关键词： 氮杂环化合物   氟碳链   制备工艺   性能表征   紫外线吸收剂   自组装膜  

摘要： 氟原子半径小，电负性大，形成的C-F键键长短且键能高，同时相邻氟原子间排斥力大，使其沿碳链作螺旋分布。在氟碳链中，两个氟原子的范德华半径之和为0.27nm，基本上能将C-C键紧密包裹。这种几乎无空隙的空间屏障使得氟碳链段具有耐化学品、防腐蚀、绝缘、耐沾污、疏水、耐磨、高热稳定等特性，使得含氟碳链段的化合物被广泛应用于农业、工业、航天、军事等领域。本文将氟碳链段引入氮杂环环合物并研究其在光稳定剂和自组装膜中的运用。\n 紫外线吸收剂作为一种常用的塑料、涂料和织物添加剂，在防止材料光老化的应用中具有不俗的表现。然而，在长时间光照下，即或添加有紫外线吸收剂的材料其表面依然容易出现不同程度的老化。研究发现，促成这一现象主要是由于传统的紫外线吸收剂聚集在材料内部，而在被阳光直射的材料表面分布很少。针对上述问题，本论文设计合成出一系列含氟紫外线吸收剂，并且通过实验和理论计算表征了其表面富集性能，达到了预期的目标，内容如下:\n ①以Williamson和Friedel-Crafts等反应为基础，设计合成了一系列含氟碳链段的苯并三唑类、三嗪类氮杂环紫外线吸收剂，并通过核磁共振(1H-NMR，13C-NMR)，红外(FT-IR)，质谱(MS)，元素分析(Elementary analysis)等手段，对化合物的结构进行了表征，结果表明13种不同类型的紫外线吸收剂被成功地合成(产率:66-91％)。\n ②利用紫外分光光度法对合成的紫外线吸收剂进行了摩尔吸光度等光性能测试，结果表明取代基的引入，增加了紫外线吸收剂共轭结构的电子云密度，使其电子激发能降低，从而有效地增强了含氟紫外线吸收剂的吸光度(增加:10-20％)。\n ③运用红外衰减全反射(ATR-FTIR)，X射线光电子能谱(XPS)以及切片法对本文所研究的紫外线吸收剂在涂层中的分布进行了表征。研究发现:传统的4-[4，6-二(2，4-二甲苯基)-1，3，5-三嗪-2-基]-1，3-苯二醇(DBDT)、2-(2，4-二羟基苯基)-2H-苯并三唑(2HBT)紫外线吸收剂在涂层中的分布沿表面向内部逐渐增多，其在涂层表面(5μm厚度)的分布浓度不足内部的一半，这将造成传统紫外线吸收剂对涂层表面保护不足以及涂层内部紫外线吸收剂的浪费;对合成的含碳链段/氟碳链段的苯并三唑类紫外线吸收剂的研究中发现，氟碳链段能有效的降低紫外线吸收剂的表面能，使其在涂层表面的分布浓度提高到原来的两倍左右，而碳链段的引入几乎没有改变紫外线吸收剂在涂层中的分布情况;在对含氟苯并三唑、三嗪类紫外线吸收剂的研究中发现，分子量小、分子结构简单的紫外线吸收剂引入相同氟量后其更容易在涂层表面富集;含氟链段长度越长的三嗪类紫外线吸收剂在涂层表面的分布浓度越高，当三嗪类紫外线吸收剂分子中含十二个氟原子时，其在涂层表面的分布浓度接近涂层内部浓度的四倍。\n ④接触角测试结果表明，由于含氟碳链段紫外线吸收剂在涂层表面的聚集，使得涂层表面的接触角急剧增大(增加:21-41°)，从而涂层具有优异的疏水性能。人工加速老化试验研究表明，添加有紫外线吸收剂尤其是含氟紫外线吸收剂的涂层老化过程被明显减缓。\n ⑤量子化学计算显示，改性后的紫外线吸收剂前线轨道分布范围增大、轨道能级差变小，紫外吸收能力增强，这与实验结果一致。耗散粒子动力学对添加有紫外线吸收剂的PVC涂层进行介观模拟，结果表明含氟苯并三唑类、三嗪类紫外线吸收剂在涂层固化过程中逐渐向涂层表面迁移，而2HBT和DBDT紫外线吸收剂在涂层固化过程中逐渐向涂层内部聚集。\n 氟碳链段由于其表面能低，使得改性后的紫外线吸收剂在涂层表面富集而提高涂层的抗老化性能。此外，氟碳链段低表面能引起的疏水性质，使其能形成具有疏水性的自组装膜用于金属防腐蚀领域。然而，氟碳链段的螺旋结构造成分子极强的刚性，不利于自组装膜构型的调整，导致无序、亚稳态的自组装膜构象。针对这一问题，本论文制备出一系具有“刚-柔-刚”特性的含氟碳链段的噻唑类氮杂环自组装分子(MBTFs)，研究了其在铜表面的吸附机理，以及对铜在NaCl溶液中的缓蚀效果，并结合量子化学计算对自组装膜的缓蚀机理进行了研究。主要研究结果如下:\n ⑥首先通过两步简单的化学反应制备出3种含不同长度氟碳链段的MBTFs分子，并通过核磁共振(1H-NMR，13C-NMR)，红外(FT-IR)，质谱(MS)，元素分析(Elementary analysis)等手段，对化合物的结构进行了表征，结果表明MBTFs被成功的合成(产率:78-86％)。\n ⑦ATR-FTIR和XPS测试结果表明，MBTFs通过N-Cu和S-Cu键吸附在铜的表面;自组装膜的亚甲基红外吸收峰向低波数移动表明自组装分子采取规整有序的排列方式吸附在

