关键词： 1,2-二氢喹啉   喹啉盐   吲哚   炔丙醇   抑菌活性  

摘要： 含氮杂环化合物是一类具有重要价值和良好生物活性的化合物,在医药、农药、有机功能材料等领域有广泛的应用。有机合成化学发展的趋势是高效,高选择性和绿色环保。通过高效的有机串联反应来合成杂环化合物具有重要的应用价值。本文重点介绍利用串联反应合成1,2-二氢喹啉、喹啉盐和吲哚类化合物的新的合成方法和新的串联反应。主要研究内容如下:1用Fe Cl3·6H2O作催化剂在温和的条件下催化芳香胺和炔丙醇发生串联反应合成1,2-二氢喹啉类化合物和吲哚类衍生物,并提出合成1,2-二氢喹啉类化合物和吲哚类衍生物的可能的合成机制。该串联反应经济,环保,反应条件温和,操作简单,为合成1,2-二氢喹啉类化合物和吲哚类衍生物提供了一条新的途径。2用I2作催化剂利用炔丙醇和芳基叠氮通过Friedel-Crafts反应和亲电环化合成喹啉类和喹啉盐类化合物。该类化合物均是由廉价的原料合成而来,合成路线高效环保。3许多含氮杂环化合物都具有广泛的生物活性。对本实验合成的一系列1,2-二氢喹啉和喹啉盐类的化合物的杀菌或抑菌能力进行了系统研究,筛选出具有对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等具有明显抑制作用的代表性的化合物2-3a,并对其构效关系进行了初步研究。

关键词： N-羟基-1,6-亚甲基桥轮烯-3,4-酰亚胺   分子氧   液相氧化   烟酸制备   杂环化合物   有机合成  

摘要： 具有芳香性的1,6-亚甲基桥[10]轮烯及其衍生物已大量被合成出来,显示具有生理活性、荧光特性,在功能材料领域具有很好应用前景。近来,N-羟基酰亚胺类化合物作为一类新型的有机催化剂在烃类的催化氧化过程中表现出优异特性,具有条件温和、催化效率高和选择性好等优点。本论文主要开展了基于N-羟基-1,6-亚甲基桥[10]轮烯-3,4-酰亚胺的合成及催化氧化的研究,并合成了系列新型杂环化合物,取得了创新性成果。首先1,6-亚甲基桥[10]轮烯-3,4-二甲酸酐和氯化羟胺反应,合成了N-羟基-1,6-亚甲基桥[10]轮烯-3,4-酰亚胺。并以N-羟基-1,6-亚甲基桥[10]轮烯-3,4-酰亚胺作为催化剂,以氧分子做氧源、乙腈做溶剂,在催化剂(10% mol),Co(OAc)2 (2%mol),温度120 ℃和1 MPa氧气压力的条件下,反应20小时,液相催化氧化3-甲基吡啶制备烟酸,产率达到了70%。利用上面的催化氧化体系,我们对系列烷基苯进行了催化氧化研究,以乙酸做溶剂,在催化剂(10%mol), Co(OAc)2 (1%mol),100℃和1atm的氧气压力下,反应6小时,转化率达到了74%-78%,产物主要是羧酸以及少量的醛和醇。N-羟基-1,6-亚甲基桥[10]轮烯-3,4-酰亚胺和卤代甲基芳香衍生物在三乙胺存在下,发生取代反应得到系列N-取代酰亚胺,在温度为0-5℃被硼氢化钠还原成羟基内酰胺,最后在三氟乙酸中常温下羟基内酰胺发生分子内闭环得到系列新型杂环化合物,收率为75%～91%,产物经过1HNMR、IR、MS或HRMS表征。

