关键词： 磁性自组装纳米催化剂   羧甲基纤维素   氯化钌   吡喃并吡唑衍生物   多氢喹啉衍生物  

摘要： 多组分反应是快速合成具有分子多样性杂环化合物的有力策略。理想的多组分反应具有足够的灵活性,可生成含有多种官能团的化合物。杂环化合物,特别是氮杂环化合物是药物和农业化学工业中最重要的一类化合物。吡喃并吡唑衍生物和多氢喹啉衍生物是一类具有极其重要生物活性的杂环化合物。FeO表面具有活泼基团,可用于固定或吸附金属催化剂(如Au,Pd,Pt,Cu,Ni,Co,Ir等)、有机催化剂和生物催化剂酶。羧甲基纤维素钠(CMC-Na)是具有羟基(-OH)和羧基(-COOH)活性位点的纤维素衍生物,具有离子交换性能。利用这种离子交换特性,通过CMC-Na与Fe(II)盐的复分解反应,经氧化可以合成得到磁性纳米Na-CMC/FeO杂化材料,Na-CMC/FeO杂化材料中的CMC-Na可以继续与Ru(Ⅲ)离子发生离子交换反应,从而合成得到磁性纳米Ru@CMC/FeO杂化材料。本文的研究工作如下:1.用Na-CMC/FeO与Ru(Ⅲ)离子在水相中自组装得到Ru@CMC/FeO纳米催化剂。并通过ICP-ACE,FT-IR,XRD,SEM-EDS-mapping,TEM,TGA,XPS技术对其结构进行验证。2.用制备的磁性纳米Ru @CMC/FeO催化剂一锅法催化芳香醛(酮),丙二腈,乙酰乙酸乙酯(丁炔二酸二乙酯),水合肼四组份反应分别高效,高产率地合成了一系列吡喃并吡唑环化合物,并对合成的化合物进行了结构确定。3.用制备的磁性纳米Ru @CMC/FeO催化剂在无溶剂条件下一锅法催化芳香醛,达米酮(1,3-环己二酮),乙酰乙酸乙酯,乙酸铵四组份反应,短时间内高产率地合成了一系列多氢喹啉衍生物。催化剂至少能够循环使用7次,且催化活性无明显降低。并对合成的化合物进行了结构确定。总之,通过自组装的方式,我们成功制备了一种新型可回收磁性纳米钌杂化材料,并用其高效率地催化合成了一系列的吡喃并吡唑衍生物和多氢喹啉衍生物。该研究发展了高效简单的有机合成方法,并进一步扩展了磁性高分子负载型催化剂在有机合成中的应用。