关键词： 手性杂环化合物   非天然手性氨基酸   不对称合成   催化反应  

摘要： 本文主要研究一些结构重要的手性杂环化合物和非天然手性氨基酸的不对称合成方法，主要分为两大部分:1.基于Rh(Ⅰ)-手性硫烯配体催化体系的优化，实现了芳基硼试剂对酯基取代六元环状磺酰酮亚胺、吲哚甲醛和硝基烯烃的不对称加成反应，成功构建了手性α，α-二取代α-氨基酸衍生物、手性吲哚仲醇类化合物和手性2，2-二取代硝基化合物;2.基于Rh(Ⅰ)-手性[2.2.2]双烯配体催化体系的优化，实现了芳基硼酸对β-氨烷基丙烯酸酯的不对称1，4-加成反应，成功构建了手性β/γ/δ-氨基酸酯。\n ***(Ⅰ)-手性硫烯配体催化的酯基取代六元环状磺酰酮亚胺的不对称加成研究\n 手性α，α-二取代α-氨基酸一类重要的生物分子骨架，是许多药物和天然产物的重要结构单元。利用小组发展的简单手性硫烯配体，成功实现了铑催化的芳基硼酸对六元环状N-磺酰酯基取代酮亚胺的不对称1，2-加成反应。该方法具有良好的底物适用性，能够以良好的收率和优秀的对映选择性得到手性α，α-二取代α-氨基酸衍生物(up t099％yield，99％ee)，加成产物经过简单的衍生化即可得到手性螺环化合物、手性并环骨架化合物和手性苯并二氢呋喃类化合物。与已报道的文献相比，我们的配体合成更加方便，催化体系更加简单。值得一提的是，这是目前芳基硼试剂对酯基取代六元环状N-磺酰酮亚胺的不对称1，2-加成反应的最好结果，这一策略为合成手性α，α-二取代α-氨基酸提供了一条有效的途径。\n ***(Ⅰ)-手性硫烯配体催化的吲哚甲醛的不对称加成反应研究\n 手性仲醇是很多药物和天然产物的重要结构单元，吲哚是一类重要的活性分子骨架。因而，包含吲哚骨架的手性仲醇类化合物的构建具有潜在的新药发现研究价值。利用小组发展的一类新型烯键反式三取代的手性硫烯配体，通过对催化体系的优化，成功实现了芳基硼酸对吲哚甲醛的不对称1，2-加成反应，高效地构建了一系列高光学活性的吲哚仲醇类化合物。通过对产物的衍生化研究，成功得到两类具有吲哚并五元内酯环特殊结构的手性化合物，有望用于进一步的生物活性测试。\n ***(Ⅰ)-手性硫烯配体催化的硝基烯烃的不对称1，4-加成反应研究\n 手性2，2-二取代乙胺广泛存在于很多生物活性分子、药物和天然产物中，具有重要的生理、药理活性。通过对催化体系的优化，将小组发展的一种简单手性支链硫烯烃配体，应用于一价铑催化下的芳基三氟硼酸钾对硝基烯烃的不对称1，4-加成反应中，成功构建了手性2，2-二取代硝基化合物这一手性2，2-二取代乙胺制备中的重要前体。\n 4.共轭加成策略用于手性β/γ/δ-氨基酸酯的高效构建\n 手性β/γ/δ-氨基酸是很多药物和肽类化合物的重要结构单元，具有重要的生理、药理活性。利用小组发展的手性[2.2.2]双烯配体，通过对反应体系的优化，成功实现了芳基硼酸对β-氨烷基丙烯酸酯的不对称芳基化反应，能够以良好的收率和优秀的对映选择性得到手性β/γ/δ-氨基酸酯。还将此不对称催化策略应用到上市药物盐酸巴氯芬的不对称合成中，仅需一步反应即可得到所需的目标产物，为这样一个重要上市药物的合成提供了一种新方法。