关键词： 含氮硫杂环化合物   硫代苯并噻唑酮   1,3-苯并噻嗪   硫化钾   铜催化  

摘要： 含氮、硫的苯并杂环化合物,如硫代苯并噻唑酮和1,3-苯并噻嗪类化合物,是一类重要的含硫杂环化合物,在天然产物、医药、农药、生物科学和材料科学等领域都有广泛的研究和应用。因此,研究其合成方法具有极其重要的意义。近年来,硫化钾作为硫化试剂引入硫原子的研究逐渐增多。相比于有机硫化试剂(硫醇、过硫醚等),硫化钾具有廉价易得,低毒,性质稳定和易操作等优点。本论文在分析总结大量国内外文献的基础上,研究了以硫化钾为硫化试剂,简单廉价的铜催化体系下,合成硫代苯并噻唑酮和稠环1,3-苯并噻嗪及其衍生物的新方法。本论文包括以下三部分:一、综述了近些年来利用各种有机、无机硫化试剂合成含氮、硫的苯并五元、六元杂环化合物的研究进展。二、铜催化三组分通过多次C-S键的构建高效合成硫代苯并噻唑酮的研究。其创新点是,三组分一锅法(用尽可能少的步骤,廉价易得的原料,合成一系列化合物);选用K2S作为硫化试剂;对甲苯磺酰甲基异腈提供碳源,所以该方法为合成硫代苯并噻唑酮提供了具有潜在价值的途径。三、研究了利用铜催化空气氧化硫化钾与N-取代的异喹啉构建稠环1,3-苯并噻嗪类衍生物的方法。该方法为合成稠环1,3-苯并噻嗪提供了简便高效的路径。而且反应经历了经典的金属催化偶联反应和空气氧化偶联反应两次构建C-S键。

关键词： 双官能化   烯烃   NBS   NIS   噻唑硫酮  

摘要： 烯烃双官能化在有机化学合成中具有非常重要的地位。即在一锅煮下,烯烃的双键各上一个活性基团,形成两个新的化学键。该策略能够降低反应成本,简化实验步骤。1.发展了一种新的合成卤代异吲哚啉-1,3-二酮的新方法。在1,2-二氯乙烷溶剂下,以NBS和N-羟基邻苯二甲酰亚胺对芳基烯烃进行双官能化,合成了2-（2-溴-2-苯基乙氧基）异吲哚啉-1,3-二酮类化合物。并且以NIS替代NBS,也成功地合成了碘代产物。在乙腈溶剂下,其他条件不变,合成了2-（2-溴-1-苯基乙氧基）异吲哚啉-1,3-二酮类化合物,实现了区域选择性控制。杂环化合物一直都是化学研究的热点。本论文使用含芳基或者烷基烯溴胺与CS2反应,经碘化亚铜催化,合成了含氮和硫的五元环化合物。2.发展了一种碘化亚铜催化合成含芳基或烷基的1,3-噻唑烷-2-硫酮的新方法。以含芳基或烷基的烯溴胺为底物,Cu I作催化剂,K3PO4作碱,与CS2合成了含芳基或烷基的1,3-噻唑烷-2-硫酮类化合物。反应具有原子经济性高,操作简单等优点。