关键词： 异氰   1,3-偶极子   不对称合成   五元杂环化合物  

摘要： 含氮杂环化合物是很多天然产物、药物分子以及有机合成中间体的核心骨架,大多具有一定的生理活性,其合成方法的研究对于推动医药、农药、材料、化工等领域的发展具有重要意义。异氰基乙酸酯是一类重要的异氰化合物,其α-CH酸性较强,很容易在碱性条件下脱去质子形成1,3-偶极子参与反应。异氰基乙酸酯类化合物和各种亲偶极子之间的1,3-偶极环加成反应,是合成含氮杂环化合物的重要方法。第一部分工作是含有杂原子取代的吡咯烷衍生物的不对称合成研究。在金鸡纳碱衍生的手性胺膦配体和Ag(I)络合物作为多功能共催化剂作用下,实现了异氰基乙酸酯类化合物和α位硫、氮、氧原子取代丙烯酸甲酯的不对称1,3-偶极环加成反应,将得到吡咯啉化合物通过一步简单还原,可以在近乎当量的收率且不影响立体选择性的情况下得到对应的吡咯烷化合物。通过该方法,一步构建了一到两个季碳中心,高收率高对映选择性(收率高达99%,ee值高达99%)地得到了一系列含有杂原子取代的吡咯烷衍生物。第二部分工作是具有螺环结构的吡咯啉衍生物的不对称合成研究。在0 oC条件下,通过手性催化剂作用,成功实现了α位有取代基的异氰基乙酸酯和橙酮衍生物的不对称1,3-偶极环加成反应,以优异的收率和立体选择性(收率高达99%,dr高达>20:1,ee高达97%)得到了一系列具有螺环结构的吡咯啉衍生物。然而在扩展α位没有取代基的异氰基乙酸酯底物与橙酮的反应时,由于生成的螺环吡咯啉开环异构形成了2,3,4-三取代吡咯,导致收率大幅降低,但通过降低反应温度,也同样能够实现这一类化合物的不对称环加成,得到对应的螺环吡咯啉衍生物。第三部分工作是实现无过渡金属参与的多取代吡咯的催化合成。目前,异氰化合物参与的吡咯合成多使用到银、铜、铑等重金属催化剂,且部分反应还需要在高温条件下进行,极大限制了这一类反应的应用。该部分工作介绍了通过氢氧化钠催化实现异氰基乙酸酯类化合物和橙酮衍生物通过环化/开环/异构串联过程生成多取代吡咯的例子,反应无需金属催化剂参与,简单高效,经济环保。通过异氰基乙酸酯参与的1,3-偶极环加成反应合成含氮五元杂环化合物的方法操作简单,反应条件温和,原子经济性高,底物适用性广,为这一类化合物的合成研究、结构修饰以及药物发现提供了重要参考,具有潜在的应用前景。

关键词： 吡咯并[1,2-a]喹喔啉   二氢吡咯   甲型流感病毒抑制剂   CMC试纸  

摘要： 含氮杂环化合物作为许多具有生理活性的天然产物、医药化合物的基本骨架,是一类非常重要的有机合成中间体。本论文主要研究了吡咯、嘧啶及喹喔啉等含氮杂环化合物的合成方法、生物活性或作为临界胶束浓度(CMC)荧光探针的应用。具体内容分以下三部分:第一部分为吡咯并[1,2-a]喹喔啉的合成方法研究。吡咯并[1,2-a]喹喔啉母核具有较多的生物活性,但是已报道的合成方法具有原子经济性差、底物适用性差、需强氧化剂、反应温度高等缺点。本论文利用廉价的过渡金属铜或铁为催化剂,氧气为绿色氧化剂,以N-(邻氨基苯基)吡咯(和2-甲基吡啶/喹啉)为底物,实现了 C(sp3)-H键的活化,以较高的收率合成了 15种化合物,为进一步研究该类化合物的生物活性和光学应用提供了新的合成手段。第二部分为二氢吡咯类化合物(DHPs)作为新型甲型流感病毒抑制剂的设计、合成及构效关系研究。DHPs为本课题组发展的四组分反应产物,通过高通量筛选,发现具有抗甲型流感病毒的活性。甲型流感病毒是一类具有高传染性的病毒,容易引起全球流感爆发,致死率较高。本论文设计合成37种DHPs,研究其构效关系,优化得到活性最佳的化合物的EC50降低至3.108±0.234μM,与最初的先导化合物相比,活性提高了约60倍,与大部分已报道的流感病毒抑制剂的活性相当。初步抗病毒机制研究显示DHPs通过抑制病毒HA mRNA和NP蛋白的表达,并促进感染细胞内的IFN-β mRNA和Mx1 mRNA的表达,同时抑制Nox1 mRNA的表达,产生抗病毒活性。第三部分为快速测定表面活性剂CMC近似值的方法研究。CMC是表面活性剂溶液性质发生显著变化的“分水岭”,且受各种环境因素影响,如pH、溶剂、温度、无机盐等。因此在实际应用中,经常需要快速地测定表面活性剂CMC值。目前报道的方法均需要配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液,并通过精密仪器测定与表面活性剂浓度相关的物理参数,再根据表面活性剂浓度与测定的物理参数的线性关系图,得出CMC值,缺乏快速、简便的优点。本论文发展了一种简单、快速的CMC试纸测定法。所用的荧光探针为本课题组发展的五组分反应产物,五取代四氢嘧啶(THPs)类化合物。THPs具有独特的聚集诱导发光,以及在表面活性剂胶束中不发光的特性,可以用作独特而灵敏的荧光点亮CMC探针。本论文利用THPs独特的荧光特性,将其负载于普通滤纸上,制备成廉价、快速的CMC试纸。经研究发现该方法适用于阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型表面活性剂,其测定结果在已报道的文献的范围内。鉴于其方法的准确性和方便性,CMC试纸法具有广阔的应用前景。