关键词： 电喷雾萃取电离质谱   氮杂环化合物   2-甲基喹啉   对硝基苯甲醛   有机反应  

摘要： 含氮杂环化合物常被用作合成医药和农药的中间体，对其合成研究尤为重要。反应机理可指导有机反应合成，例如有目地性的寻找提高反应产率的新催化剂。这样减少了研究耗时，使其更系统化和规范化，通过反应物、产物的离子流程图变化，能够准确的观测到反应的开始、结束和中间过程，可以准确把握反应的时间段使成本最小化。本论文主要研究了电喷雾萃取电离质谱（EESI-MS）实时监测研究合成氮杂环化合物的四种方法。\n （1）EESI-MS监测Friedl?nder反应：EESI-MS在线监测了甲醇介质中，草酸催化的邻氨基苯乙酮与乙酰丙酮、邻氨基苯乙酮与环己酮、2-氨基二苯甲酮与乙酰丙酮间的Friedl?nder反应，在反应开始后的不同时间段分别监测到反应物、中间体和产物的离子峰，并记录了它们的信号强度随反应时间的变化趋势，推测出了反应机理：两种反应物首先发生加成反应，然后脱水生成不饱和羰基化合物，最后失水亚胺化得喹啉类衍生物。同时通过对比，更充分地说明本文方法的科学性和机理实用性。\n （2）EESI-MS监测Paal-Knorr反应：EESI-MS离线监测在甲醇介质中，2,5-己二酮与苯胺在ZrOCl2?8H2O催化下的Paal-Knorr反应，在监测过程中记录了反应物、中间体及产物随时间变化情况，推测出反应机理：反应路径A：半缩胺的生成、半缩胺的环化和缩胺脱水成吡咯环。路径B：半缩胺的生成、烯胺的环化和烯胺脱水成吡咯环，当产物增加到一定量时形成产物二聚体。发现与乙酸催化的不同之处：出现脱氢中间体并做了简单分析。\n （3）电喷雾萃取电离质谱在线监测Doebner-Von Mille反应：EESI-MS在线（离线）监测了碘和对甲苯磺酸催化的苯胺、对甲基苯胺、对甲氧基苯胺与正丁醛间的反应，分别捕捉到反应物，中间体及产物的准分子离子信号，推测出反应机理：苯胺与醛发生亲核加成消除反应生成亚胺，亚胺与另一分子的醛发生迈克尔加成反应，然后自身环化缩合脱水，最后氢芳构化生成喹啉类衍生物。同时对比了两种催化剂碘和对甲苯磺酸的催化效果，结果表明对甲苯磺酸的催化效果更佳（反应时间更短）。\n （4）电喷雾萃取电离质谱监测2-甲基喹啉与对硝基苯甲醛反应合成2-烷基氮杂芳烃化合物：筛选了不同氨基酸、反应物摩尔比、反应温度、溶剂以及催化剂用量等条件对反应的影响，在最佳反应条件下用电喷雾萃取电离质谱监测反应，推测出反应机理：2-甲基喹啉在催化剂哌啶酸的作用下生成烯胺中间体，与被质子活化的芳香醛发生加成反应得到醇中间体，然后N-H键断裂得到产物。