关键词： 异噁唑   1,3-偶极加成   含氮杂环化合物   超声波加热   微波加热  

摘要： 异噁唑、吡啶、三唑、1,4-二氢吡啶、吡唑啉酮及其衍生物是非常重要的几类有机杂环化合物,也是组成天然产物和具有活性生物小分子的基本结构单元,在医药、农药以及有机合成领域具有极其重要的价值。目前,已有很多文献报道了异噁唑、三唑、1,4-二氢吡啶以及吡唑啉酮衍生物的合成方法,但是它们大多存在反应步骤繁琐,反应条件苛刻,产率较低,后处理复杂,经济性差等缺点。因此,开发和探索新的经济、便捷和有效的合成异噁唑、三唑、1,4-二氢吡啶和吡唑啉酮衍生物的方法是当前许多化学工作者的研究热点之一。特别是,稳定的异噁唑环在碱性或其它某条件下存在一个潜在易分解的N?O键,这也是异噁唑及其衍生物具有独特药学性能和生物活性的原因之一,为新型医药和农药的开发打下了良好的基础。随着科技的发展,超声波和微波技术已被广泛地应用于有机合成中,因其操作简单、绿色环保和节能而备受关注。本论文以异噁唑基团为基础,研究开发了双异噁唑衍生物以及一些含有异噁唑基团的1,2,3-三唑、1,4-二氢吡啶和吡唑啉酮衍生物的合成,并对其潜在的生物及药学性质进行探索。首先,以取代苯甲醛为原料合成取代苯甲醛肟,进而利用1,3-偶极加成反应在Zn Cl2催化下与N-氯代琥珀酰亚胺(NCS)和炔丙醇一锅传统加热法合成3-取代苯基-异噁唑-5-甲醇,然后再进一步选择性氧化成3-取代苯基-异噁唑-5-甲醛衍生物和醚化成3-取代苯基-异噁唑-5-甲醚炔衍生物。通过对整个合成过程的探索,不但提高了生成目标产物的产率,而且优化了反应条件,使反应条件变得相对温和,实验操作和后处理更简便易行。其次,选择所合成的含有具有良好药学活性基团吡啶环的3-吡啶基氯代肟与3-取代苯基-异噁唑-5-甲醚炔为原料,合成了一系列双异噁唑醚衍生物,考察了不同催化剂Zn Cl2、Fe Cl3、Cu I、Sn Cl2、Fe、Zn、Cu/Cu SO4等对产物产率的影响。研究结果表明:锌粉及锌粉与体系中的氯化氢反应生成的氯化锌的协调催化作用可以阻碍3-吡啶氯代肟与Zn2+的络合作用,并获得目标产物的产率最高。在最优的反应条件下,分别以48–77%和63–83%的收率合成了10种3-取代苯基-5-((3-吡啶-异噁唑-5-甲氧基)甲基)异噁唑衍生物和15种3-取代苯基-5-((3(4)-硝基苯基-异噁唑-5-甲氧基)甲基)异噁唑衍生物,并讨论了不同取代基对生成目标产物产率的影响和催化剂的适用性。此外,利用体外抗菌试验考察了所合成的化合物对细菌和真菌的抑制及杀灭效果,结果显示,所合成的双异噁唑醚衍生物对白色念球菌(*** ATCC 10231)有很好的抑菌效果,对所研究细菌的抑菌效果不明显。再次,本论文又以3-取代苯基-异噁唑-5-甲醚炔与叠氮取代胸苷衍生物为原料,利用超声辐射合成了一系列取代胸苷-1,2,3-三唑衍生物。通过考察催化剂、溶剂和加热方式等影响因素对生成目标产物产率的影响,确定了最佳反应条件:催化剂为乙酸铜和抗坏血酸钠,最佳反应溶剂为i-Pr OH/H2O=2:1(V/V),超声波加热温度为45o C。在最佳反应条件下,分别以84?96%和87?96%的产率合成了12种含有4-羟基胸苷-1,2,3-三唑-异噁唑甲醚衍生物和7种含有5-羟甲基胸苷-1,2,3-三唑-异噁唑甲醚衍生物,这与传统加热相比,生成目标产物的产率提高10%左右,大大缩短了反应时间,降低了副产物的生成且绿色环保。同时,讨论了取代基对产物产率的影响。此外,以紫色杆菌(*** CV026)为模型生物,利用点滴法,以C10-HSL为阳性对照,对所合成化合物进行了革兰氏阴性菌群体感应效应抑制活性的研究。结果表明,在不影响细菌生长的条件下,目标化合物8a、8c和8f对紫色色杆菌(*** CV026)群体感应效应具有较好的抑制活性。然后,在微波加热条件下,利用3-取代异噁唑甲醛,乙酰乙酸乙酯分别与乙酸铵和肼在无溶剂二氧化硅作为固载体条件下一锅合成一系列未见报道的4-取代苯基-异噁唑基-1,4-二氢吡啶衍生物及4-(5-羟基-3-甲基-1H-吡唑-4-基)(3-取代异噁唑基-5-基)甲基)-5-甲基-1H-吡唑-3(2H)-酮衍生物。通过考察微波加热温度、加热时间和固载体等因素对生成目标产物产率的影响,分别确定了合成上述两类化合物的最佳反应工艺条件。并在此最佳条件下成功合成了10种未见报道的4-取代苯基-异噁唑基-1,4-二氢吡啶衍生物和15种结构新颖的4-(5-羟基-3-甲基-1H-吡唑-4-基)(3-取代异噁唑基-5-基)甲基)-5-甲基-1H-吡唑-3(2H)-酮衍生物,产率分别为86–96%和78–97%,同时讨论了不同取代基对生成上述两类目标产物产率的影响。通过对化合物4-(3-(2-甲氧基苯基)异噁唑-5-基