关键词： 吡啶   吡啶并香豆素   吡啶并嘧啶酮   Thorpe-Ziegler反应   Pictet-Spengler反应  

摘要： 本论文以吡啶为研究对象,通过Pictet-Spengler反应,确定了更加高效、高选择性的吡啶类稠杂环化合物的合成新途径。首先,综述了吡啶并嘧啶酮类衍生物和吡啶并香豆素类衍生物的生物活性以及对它们的合成方法进行了总结,论述了Thorpe-Ziegler反应和Pictet-Spengler反应,通过对实验室的多年来的工作总结提出了本论文的基本合成路线。其次,考查了以2-氯甲基吡啶并嘧啶-4-酮为起始原料,通过与异硫氰酸苯酯和丙二腈(或单氰胺)反应的缩合产物,经Thorpe-Ziegler的反应得到两个新型吡啶并嘧啶酮中间体,以该中间体为原料讨论了在对甲苯磺酸的作用下与醛类化合物的Pictet-Spengler反应,成功合成了噻吩(或噻唑)并吡啶并嘧啶酮类稠杂环衍生物。最后,考查了以4-氯甲基-7-甲基香豆素为原料,通过与异硫氰酸苯酯和丙二腈(或单氰胺)的缩合产物,经Thorpe-Ziegler反应得到两个香豆素中间体,以该中间体为原料讨论了在三氟甲磺酸的作用下与醛类化合物的Pictet-Spengler反应,合成了噻吩(或噻唑)并吡啶并香豆素类稠杂环衍生物。

关键词： 羰基化反应   杂环化合物   钯催化   羰源  

摘要： 近年来,羰基化反应在有机合成中占据了重要地位,通过插入一氧化碳（CO）到母体分子从而构造多种含羰基的化合物。该反应具有良好的选性择和对环境的友好性,契合绿色化学的要求与目标,因此被广泛应用于多项领域。而杂环化合物因其多样的生物活性及重要的药用功能,也日益吸引各领域研究者的广泛关注,多种不同的合成方法被应用于杂环化合物的制备中。但多数杂环化合物的合成方法依然具有步骤繁琐、反应条件苛刻、官能团耐受性较低等缺点,因此结合羰基化反应操作简便、选择性高等优势来进行相关杂环化合物的合成将会成为一个重要的发展方向。然而羰基化反应中使用的CO气体具有毒性强、不易控制、对设备要求较高等缺点,因此有关CO替代物的研究成为羰基化反应的热点领域。本论文以便宜易得的甲酸为CO来源,通过钯催化羰基化反应来合成杂环化合物,具有操作简便、反应条件温和、选择性良好且官能团耐受良好等优点。论文主要研究内容如下:1.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成橙酮类化合物。以Pd（PPh3）4为催化剂,Et3N为碱,甲苯为溶剂,在80°C无水无氧条件下,2-碘苯酚与一系列的苯乙炔类化合物均能够较好的反应,得到中等至良好收率的橙酮类化合物。2.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成吲哚啉酮类化合物。以Pd（PPh3）4为催化剂,Et3N为碱,甲苯为溶剂,加入混合酸酐在室温下搅拌2h,在70°C无水无氧条件下,一系列的2-碘苯胺与苯乙炔类化合物进行羰基化反应,得到中等至良好收率的吲哚啉酮类化合物。3.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成苯并恶嗪酮类化合物。以Pd（OAc）2为催化剂,PPh3为配体,Et3N为碱,甲苯为溶剂,使用一系列现合成的席夫碱类化合物进行羰基化环化反应,得到中等至良好收率的苯并恶嗪酮类化合物。