关键词： 1,2,4-三唑   1,3,4-噁二唑   合成   表征   分子对接   活性测试  

摘要： 近年来随着病原体耐药性的增强和变异,造成现有药物效用降低,为了寻找广谱低毒的新型抗菌剂,依据生物活性叠加原理,将席夫碱片段、邻羟苯基、1,3,4-噁二唑与1,2,4-三唑片段合理组装,设计合成了5-(4-取代苄基)氨基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫烷基)-1,3,4-噁二唑-2-硫醇、5-(4-(2-羟基-5-取代苄基)氨基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫烷基)-1,3,4-噁二唑-2-硫醇共13个化合物,其结构均经红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(H NMR)、核磁共振碳谱(C NMR)和高分辨质谱(HRMS)确证。以水合肼和二硫化碳为起始原料,经过环化、取代、肼解、闭环,得到5-(4-氨基-5-甲基-4H-1,2,4-三唑-3-硫烷基)-1,3,4-噁二唑-2-硫醇5,再分别与取代苯甲醛、取代水杨醛反应,得13个新型化合物。探讨了反应温度、反应时间以及碱的用量对反应的影响,筛选出最佳工艺,最终以6步反应、11%-16%的总收率得到目标化合物(6a-6m)。与大肠杆菌多靶点对接数据表明,目标化合物对大肠杆菌ecFabI靶标的结合自由能打分与对照药三氯生最接近,说明此类化合物对ecFabI的结合能力最强,有可能成为一类ecFabI靶点的抑制剂。其结合模式和作用规律与参照物三氯生相一致。采用NCCLS分别测试了化合物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念珠菌的抗菌活性,结果表明,化合物对四种菌均有一定的抑制作用,尤其是对抗大肠杆菌和白色念珠菌的活性最为明显。化合物6g、6k表现出优异的广谱抗菌活性,具有进一步开发成广谱抗菌药物的潜力。

关键词： 偕二氟烯烃   四嗪   腈氧化物   异恶唑  

摘要： 含氟化合物具有独特的物理和化学性质,目前已经被广泛地使用于医药、农药、能源、染料、材料等领域,因此研究含氟化合物的新反应活性并应用于具有活性分子的合成具有重要的研究意义。本文主要研究了偕二氟烯烃衍生的氟代肟、氟代腙等活性中间体的制备及其在含氮杂环化合物中合成应用,具体如下:。首先,本论文发展了利用偕二氟烯烃与水合肼反应合成1,2,4,5-四嗪化合物的方法。与现有大多数方法利用[4+2]环加成不同,这是一种形式上[3+3]环加成反应合成四嗪化合物的方法。该方法是一种以空气为氧化剂,可用于合成对称和不对称1,2,4,5-四嗪化合物绿色高效的方法。核磁实验证明氟代腙是反应的关键中间体。其次,本文还探索了利用偕二氟烯烃原位生成腈氧化物合成异恶唑类化合物的新方法。控制实验和核磁实验证明该反应经过以下历程:羟胺对偕二氟烯烃加成再消除生成氟代肟,氟代肟上的氟原子再次消除生成腈氧化物,腈氧化物与炔烃反应生成异恶唑。在此工作中,我们首次验证了氟原子可作为离去基团生成腈氧化物。以上工作为理解C=N上的C-F键的稳定性和反应性提供了实验数据和经验,有助于科技工作者继续从事该领域的工作。

