第50卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.50，No.11 2021年11月 Liaoning Chemical Industry November，2021
投桃报李意思是什么收稿日期： 2021-09-02 作者简介： 常金宇（1996-），男，辽宁省锦州市人，硕士研究生，2019年毕业于沈阳化工大学安全工程专业，研究方向：新型燃料合成、制备
及过程安全工作。
通信作者： 张福群（1973-），男，教授，博士学位，研究方向：化工企业危险源辨识与控制。
吡唑啉类化合物的典型合成及新应用
常金宇1，张福群1，崔俊杰2
（1. 沈阳化工大学 环境与安全工程学院， 辽宁 沈阳 110142； 2. 中国石油大学（北京），北京 102249）
摘 要： 吡唑啉类化合物作为一种五元氮杂环类物质，具有结构多样性和独特性，在生物医药、光电材料、航空燃料等领域具有广泛的用途。对制备吡唑啉类化合物的环加成反应法、酮连氮内环化法、重氮盐与肼类反应法等典型合成方法，吡唑啉类化合物在生物医药、荧光探针、防腐材料、航空燃料领域的新应用进行了综述。 关 键 词：吡唑啉；抗腐蚀；燃料
中图分类号：TQ03-39 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2021）11-1704-04
吡唑啉化合物作为一种结构多样的五元氮杂环物质，在各个领域都具有广泛的用途。在防腐材料领域，吡唑啉所含有的氮杂原子是已知的有效的腐何玫
蚀抑制剂[1]
；在生物医药领域，吡唑啉类衍生物具
有高生物活性[2]
，通常被用作抗癌、抗结核、抗抑
郁等的药物[3-5]
；在航空燃料领域，吡唑啉类衍生物可通过脱氮反应合成具有高张力能、高体积热值的
三元环类高能燃料[6]
。因此，吡唑啉类化合物的合
成方法及新应用研究一直是国内外研究的热点。本
文对吡唑啉类化合物的典型合成方法和应用进行了综述。
1 吡唑啉的合成路线
1.1 环加成反应法
吡唑啉类化合物的制备方法有很多，其中比较主流的合成方法有如下几种：Mannich 碱与肼类反应[7]，重氮盐与肼反应[8]，不饱和酮与肼反应[9]
，环
加成反应[10-11]和酮联氮内环化反应[12]
。本文着重介绍环加成反应法、重氮盐与肼反应法、酮连氮内环化
法和不饱和酮与肼反应法。Kula 等[10]
将二芳基二偶氮甲烷作为三原子组分与(E)-3,3,3-三氯-1-硝基丙烯
进行[3+2]区域选择性的环加成反应，合成了带有两
个相邻的苯环的吡唑啉类化合物（图1），并通过分子电子密度理论对该反应的过程进行了机理探讨。河蚌炖肉
图1 重氮甲烷与烯烃环加成合成吡唑啉[10]
除[3+2]环加成反应外，1,3-偶极环加成反应也
是合成吡唑啉化合物的常用手段。Wang 等[13]
在室温下使用302 nm
的手持式紫外线灯对二芳酰四唑辐
射2 h
得到取代吡唑啉（图2）
，为吡唑啉化合物提供了一种温和的光催化的方法，此方法具有良好的溶剂相容性、官能团耐受性和区域选择性。
图2 1,3-偶极环加成合成吡唑啉[13]
1.2 重氮盐与肼类反应法
Turkan 等[8]
以4-溴苯胺、亚硝酸钠为原料反应合成4-溴苯胺重氮盐，重氮盐再与苯甲酰乙酸乙酯偶联生成乙基2-（（4-溴苯基）二氮烯基）3
-
氧代乙基乙酸苯甲酰乙酯，最后在低温环境下加入不同类别肼类化合物得到一系列吡唑啉类衍生物（
图3），产率在40%~70%范围内。
图3 重氮盐与肼类反应法合成吡唑啉[8]
1.3 酮连氮内环化法
Kukharev 等[12]
通过碘单质在氢气气氛下催化酮
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第50卷第11期 常金宇，等：吡唑啉类化合物的典型合成及新应用 1705
连氮，合成了2-吡唑啉类化合物（图4），获得甲基
取代的2-吡唑啉产率可达94%。Xia 等[14]
通过Lewis 酸性金属盐对不同支链基团酮连氮进行催化反应，考察了不同金属盐对酮连氮环化合成2-吡唑啉反应的影响，研究结果表明FeCl 3有着最高的催化效果。
图4 酮连氮法合成吡唑啉[12]
1.4 不饱和酮与肼反应法
Amir 等[9]