关键词： 氮杂环化合物   氮杂环丙烷   吲哚衍生物   哌嗪酮类化合物   色酮类螺环化合物   post-Ugi反应  

摘要： 基于Ugi反应的高效性，通过依次使用官能化的起始原料，成功实现了post-Ugi反应合成氮杂环丙烷、吲哚衍生物、哌嗪酮和色酮类螺环化合物及其他杂环化合物。　　1、氮杂环丙烷及其其他氮杂环化合物的合成:苯甲酰甲酸、芳香胺、乙醛酸乙酯和异腈的混合体系在室温条件下，获得Ugi加合产物。1）当以1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为催化剂时，成功合成12个吡咯啉酮类化合物，产率为56％-78％。2）当以三乙醇胺为催化剂时，通过post-Ugi反应实现了11个氮杂环丙烷并吡咯烷酮类化合物的合成，收率为58％-72％。此外当反应温度升高至170℃时，氮杂环丙烷并吡咯烷酮类化合物会转化为对应的吡咯啉酮类化合物。3）在三乙胺的作用下，成功开发了无金属催化post-Ugi，实现了9个氮杂环丙烷类化合物的合成，收率为55％-68％。4）当以氨茴酸甲酯替换芳胺为Ugi反应胺源时，在DBU的作用下，实现了合成了16个吲哚啉酮并嘧啶酮类化合物的合成，收率为59％-75％。　　2、吲哚衍生物的合成:1）以邻甲酰基苯甲酸甲酯、2，4-二甲氧基苄胺、羧酸和异腈为起始原料。在10％TFA/DCE条件下，通过分子内的酰胺化，高效地合成了6个异吲哚啉酮类化合物，产率为51％-68％。2）以邻甲酰基苯甲酸甲酯、芳胺和异腈为起始原料，构建了无酸参与的三组分Ugi反应。高效合成了Ugi的加合产物。加合产物在三氟乙酸作用下高效转化为对应的异吲哚啉酮类衍生物，产率为56％-72％。3）基于Ugi三组分串联反应研究，将异腈替换为N-Boc-邻胺基苯基异腈，该反应体系经过一锅法可以顺利合成苯并咪唑-异吲哚啉酮的双环化合物，产率为57％-70％。4）根据我们的合成思路，以TMSN3为Ugi四组分反应中酸的来源，通过新的碳氮键的形成，酸催化的Ugi串联反应实现了四氮唑-异吲哚啉并苯并咪唑类化合物的合成，产率为53％-71％。　　3、哌嗪酮类化合物的合成:以炔丙胺、羧酸、异腈和芳香醛为起始原料，获得Ugi的加合产物。Ugi加合产物经过双烯中间体，高效合成目标产物。在50％HCl/AcOH条件下，一锅法合成了12个哌嗪酮类化合物，收率为65％-78％。　　4、色酮类螺环化合物的合成:1）在Ugi反应中，以色酮-3-甲醛、炔丙胺、羧酸和异腈为起始原料合成Ugi加合产物。在二乙醇胺(DIPA)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合体系中，合成了12个色酮类螺环化合物，产率为64％-78％。2)将反应溶剂替换为质子溶剂乙醇(EtOH)时，在同样的催化剂作用下，实现了11个新型的色原酮类螺环化合物的合成，产率为65％-86％。