关键词： 氮杂环   亚结构拼接   连续反应   设计合成   杀菌活性  

摘要： 氮杂环类化合物由于其分子结构的多样性、生物活性的广泛性,加之其高效低毒、对环境友好等优点,已成为新农药创制研究的重点领域之一。嘧啶、吲哚、喹啉以及杂环酰胺类化合物是几类重要的含氮杂环化合物,最近已成为开发新的杂环化合物农药常用的官能团库,扮演着重要的角色。为了从含氮杂环类化合物中寻找高活性的先导化合物,本论文以嘧啶、吲哚、喹啉和内酰胺类氮杂环结构为研究对象,依据亚结构拼接的原理,运用一步连续反应的设计理念,构建了4个系列98个新型的氮杂环类化合物(其结构均已通过了H NMR,C NMR、ESI-MS、HRMS或元素分析得以证实),并对其进行了杀菌活性的测定。在杀菌活性测试部分,我们采用盆栽苗测试方法和孢子萌发测试方法对黄瓜霜霉病(cucumber downy mildew)、小麦白粉病(wheat powdery mildew)、小麦锈病(wheat rust)、黄瓜炭疽病(cucumber anthracnose)、稻瘟病(rice blast)和灰霉病(gray mold)6种植物病菌进行了杀菌活性测定,以期获得具有良好杀菌活性的化合物。本工作主要分为以下四个部分:1)嘧啶并[4,5-b]吲哚-2-胺的构建、合成及杀菌活性测试。该部分利用N-烷基-2-氯-3-甲(乙)酰基吲哚为反应物与硝酸胍通过缩合和环化反应的一步连续反应,将2-胺基嘧啶环以稠合的形式构建于吲哚环上。对目标化合物的合成条件进行了优化实验,找到了最佳反应条件,完成了对27个结构新颖的目标化合物2-胺基嘧啶并[4,5-b]吲哚类化合物的合成,并对其结构进行了表征与确证。对它们进行了杀菌活性测定,结果表明这些化合物对黄瓜霜霉病(CDM)表现出不同程度的杀菌活性,其中N-丁基-6-乙基取代的化合物II-3k(90%)和II-3a′(85%)对黄瓜霜霉病的杀菌活性最好。2)6-甲基吲哚并[2,3-b]喹啉-11-羧酸类化合物合成及杀菌活性测试。同样以上一部分的3-乙酰基-2-氯-N-甲基吲哚为反应底物,通过与靛红及取代靛红反应的研究,意外发现一种新的一步连续反应的合成策略,得到一系列结构新颖的6-甲基吲哚并[2,3-b]喹啉-11-羧酸类化合物。该合成策略使用10%的乙醇-水溶液为介质,氢氧化钾作为碱,避免使用有毒有害或价格昂贵的有机试剂和溶剂,具有操作简单、所需试剂廉价易得和环境友好等优点。对产物结构进行了波谱分析和X-单晶衍射确认。对可能的反应机理进行了推测,给出了可能的反应历程。对它们进行了杀菌活性测定,但未获得较高杀菌活性的化合物。由于该类化合物属于天然生物碱Neocryptolepine的骨架结构,我们相信今后通过对这些化合物进行结构改进和修饰,一定能发现高活性的化合物。3)N-取代吡咯并[3,4-b]喹啉-1-酮类化合物设计、合成及杀菌活性测试。运用上述一步连续反应的理念,设计以实验室自制的2-氯甲基喹啉-3-甲酸乙酯为反应物,使之与各种芳胺、脂肪胺和脂肪二胺进行一步连续反应,将五元内酰胺环以稠合的方式拼接在喹啉环上。通过对该反应条件的优化实验发现,在乙醇–乙酸(体积比为10:1)混合溶剂介质中无需任何碱催化剂的条件下,以较高的收率完成了对42个结构新颖、取代基多种多样的目标化合物N-取代吡咯并[3,4-b]喹啉-1-酮的合成。对它们进行了杀菌活性测定,发现那些具有对称结构性质的双(N-烷基吡咯并[3,4-b]喹啉-1-酮)类化合物IV-3k’-3p’对黄瓜霜霉病(cucumber downy mildew)和小麦白粉病(wheat powdery mildew)表现出较好的杀菌活性,其中最高的是化合物杀菌率为IV-3k’,对小麦白粉病的杀菌率为90%,与参照物醚菌酯的活性相当,具有非常好的进一步研究开发价值。4)6-氯-2-芳基(或吡啶)基乙烯基喹啉-3-羧酸类化合物设计、合成及其杀菌活性测试。使用上一部分制备的6-氯-2-氯甲基喹啉-3-甲酸乙酯这一反应平台作为反应物,研究它与芳醛或吡啶醛的反应,设计开发了简便高效的“三步一锅法”的合成方式,并完成了对19个未见文献报道的6-氯-2-芳基(或吡啶)基乙烯基喹啉-3-羧酸类化合物的合成,并对其结构进行了核磁谱图分析和结构确认。对它们的杀菌活性进行了测定试验,但结果并比理想,只用其中少数几个甲氧基、三氟甲基和吡啶基取代的化合物V-3e、V-3f、V-3m、V-3r和V-3s对稻瘟病(rice blast)和灰霉病(gray mold)表现出中等的杀菌活性(50%)。