通过使用水合肼作为环化试剂并用盐酸进行催化反应，合成了3-(4-联苯基)-5-取代苯基-2-吡唑啉（图5）。首先以芳香醛和4-乙酰基联苯为原料，在KOH 的乙醇溶液中合成查尔酮，再加入环化试剂水合肼，在HCl 催化下反应生成3-(4-联苯基)-5-取代苯基-2-吡唑啉，吡唑啉产物经过苯甲酰
氯处理后可以得到新的吡唑啉类衍生物。
图5 不饱和酮与肼合成吡唑啉[9]
2 吡唑啉类化合物的应用
2.1 吡唑啉类化合物在生物医药领域的应用
吡唑啉类化合物由于其特殊的结构在生物医药
领域的应用尤其广泛[15-17]。Kumar 等[18]
通过吡唑啉环炔与2-溴-N -芳基乙酰胺间的1,3-偶极环加成反应，设计和合成了一系列新的吡唑啉酰胺基的1,2,3-三唑杂化物。并对所有新合成的化合物进行了包括大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、黑曲霉和白
色念珠菌在内的微生物菌株体外评估。Rasal 等[19]
设计并合成了一系列3-三氟甲基吡唑和吡唑啉-吡咯衍生物相连的化合物，并对NCI 60个癌症细胞系
进行了进一步的体外细胞抑制活性筛选。其中化合物(E)-1-(4-(3-(三氟甲基)-1H -吡唑-1-基)苯基)-3-(1H -吡咯-2-基)丙-2-烯-1-酮和(E)-1-(4-(3-(三氟甲基)-1H -吡唑-1-基)-3-甲基苯基)-3-(1H -吡咯-2-基)丙-2烯-1-酮抗增生活性明显，在10 μmol ·L -1
浓度下的生长百
分比分别为-77.10%和-92.13%。罗杰伟等[20]
通过不饱和醛酮加成反应合成了化合物[3-(4-N,N - dimethyl -pyenyl)-5-Anthracen -9-yl]-Pyrazoline 和化合物[3-ferroceny -5-(Anthracen -9-yl)-Pyrazoline]并进行了抗菌活性试验，两种物质均显示了较好的抗菌效果，其中3-(4-N,N -dimethyl -pyenyl)-5-Anthracen -9- yl]-Pyrazoline 抗菌效果较好，认为其连接的N ,N -二
甲基苯环可能起到了关键的抗菌作用。韩金良等[21]
设计合成了一系列含卤素的吡唑啉化合物，并进行了体外抗肿瘤细胞实验展现出了明显的抗活效果。
张应鹏等[22]
合成了14种吡唑啉化合物并对三类癌细胞株进行体外抗肿瘤活性实验，均有一定的抑制
作用。何冬梅等[23]医院宣传标语
以孕烯醇酮为原料α,β-不饱和酮与肼的反应得到了4种具有吡唑啉结构的甾体芳杂环化合物。并采用MTT 法对三类癌细胞株进行体外抗肿瘤活性实验，结果表明4种具有吡唑啉结构的甾体芳杂环化合物均表现出很好的生长抑制活性。 2.2 吡唑啉类化合物在荧光探针领域的应用
在荧光探针领域，由于吡唑啉类衍生物的p -π
共轭五元氮杂环结构[4,24]
，过渡金属离子和其产生配位作用，在于其络合后产生荧光特性，可以被作为
荧光探针对各种金属离子检测。罗杰伟等[25]
以9-蒽醛为荧光基团，吗啉环和吡唑环为识别基团，合成了一种新型荧光探针1,5-二苯基-3-(10-(吗啉甲基)蒽
-2-基)吡唑啉（PMAP）。探针PMAP 对Fe 3+、Cu 2+
的识别效果良好，通过荧光光谱实验测得探针PMAP
对Fe 3+、Cu 2+
的荧光量子产率分别从0.14降到0.05
和0.14降到0.04。张应鹏等[26]
设计合成了1-（2-羟基苯基）-4-（9-蒽基）-3-苯并噻唑基吡唑啉（P1），通过紫外吸收和荧光光谱法研究了化合物与金属离子的识别特性，通过荧光光谱实验测得探针 P1对Cu 2＋
的荧光量子产率从0.24降低至0.065，证明了
荧光探针P1可以高效的识别Cu 2+
。
2.3 吡唑啉类化合物在防腐材料领域的应用
唑类杂环化合物是广泛使用的有机缓蚀剂，吡唑啉是典型的含氮杂环化合物，添加缓蚀剂防腐尤
为重要[27]。邹立科等[28]
合成了一类吡唑啉衍生物作为金属酸洗缓蚀剂并选用3-苯基-5-（对二甲氨基苯
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基）-4,5-二氢-lH-吡唑啉进行实验，通过在不同温度下，不同酸浓度下，不同浓度缓蚀剂的条件下介绍了其缓蚀性能。研究结果表明在30 ℃下， 1 mol·L-1盐酸中使用质量浓度为160 mg·L-1的3-苯基-5-（对二甲氨基苯基）-4,5-二氢-lH-吡唑啉对Q235碳钢的缓蚀率可达92.21%。Lgaz等[1,29]合成了两种
