三唑联噻二唑系列杂环化合物的合成表征、量化计算及性质的研究

论文摘要

本文利用活性亚结构拼接和生物电子等排原理,将不同作用机制的活性基团1,2,4-三唑和1,3,4-噻二唑引入到目标化合物中,共设计合成了五种结构类型、31个新型的三唑联噻二唑类化合物,得到4个目标化合物的单晶。其结构类型如下:通过1HNMR、IR、EA和X射线单晶衍射分析进行了结构表征,并对其理化性质、谱学性质、合成方法进行了分析讨论。运用量子化学密度泛函方法,在B3LYP/6-3lG*水平上对目标化合物的分子结构进行几何构型全优化及频率计算,得到了目标化合物的三维稳定构型;计算了分子中各原子的净电荷分布、轨道能、轨道跃迁能、偶极距、红外光谱和热力学函数,并从理论上进行了分析讨论。理论计算的红外光谱图与实验结果一致。采用电化学阻抗方法、极化曲线法和失重法,研究了3种目标化合物B2、B3和B4对碳钢在盐酸介质中的缓蚀作用;根据吸附理论和热力学方程讨论了缓蚀剂在金属表面的吸附机理,计算了相关的吸附平衡常数Kads、标准吸附焓0ΔH ads、标准吸附自由能ΔG a0ds和标准吸附熵ΔSa0ds;用量子化学密度泛函理论和统计方法研究了目标化合物的缓蚀效率与其结构的关系。结果表明,B2、B3和B4都对盐酸介质中的碳钢有缓蚀作用,B4的缓蚀效率最高。同一温度下,缓蚀效率随着缓蚀剂浓度的增大而增大;缓蚀剂浓度相同时,对碳钢的缓蚀效率随温度的升高而增大;缓蚀剂在金属表面的吸附类型为化学吸附,抑制腐蚀是通过分子中的电子,尤其是分子中氮原子上的电子转移到金属表面形成配位键而被吸附,从而阻止氢离子对金属的腐蚀,产生缓蚀作用。采用MTT方法对合成的A、B两个系列化合物进行了抗癌活性筛选,结果表明,化合物A1、A3、A6、A7、A8和B2对乳腺癌细胞4T-1增殖有明显的抑制作用;化合物A2和A9对肝癌细胞株7402增殖具有明显的抑制作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第1章 文献综述
• 1.1 1,2,4-三唑类化合物的合成方法及应用进展
• 1.1.1 1,2,4-三唑类化合物的典型合成方法
• 1.1.2 1,2,4-三唑类化合物的应用进展
• 1.2 1,3,4-噻二唑类化合物的合成方法及应用进展
• 1.2.1 1,3,4-噻二唑类化合物的合成方法
• 1.2.2 1,3,4-噻二唑类化合物的应用进展
• 1.3 有机缓释剂的应用
• 1.3.1 金属腐蚀与缓蚀剂
• 1.3.2 缓蚀剂的作用机理
• 1.3.3 有机缓蚀剂的作用机理
• 1.3.4 有机杂环缓蚀剂的应用
• 1.4 计算化学
• 1.4.1 计算化学的理论基础
• 1.4.2 计算化学的应用
• 1.5 课题的立题背景及研究内容
• 第2章 三唑联噻二唑系列杂环化合物的合成与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 仪器与试剂
• 2.1.2 2-（5-（（1H-1,2,4-三唑-1-基）甲基）-1,3,4-噻二唑-2-硫基）-1-苯基乙酮类化合物的合成
• 2.1.3 2-（（1H-1,2,4-三唑-1-基）甲基）-5-烃基-1,3,4-噻二唑类化合物的合成
• 2.1.4 2-（5-甲基-1,3,4-噻二唑-2-硫基）-1-苯基-2-（1H-1,2,4-三唑-1-基）乙酮类化合物的合成
• 2.1.5 1-苯基-2-（5-苯基-1,3,4-噻二唑-2-硫基）-2-（1H-1,2,4-三唑-1-基）乙酮类化合物的合成
• 2.1.6 2-（5-（（1H-1,2,4-三唑-1-基）甲基）-1,3,4-噻二唑-2-硫基）-1-苯基-2-（1H-1,2,4-三唑-1-基）乙酮类化合物的合成
• 2.1.7 化合物A5、A7、A8 和A9 的晶体结构测定
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 化合物合成方法的探讨
• 2.2.2 目标化合物的结构表征
• 2.2.3 晶体结构描述
• 2.3 小结
• 第3章 三唑联噻二唑系列杂环化合物的量子化学研究
• 3.1 计算方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 A 系列目标化合物的量子化学研究
• 3.2.2 B 系列目标化合物的量子化学研究
• 3.2.3 C 系列目标化合物的量子化学研究
• 3.2.4 D 系列目标化合物的量子化学研究
• 3.2.5 E 系列目标化合物的量子化学研究
• 3.3 小结
• 第4章 三种三唑联噻二唑杂环化合物对 HCl 介质中碳钢的缓蚀性质的研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料与试剂
• 4.1.2 交流阻抗谱
• 4.1.3 极化曲线
• 4.1.4 失重
• 4.1.5 计算方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 电化学阻抗
• 4.2.2 动电位极化曲线
• 4.2.3 失重实验
• 4.2.4 温度的影响
• 4.2.5 吸附等温线与热力学参数
• 4.2.6 量子化学研究
• 4.3 小结
• 第5章 三唑联噻二唑杂环化合物的抗癌活性研究
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 仪器和试剂
• 5.1.2 MTT 法基本原理
• 5.1.3 MTT 法实验方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 抑制乳腺癌细胞活性分析
• 5.2.2 抑制肝癌细胞活性分析
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文附录