摘要
苯并咪唑类化合物的独特结构使其具有良好的生物、药学活性，在医药、农药等领域有广泛的用途。目前报道的合成苯并咪唑的方法较多，但所用催化剂在可见光下可以循环利用的方法却较少，因此，开发绿色环保、可循环利用的合成苯并咪唑的方法应用前景广阔。 据课题组前期研究发现，磁性纳米Fe3O4可以作为催化剂，催化苯并咪唑的合成。但磁性纳米Fe3O4易团聚，光催化效果差。众所周知，TiO2具有光催化活性高、比表面积和化学稳定性高、生产成本低、绿色环保等特点。因此，它在光催化、发光材料和环境保护等方面用途广泛。但因其带隙较宽，只能吸收紫外光，而限制了其在光化学合成中的应用。为了充分利用 Fe3O4和 TiO2的最佳特性，制备Fe3O4@TiO2复合材料不仅可以减少纳米Fe3O4的团聚，还可以提高两种氧化物的催化或光催化性能。基于此，本文设计以良好吸光性能的TiO2及改性TiO2包覆的Fe3O4为光催化剂，探究该催化剂在可见光下催化合成 2-取代苯并咪唑。主要研究内容如下： 1. 利用可再生的陈皮油为抗氧化剂，通过共沉淀法，以硫酸铁、硫酸亚铁为原料，考察了不同分散剂—表面活性剂对制备磁性纳米Fe3O4微粒粒径的影响。结果表明，陈皮油和分散剂的引入可以制备更小粒径的磁性纳米Fe3O4微粒。 2. 以制得的磁性纳米 Fe3O4和钛酸丁酯为原料，利用溶胶-凝胶法制备较小粒径的磁性纳米Fe3O4@TiO2催化剂。考察了Fe3O4加入量、pH值、水解抑制剂、煅烧时间、钛酸丁酯与水的比例和加入不同螯合剂对所制备催化剂粒径以及产率的影响，确定了最佳制备条件。在表征其形貌、组成、性能的基础上，将其应用于光催化2-取代苯并咪唑的合成中。在可见光照射下，探究反应引发方式、催化剂的量、不同溶剂和投料比等对生成2-(4-羟基苯基)苯并咪唑产率的影响，确定了合成2-取代苯并咪唑的最佳合成条件。在最佳反应条件下，拓展了底物的适用性，合成了17种2-取代苯并咪唑衍生物，并且，在探究其催化机理的基础上，研究了催化剂的可循环回收性能。 3. 利用溶胶-凝胶法，制得了钒元素掺杂的磁性纳米Fe3O4@V/TiO2催化剂，考察了偏钒酸铵的加入量、分散剂和不同加料方式对制得催化剂产率和粒径的影响。确定了制备该催化剂的最佳工艺。并将最佳工艺下制得的磁性纳米Fe3O4@V/TiO2催化剂用于光催化合成 2-取代苯并咪唑的研究中。结果表明，随着钒元素的引入，提高了催化剂对可见光的吸收能力，同时也提高了所合成催化剂的催化活性。在此基础上，研究了该方法的底物普适性，以33.1-94.6%的产率合成了26种2-取代苯并咪唑。 4. 在确认合成化合物结构的基础上，以利福平为阳性对照，评价了上述 33种化合物的抗耻垢分枝杆菌活性。大部分合成化合物展现出具有良好的抗耻垢分枝杆菌活性，其中4种化合物的抗耻垢分枝杆菌活性优于或相当于利福平的抗菌活性。 综上所述，本文的研究不但为设计开发新型绿色环保、经济、可回收利用的催化剂提供了新的思考，而且为合成新型苯并咪唑类药物提供了新方法。
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