吡唑啉化合物2-（4-（5-（对甲苯基）-4,5-二氢-1H-吡唑-3-基）苯氧基）乙酸（PYR-1）和2-（4-（5-（4-硝基苯基）-4,5-二氢-1H-吡唑-3-基）苯氧基）乙酸（PYR-2），两种吡唑啉化合物提高了在30 ℃的1 mol·L-1盐酸中碳钢的抗腐蚀性能。PYR-1和PYR-2的最大抑制效率分别为94%和88%（基于电化学结果）。吡唑啉在室温下能够延缓腐蚀，在较高温度下表现出高抑制效率。
2.4 吡唑啉类化合物在航空燃料领域的应用
吡唑啉化合物中的2-吡唑啉化合物由于其结构上含有（C=N-NH-C）的功能基团，该功能基团在高温环境下容易发生脱氮反应，进而形成三元环结构[30]。周恩众[31]通过以5-甲基-3,5-二丙基-2-吡唑啉为中间体合成了一种新型高能燃料，并测得其净热值为43.58 MJ·kg-1。经对比发现不仅高于汽油和柴油等传统陆地燃料，也高于JP-10、RJ-7等航天燃料[32]。
3 结 论
吡唑啉化合物由于其特殊的结构多样性，可以在自身的氮杂环上引入各种需要的取代基来改变其内部结构性质来达到预期性能，进而可以广泛地使用在各个领域。在合成方法方面，环加成反应、重氮盐与肼类反应法、酮联氮内环化法各有优缺点，研究人员可依据取代基的不同适当选择。在应用方面，吡唑啉类化合物在抗腐蚀材料、新型高能燃料领域的应用较少，是未来发展的重要方向。
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Typical Synthesis and New Applications of Pyrazoline Compounds
CHANG Jin-yu1, ZHANG Fu-qun1, CUI Jun-jie2
（1. College of Environmental and Safety Engineering, Shenyang University of Chemical Technology,
Shenyang Liaoning 110142, China;
2. China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102249, China）
Abstract: Pyrazoline compounds as a kind of five-membered nitrogen heterocyclic compounds, with structural diversity and
uniqueness, have a wide range of applications in biomedical, optoelectronic materials, aviation fuel and other fields. In this paper, the
typical synthesis methods for the preparation of pyrazoline compounds were introduced, such as cycloaddition reaction, keto-nitrogen
cyclization, diazonium salt and hydrazine reaction. New applications of pyrazoline compounds in biomedicine, fluorescent probes,
prervative materials and aviation fuels were reviewed.
Key words: Pyrazoline; Anticorrosion; Fuel
大连化学物理研究所科研成果介绍
润滑油基础油加氢异构脱蜡催化剂及成套技术
负责人：田志坚 联络人：田志坚
电话：84379151 传真：84379151 E-mail：*************
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