关键词： 不对称催化   手性磷酸   螺环磷酸   氮杂环   苯氮卓并吲哚   吲哚酮  

摘要： 手性磷酸,作为一种新型的手性布朗斯特酸催化剂,广泛应用于许多有机不对称反应,体现出高效、高对映选择性的优点,已被认为是一类优势催化剂。手性磷酸催化剂分子内同时含有路易斯碱性位点和布朗斯特酸性位点,可同时活化亲电与亲核底物,属于一种双功能有机催化剂。由于不同类反应（甚至不同底物的同类反应）对催化剂的结构都有不同的要求,因此手性磷酸催化剂的结构（尤其是骨架）创新,设计合成可催化重要有机反应的、更高效的乃至适合天然产物和药物合成应用的手性催化剂,同时根据手性催化剂能容忍不同官能团的特点,设计发展不对称催化的新反应、新方法和新策略,仍然是合成化学家长期的任务。本文利用课题组发展的一类基于螺二氢茚骨架的新型手性螺环磷酸（SPAs）,继续发展手性螺环磷酸催化剂的新应用,研究手性螺环磷酸不对称催化合成光学活性含氮杂环化合物的新反应和新方法。论文的主要内容如下:第一章,我们主要概括了手性螺环磷酸的发展过程、合成方法、性能特点和在不对称催化傅克反应、费歇尔吲哚合成反应、去芳化反应、环加成反应、插入反应、去对称性反应、皮克特—施彭格勒反应、多组分反应、共轭加成反应和其它有机反应中的应用现状,并跟手性联萘磷酸比较了催化活性和对应选择性的差异。第二章,我们发展了一种手性螺环磷酸不对称催化合成含有三氟甲基化季立体中心的苯氮卓并吲哚衍生物的新方法。我们设计合成了三氟甲基取代的二氢苯氮卓并吲哚衍生物,实现了手性螺环磷酸催化三氟甲基取代的二氢苯氮卓并吲哚衍生物和吡咯或吲哚等亲核试剂的不对称氮杂傅克烷基化反应,可以最高88%的产率和93%对映体过量值获得一系列含有三氟甲基化季立体中心的苯氮卓并吲哚衍生物;其中一个产物的绝对构型通过X射线单晶衍射确证;经过实验设计观察到一种显著的氟效应,并提出了一个可能的反应机理模型。第三章,我们发展了一种手性螺环磷酸不对称催化合成含有季立体中心的无保护基3,3-二取代-2-吲哚酮衍生物的新方法。经过催化剂及用量、溶剂等反应条件的优化,实现了手性螺环磷酸催化靛红衍生的醌甲基化物与吲哚或吡咯等亲核试剂的不对称1,6-加成反应,可以最高90%的产率和97%对映体过量值获得一系列含有季立体中心的无保护基3,3-二取代-2-吲哚酮衍生物;并经过控制实验提出了一个可能的反应机理模型。第四章,我们发展了一种手性螺环磷酸不对称催化合成手性七元环胺的的新方法。经过催化剂及用量、添加剂、温度和溶剂等反应条件的优化,以汉斯酯为还原剂,实现了手性螺环磷酸催化氮杂卓和氧氮杂卓的不对称氢转移反应,可以最高99%的产率和85%对映体过量值获得一系列手性七元环胺衍生物。