关键词： 无过渡金属   香豆素   N-芳基丙烯酰胺   菲啶   脱羧烷基化  

摘要： 近年来,自由基对烯炔的加成串联环化反应合成杂环类化合物受到科学家们的广泛关注。这一反应思路为新的C-C键,碳-杂原子键的构建提供了很好的方法。通过自由基对烯炔的加成环化反应可以得到多种官能团化产物,例如三氟甲基化,磺酰化,烷基化,氰基化等等。该论文介绍了各种类型的自由基与烯炔的加成环化反应合成不同杂环化合物。通过自由基串联环化反应,开发了三种不同的方法合成杂环化合物。论文的主要内容包括以下三个方面:1.芳基炔酯与乙腈经过氰甲基化和环化反应合成香豆素。在无过渡金属的条件下,用过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)为氧化剂,使用便宜且容易买到的试剂乙腈作为氰甲基源,通过氰基甲基化和芳基炔酸酯的环化合成氰甲基化香豆素。苯环上具有不同取代基的底物,反应能顺利进行,得到收率中等的相应产物。所得到的产物可以简单地转化成一些其它相关的香豆素衍生物。2.可见光催化下N-芳基丙烯酰胺的自由基串联环化反应合成菲啶。我们开发了自由基加成/氰基插入/杂原子的芳香取代串联环化反应制备6-季烷基菲啶。在光催化下,由2-溴乙腈,2-溴乙酸乙酯,2-溴-N,N-二甲基乙酰胺或2-溴苯乙酮生成的活性亚甲基加成到到N-芳基丙烯酰胺的碳-碳双键,随后氰基插入产生亚胺自由基,再经历环化芳构化产生一系列中等到良好收率的菲啶。3.可见光催化的脱羧烷基与N-芳基丙烯酰胺的自由基加成/氰基插入/环化反应。在可见光的作用下,使用有机催化剂的脂肪族羧酸的脱羧官能团几乎没有报道。用曙红Y和过硫酸铵组合,这项实验研究实现了一种环境友好的脱羧方法。在光催化作用下,该系统将脂肪族羧酸转化成烷基,然后加成到N-芳基丙烯酰胺的碳-碳双键,经历氰基的插入,环化过程能达到中等到良好的产率构建烷基化的菲啶。

关键词： 二茂铁   3,3’-双吲哚化合物   吲唑   吡喃  

摘要： 二茂铁及其衍生物具有良好的低毒性、热稳定性和细胞穿透性,已成为药物开发中重要的备选物种。吲哚、吲唑和吡喃等杂环化合物是各类消炎和杀菌药物的活性中心,结合二茂铁和杂环分子的特点,本文将两类分子通过环加成手段结合起来,合成了四类杂环化合物,并利用MS、FT-IR、NMR、X射线单晶衍射等手段表征了它们的分子与晶体结构。具体合成方法如下:1、以2-二茂铁乙炔基苯胺为原料,在NaAuCl4·2H2O催化下一步法合成了3-二茂铁基-4-（3-二茂铁基吲哚基）吲哚。2、以2-二茂铁乙炔基苯胺为原料,通过重氮化Ritcher环加成反应,制备了3-二茂铁甲酰基吲唑,3、以2-二茂铁乙炔基苯甲醛为原料,甲醇为溶剂,通过I2催化环加成反应合成了4-碘-1-甲氧基-3-二茂铁基-1H-异苯并吡喃。4、以2-二茂铁乙炔基苯甲醛为原料,乙腈为溶剂,合成了2-苯甲醛基-3二茂铁基-4-二茂铁甲酰基萘。论文工作为二茂铁杂环化合物的合成提供了实验依据。

