联咪唑的应用

背景及概述^[1]

联咪唑呈白色针状晶形。咪唑具有特异的质子接受和给予性能，是良好的共轭酸碱；同理，联咪唑是通过C-C键将两个咪唑环连在一起，仍然具有较强的质子接受和给予性。由于咪唑环是一个含有C-N，C=N及C-C键五元杂环化合物，而且含氮量40.58%，联咪唑更是高达41.18%。因此，咪唑及其联咪唑是作为含能材料的良好母环。由于联咪唑含氮量更高，我们试图在联咪唑的基础之上引入硝基，合成新的含能量更高的化合物。同时咪唑环也是生命体遗传物质的母环之一，即使这些含能化合物爆炸后，也不会对周围的环境造成极大的影响，其爆炸产物很容易被生物体再次吸收与利用。

应用^[1]

它的主要用途有：

①联咪唑既可以作为氢键的受体，又可以作为氢键的供体。因此，它能够形成多种形式的氢键，是研究氢键组装的一个很好的对象。

②联咪唑是多质子给予配位体，与过渡金属可以以中性H2biim分子、去氢离子Hbiim-和Biim2-离子状态存在。而且，配体Hbiim-可依靠与金属阳离子及分子间氢键作用，在0-维、1-维、2-维和3-维方向上形成分子自组装结构。因此，其具有非常丰富的配位能力，合成出非常多的联咪唑类单齿配位、双齿配位和桥基配位的化合物。

③它的衍生物可做药物，尤其是它的硝基衍生物可作为抗菌药物。所以，联咪唑是一种有机合成的原料和重要的有机合成中间体。

如制备官能化联咪唑衍生物，联咪唑酰胺的制备是以联咪唑为原料，N，N-二甲基甲酰胺作溶剂，在碱性条件下，与丙烯酰胺、氯乙酰胺发生迈克尔加成反应或者亲核取代反应得到；联咪唑羧酸的制备是以联咪唑腈类衍生物为原料，在在酸性条件下，通过发生水解反应得到，联咪唑胺是以联咪唑酰胺为原料，经霍夫曼降解得到，联咪唑衍生物还可以进一步烷基化修饰，通过咪唑环上亚胺的季铵化可得到官能团化的离子液体材料。由于引入了活性侧链基团，还可以进一步衍生化。

此外，联咪唑还可用于制备一种联咪唑有机膦化合物，联咪唑有机膦及其衍生化合物可与过渡金属、镧系金属形成配位化合物，可应用在有机催化、稀土金属离子萃取分离等应用领域，联咪唑有机膦及其衍生化合物还可进一步被修饰，通过咪唑环上亚胺基氮的进一步季铵化可得到配位官能团化的离子液体材料，该类配位离子液体材料同样也可以用在上述应用领域。

制备^[1]

其合成方法主要有：

方法1：在40℃左右，将60mL浓氨水中逐滴加入50mL20%乙二醛溶液中，并不断搅拌，在40～60℃温度范围内反应10个小时，得粽黑色粗品。再用乙二醇加活性炭进行重结晶，最后用DMF进行再结晶，用冰水和丙酮洗涤，在空气中干燥，得浅黄色针状晶体。元素分析[实验值(理论值)]：N：41.17(41.79)C：53.89(53.73)H：4.325(4.48)%。熔点大于300℃。

方法2：在250mL的三口圆底烧瓶中加入无水乙醇10mL、饱和的亚硫酸氢钠水溶液6mL混合均匀后，保持室温，慢慢滴加0.25mol30%的乙二醛溶液，搅拌3h，使乙二醛形成亚硫酸盐的形式；然后加入0.65mol的醋酸铵，控温70℃，反应5h，反应结束后，过滤，滤饼水洗3次，丙酮洗3次，得棕色固体，将滤饼用10%HCl溶解，活性炭脱色，滤液呈浅黄色，用饱和K2CO3溶液中和至pH=8，得白色粉末，用DMF重结晶得白色针状晶。合成路线见下图：

方法3：用廉价易得的乙二醛与氨水(或醋酸铵)经一步合成目标产物，合成路线及机理如下：

向250mL的四口瓶中加入100mL蒸馏水，组装搅拌装置，称量47.32g（0.52mol）醋酸铵，在室温下搅拌，使其充分混匀。量取40%的乙二醛45mL（0.39mol），采用恒压滴液漏斗，保持室温，向四口瓶内内逐滴加入，整个滴加过程持续3h。滴加完毕后，继续反应4h，整个过程持续7h。反应完毕，过滤，滤饼用水洗涤2次，丙酮洗涤3次，得棕褐色固体，将该固体用37%HCl溶解，活性炭脱色，滤液成淡黄色，加入饱和的NaCO3溶液中和至pH=[8，9]，得淡白色粉末，用乙醇重结晶得白色晶体。m.p.：>300℃，结构经红外，核磁，质谱确认。

主要参考资料

[1] 联咪唑及其硝基衍生物的合成研究

[2] CN200810121217.2一种联咪唑有机膦化合物及其制备方法

[3] CN200810121216.8官能团化的联咪唑衍生物及其合成方法