关键词： 机械研磨   无溶剂反应   含氮杂环化合物  

摘要： 近些年来，无溶剂反应受到人们越来越多的关注。与传统的有机相反应相比，无溶剂反应无需使用有毒的有机溶剂，从而削减了反应成本并减少了污染物的排放。此外，无溶剂反应能够提高反应速度、增加反应收率、简化后处理过程并且适用于溶解性很差的底物。在众多的无溶剂合成方法中，机械研磨是一种吸引人的和实用的技术方法并被广泛应用在有机合成领域。本论文主要研究了机械研磨条件下含氮杂环化合物的无溶剂合成，具体包括以下内容:　　1.实现了机械研磨条件下碘促进的烷叉氧化吲哚与烯胺酯的无溶剂环化反应，为一系列3，2''-吡咯啉基螺环氧化吲哚的合成提供了一条高效和绿色的途径。该反应具有时间短、官能团兼容性好、后处理过程简便和非对映选择性高等优点。　　2.实现了机械研磨条件下N-碘代丁二酰亚胺促进的烯烃和脒类化合物的无溶剂环化反应，最高以94％的收率合成了一系列螺环咪唑啉化合物。该反应的官能团兼容性非常好、反应时间非常短、原子经济性高。另外，巴比妥酸衍生的烯烃也适用于该体系。　　3.实现了机械研磨条件下碘/醋酸碘苯促进的胺、炔酯和查尔酮的一锅多组分反应，合成了一系列多取代的反式-2，3-二氢吡咯。该反应时间短、底物范围广并且适用于克级规模的反应。随后，向反应体系中加入氧化剂DDQ可以实现一系列相应吡咯的一锅合成。　　4.实现了机械研磨条件下1，2-二氢喹啉的无溶剂一锅合成。芳胺和炔酯在1当量的碘、0.5当量的三氟化硼乙醚和1.75当量的三氟乙酸或1当量的甲烷磺酸存在下以44-87％的收率得到了一系列1，2-二氢喹啉衍生物。

关键词： Rh(Ⅲ)催化   Co(Ⅲ)催化   C-H键活化   氧化还原中性   杂环化合物  

摘要： 1.噁二唑酮辅助合成1-氨基异喹啉类化合物尽管1-氨基异喹啉类化合物是重要的合成和医药中间体,但目前用C-H键活化方法来合成1-氨基异喹啉类化合物仍然有很大的困难。这里我们报道了一种氧化还原中性、步骤、原子、纯化经济性的噁二唑酮和炔的反应。我们通过15N标记反应验证了噁二唑酮中两个氮均起到导向作用,我们合成了一系列可进一步功能化1-氨基异喹啉类化合物。2.铑（Ⅲ）催化的噁二唑酮辅助合成2-氨基吡啶类化合物金属与配体通过电荷相互作用在空间上紧密结合,我们报道了反应过程中底物,催化剂和产物相互辅助的反应过程。我们利用噁二唑酮导向的烯烃底物和炔反应生成2-氨基吡啶类化合物,2-氨基吡啶类化合物是一类非常重要的反应中间体。我们通过大量的机理反应,成功揭示了反应物在反应过程中的重要作用,这将对以后催化剂设计和反应的发展起到重要的促进作用。3.氯代酰胺导向的环状钴中间体催化C-H键活化室温条件下生成异喹啉酮类化合物我们通过C-H键活化过程首次拿到了钴五元环中间体,得到了钴参与的C-H键活化的关键机理证据。氯代酰胺作为导向基首次应用于C-H键活化中,该反应可以室温生成异喹啉酮类化合物,异喹啉酮类化合物是一类重要的合成和药用中间体,该反应底物适应性广且不需要外加氧化剂。4.钴催化氯代酰胺导向合成3,4-二氢异喹啉酮化合物我们首次报道了氯代酰胺导向的钴催化C-H键活化方法来合成3,4-二氢异喹啉酮化合物,氯代酰胺室温下与烯烃反应生成此类化合物。该反应底物适用性广,大多数底物立体选择性好。5.钴催化特戊酸保护苯甲酰胺和炔交叉偶联生成2,5-双取代恶唑环我们首次用特戊酸保护苯甲酰胺和炔作为底物,在钴（Ⅲ）催化下合成2,5-双取代噁唑环,该反应不需要外加氧化剂和其他添加剂,底物适应性广,该方法可以一步合成 texamine 和 balsoxin。