关键词： 取代基效应   溶剂效应   重排   一锅法   Mannich反应   串联  

摘要： 第一部分:4-甲氧基吡啶化合物转换为N-甲基吡啶酮化合物的取代基效应和溶剂效应目的考察了4-甲氧基吡啶化合物与碘代烷烃反应转换为N-甲基吡啶酮化合物的取代基效应和溶剂效应。方法以不同取代基4-甲氧基吡啶类化合物为反应底物与溶剂丙酮进行反应,考察两种产物N-甲基吡啶酮和N-甲基吡啶嗡盐的比例。结果无论有无溶剂,只要连有吸电子基团的4-甲氧基吡啶类化合物都与碘代烷烃生成N-甲基吡啶酮化合物;但仅连有给电子基团的4-甲氧基吡啶类化合物都与碘代烷烃反应,在无溶剂情况下只生成N-甲基吡啶嗡盐,在有溶剂情况下则生成N-甲基吡啶酮和N-甲基吡啶嗡盐两种产物。结论溶剂的存在对N-甲基吡啶酮的形成有利,且吸电子基更能推动这个转换。由此可利用该转换通过4-甲氧基吡啶直接制备N-甲基吡啶酮化合物。第二部分:三组分一锅法建立3-氮杂双环[3.3.1]壬烷骨架（3-ABNs）目的以芳酮、二甲胺、多聚甲醛为反应组分进行串联Mannich反应,一锅法构建3-氮杂双环[3.3.1]壬烷骨架。方法以苯乙酮为反应底物考察反应中各类胺,各类酸,各类溶剂及反应温度对产率的影响,筛选出最佳的反应条件。结果通过最佳的反应条件,进行底物扩展,合成了12个全新的3-氮杂双环[3.3.1]壬烷衍生物。并通过1H NMR、13C NMR和HRMS验证结构。结论该合成方法底物适用性好,操作简便,环境友好,产率理想,并适用于实际生产。

关键词： 烯炔   自由基环化   磺酰基化   串联反应   七元环  

摘要： 本论文对烯炔自由基串联环化反应合成磺酰化环化产物以及氧杂环庚烯类七元环产物的方法进行了阐述。主要包括以下五个章节:第一章在第一章中,我们阐述了烯炔环化反应的研究进展。一般来说,烯炔的环化方式有两种途径,一种是过渡金属催化的烯炔环化过程,另一种是自由基参与的烯炔环化过程。过渡金属催化的烯炔环化主要涉及三种途径:a)金属同时与双键和三键络合的氧化环金属化途径,b)涉及到乙烯基金属中间体的烯基金属途径,c)金属π-烯丙基途径。另外,自由基参与的烯炔环化过程从反应的区域选择性上分为:碳碳双键和碳碳三键分别作为优先的自由基受体的反应过程。第二章在第二章中,我们介绍了磺酰基化反应的研究进展。从磺酰基的来源入手,分别介绍了磺酰肼,磺酰氯,亚磺酸钠,亚磺酸,硫醇,DMSO以及其他一些磺酰基来源与不同的反应底物作用,得到多种具有潜在应用价值的磺酰基化合物。其中,磺酰肼和亚磺酸钠作为磺酰基来源最为常见。第三章在第三章中,我们发现了一种碘促进/参与的1,6-烯炔与磺酰肼的自由基串联环化反应,得到了五元和六元环的磺酰化环化产物。该反应利用水为溶剂以良好至极高的产率得到目标产物。此外,使用I2/TBHP体系避免了昂贵、有毒催化剂的使用,并且该反应一步构建了新的C-S和C-I键。该方法还是合成在药物和有机化学中具有重要的潜在应用价值的砜类化合物的一种简便方法。第四章在第四章中,我们介绍了烯炔环化构建七元环的反应。从构建七元环的烯炔底物的分类入手,对七元环骨架的合成方法进行阐述。其中,最常见的利用烯炔构建多官能团化的七元环的方法是过渡金属催化的[5+2]环加成反应。第五章在第五章中,我们利用1,6-烯炔与α-溴代-1,3-二羰基化合物在铜催化剂的作用下通过[2+2+3]环化合成了七元氧杂环庚烯衍生物。通过该自由基串联环化过程形成了两个新的C-C键和一个C-O键。所得到的七元氧杂环庚烯类化合物是合成药物ETPs和一些广泛存在的天然产物的重要骨架。