a、b两部分。

    

  这两部分分别给出2组吸收峰,再加上230nm左右的强吸收峰,故羟基蒽醌的衍生物共有五个主要吸收谱带:
  (1)第1峰:230nm左右,多数羟基蒽醌均有此吸收,且为强峰。
  (2)第2峰:240~260nm,由a部分的苯甲酰基结构引起。
  (3)第3峰:262~295nm,由b部分的醌样结构引起。
  (4)第4峰:305~389nm,由a部分的苯甲酰基结构引。
  (5)第5峰:400nm以上,由醌样结构中的C=0引起。
  2.红外光谱
  蒽醌的羰基频率:未取代的蒽醌C=0的伸缩振动频率为1675cm-1,若其α位有羟基时,则其变化有以下规律。
  (1)具有1个α-羟基的蒽醌,在IR上出现两个C=0峰,其一在1675~1647cm-1区间,为正常羰基峰,另一个在1637~1621cm-1之间,两峰相距约24~38cm-1。
  (2)具有两个α-羟基的蒽醌衍生物,可以区分为两种情况:
  1,8-二羟基蒽醌,有两个C=0峰,其一在1678~1661cm-1之间,但强度低,为正常峰,缔合C=0峰则在1626~1616cm-1之间,两峰相距40~57cm-1。
1,4-或1,5-二羟基的蒽醌仅出现一条谱带,在1645~1608cm-1。
  (3)具有3个α-羟基的蒽醌,如1,4,5-三羟基蒽醌,产生1个频率更低的缔合C=0峰,出现在1616~1592cm-1之间。
  (4)具有4个α羟基的蒽醌,其单一的缔合的C=0峰移到1592~1572cm-1区,与C=C骨架振动频率重叠,难以分辨。 
  羟基蒽醌的羟基频率:羟基频率随取代位置不同而有很大变化。一般α-酚羟基的吸收频率多在3150cm-1以下,而β-酚羟基的吸收频率则大于3150cm-1。
  3. 1H-NMR     
  蒽醌母核芳氢的核磁共振信号:蒽醌母核共有8个芳氢,可分为两类,其中α-芳氢处于C=0负屏蔽区,处于较低磁场,中心位置在δ8.07ppm处,而β-芳氢则在较高磁场,峰中心位置在δ6.67ppm左右。
  在取代蒽醌中,若有孤立芳氢,则氢谱中出现芳氢单峰。
  取代基的化学位移及对芳氢的影响
  (1)甲基  甲基质子在蒽醌核上其化学位移为δ2.1~2.9ppm,为单峰或宽单峰,并使相邻芳氢及间位芳氢的δ值均减少0.1~0.15ppm左右。
  (2)甲氧基  芳环上甲氧基的δ值为δ4.0~4.5ppm左右,为单峰,并使邻位及对位芳氢减少0.45ppm。
  (3)羟甲基(CH2OH) 与苯环相连的-CH2OH,其-CH2-质子的δ值约4.6ppm左右(2H,双峰),其-OH质子的δ值约5.6ppm左右(1H)。
  (4)酚羟基及羧基
  α-酚羟基受C=0影响大,δ值在低磁场区,δ值约11~12ppm,为单峰;β-酚羟基δ值小于11ppm,-COOH也在此范围内,但酚羟基使邻位及对位芳氢的化学位移减少0.45ppm,而-COOH则使其增大0.8ppm。
  4. 13C-NMR
  蒽醌母核上共有14个C原子,这14个C原子可分为4类:α-碳,β-碳,C=0碳和季碳。
  蒽醌母核上有取代基后,取代基的性质、数目和位置不同,对被取代碳及其它碳的δ值产生不同的影响。
  5. 质谱
蒽醌质谱的特征是其分子离子峰多为基峰,裂解时均相继失去2分子CO形成m/z180(M-CO)及152(M-2CO)的强峰,并在m/z90及76出现较强的双电荷离子峰。
  裂解过程如下:


  
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