关键词： 机械化学反应   吡咯   1,4-二氢吡啶   醋酸锰   三氯化铝  

摘要： 含氮杂环化合物分布十分广泛,其中吡咯以及1,4-二氢吡啶是两类重要的含氮杂环化合物,其骨架存在于众多的具有重要生物活性的天然产物和药物结构中。此外,吡咯和1,4-二氢吡啶化合物还被广泛用作合成的中间体、药物结构单元和各种功能材料。因此,研究和开发出合成各种不同取代的吡咯和1,4-二氢吡啶的方法越来越受到科研工作者的关注。目前,这些合成方法大多数都能取得很好的效果,但仍然存在一些缺陷,比如涉及到特殊或昂贵的原料,反应需预先准备反应中间体或前体,使用重金属或贵金属催化剂或有毒溶剂,反应条件苛刻和需要较长的反应时间等。为了克服这些问题,有必要发展出使用常规底物和廉价催化剂一锅法合成吡咯和1,4-二氢吡啶化合物更环保和经济的方法。其中,机械球磨反应有效避免了反应过程中使用溶剂的问题,同时Mn和Al催化剂因为其来源广泛、廉价、低毒的特点在有机合成领域具有广泛的应用。本论文的主要工作就是在机械化学无溶剂球磨条件下,以Mn(OAc)或AlCl作为催化剂,探索合成不同取代的吡咯和1,4-二氢吡啶的绿色新方法。主要包括以下内容:(1)研究了无溶剂机械球磨条件下Mn(OAc)促进的取代苯胺或醋酸铵与1,3-二羰基化合物的缩合-环化串联反应,发展出一种高效合成2,5-二甲基-3,4-二酯基-吡咯衍生物的新方法,并利用该方法合成出了12种不同取代的吡咯衍生物,另通过一系列控制性实验研究了反应机理。(2)研究了无溶剂机械球磨条件下Mn(OAc)催化取代苯胺或脂肪胺和苯乙醛的缩合-环化反应,发展出高效合成N-取代-3,4-二苯基吡咯的新方法,并通过该方法合成出了一系列不同取代的N-取代-3,4-二苯基吡咯。(3)研究了在无溶剂机械球磨下由β-酮衍生物与原位生成的烯胺在AlCl催化下的一锅法串联反应,高效合成了结构上多样化的多取代1,4-二氢吡啶,反应总共拓展了33个产物,并对反应的选择性从机理上进行了分析和研究。通过条件优化,这些反应基本上都有中等到较高的产率,而且反应对各种官能团都具有很好的耐受性。无论是吸电子还是给电子基团,都能获得令人满意的结果,因而底物范围较广。所有产物都经过H NMR、C NMR表征,未报到过的化合物都进行了HRMS表征。与传统方法相比,这些方法具有化学选择性高、反应时间短、反应条件温和、操作简单等优点。这些优点使得这些方法有望成为合成多取代吡咯和1,4-二氢吡啶的实用替代方法。