关键词： 多组分反应   靛红   噁二唑   喹唑啉二酮   吲哚酮螺吡咯啉   抗菌性能  

摘要： 多组分反应由于其具有高效、原子经济性、环境友好型、步骤简单和资源有效利用等优点,近十几年成为有机合成、药物合成领域研究的热点。靛红骨架由于具有很好的生物活性和多个反应位点成为多组分反应中高效的底物,其构建的螺杂环化合物由于具有抗菌、抗癌和杀虫效果在医药、农药和染料上已经得到了广泛的应用。本论文在综述多组分反应的基础上发展了以靛红为底物的多组分反应合成吲哚酮螺-1,2,4-噁二唑衍生物、喹唑啉二酮衍生物和吲哚酮螺吡咯啉衍生物的方法学研究,并对所合成的化合物进行了抗菌活性测试。具体研究内容如下:一、发展了4-二甲氨基吡啶（DMAP）催化的靛红、芳胺和氯肟的三组分反应合成吲哚酮螺-1,2,4-噁二唑衍生物的方法。在以乙醇为溶剂,10 mol%的DMAP为碱,室温反应6 h的最优化实验条件下,以良好以上的收率合成了22个吲哚酮螺-1,2,4-噁二唑衍生物,提出了可能的反应机理。并对所合成得到的22种结构不同的吲哚酮螺-1,2,4-噁二唑衍生物进行了抗菌性能测试,结果发现,化合物2.4f,2.4j,2.4k,2.4l和2.4v对抗喹诺酮的金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌效果。二、发展了双氧水氧化的靛红和芳胺的拜耳-魏立格反应合成系列喹唑啉二酮衍生物的方法。在30%双氧水为氧化剂,甲醇为溶剂,1.2倍当量的NaHCO3作为碱,室温反应8 h的最优化实验条件下,合成了26个喹唑啉二酮衍生物,提出了可能的反应机理。并对所合成的26种结构不同的喹唑啉二酮衍生物进行了抗菌性能测试,结果发现,化合物3.3m,3.3o,3.3q,3.3r和3.3w对抗喹诺酮的金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌效果。三、发展了无催化剂作用下的靛红、α-氨基酸和苯丙炔酸酯的三组分反应合成吲哚酮螺吡咯啉衍生物的方法。共合成了27个新型的吲哚酮螺吡咯啉衍生物,考察了底物取代基对该反应的影响,同时以炔酮衍生物作为底物时也能以中等左右的收率得到目标产物。对该反应提出了一种可能的机理。并对所合成的27种结构不同的吲哚酮螺吡咯啉衍生物进行了抗菌性能测试,结果发现,化合物4.4f对表皮葡萄球菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和克雷伯氏肺炎杆菌具有抑菌效果。

关键词： 铑催化   1-磺酰基-1,2,3-三氮唑   卡宾   叶立德   2-甲硫基吡咯   4-溴-1,2-二氢异喹啉  

摘要： 过渡金属催化重氮化合物,生成稳定的过渡金属卡宾在有机合成中已经成为广泛应用的活性中间体。最近几年,Fokin和Gevorgyan等人发现1-磺酰基-1,2,3-三氮唑由于其1位上含有一个强烈的吸电子基团,促使其环链互变异构向开环方向进行,生成α-亚胺重氮化合物。随后1-磺酰基-1,2,3-三氮唑被用作潜在的重氮化合物前体,在过渡金属铑催化下生成α-亚胺铑卡宾中间体。值得注意的是α-亚胺铑卡宾中间体除了具有很高的亲电性外,磺酰亚胺基团上的氮原子其亲核性要比相应的α-氧代卡宾中氧原子的亲核性强得多。基于α-亚胺铑卡宾中间体以上独特的化学性质,它可以经历一系列有价值的化学转化,生成一系列的独特产物,例如:经历环化反应生成新的杂环化合物、环丙烷化及随后的扩环反应、叶立德的形成及其随后的重排反应以及C-H官能团化等。本论文主要研究了铑催化1-磺酰基-1,2,3-三氮唑与硫原子及卤素原子反应经叶立德途径合成杂环类化合物。(1)铑催化1-磺酰基-1,2,3-三氮唑与β-甲硫基-α,β-不饱和酮反应,经叶立德中间体及随后的重排反应合成β-胺基-α,β-不饱和酮类化合物。通过对反应条件的优化,确定在1 mol%Rh2(oct)4为催化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,氮气保护下回流,1-磺酰基-1,2,3-三氮唑与1当量的β-甲硫基-α,β-不饱和酮化合物反应,以中等到优秀的产率合成β-胺基-α,β-不饱和酮类化合物。此外,我们还发现,该产物在甲苯回流条件下能够有效的生成2-甲硫基吡咯衍生物,且该反应底物官能团兼容性好。(2)铑催化4-(2-(溴甲基)苯基)-1-磺酰基-1,2,3-三氮唑生成铑卡宾中间体,随后溴原子对铑卡宾碳进行分子内亲核进攻生成溴叶立德中间体,再经一系列重排最终生成4-溴-1,2-二氢异喹啉化合物。通过对反应条件的优化,在5 mol%Rh2(piv)4为催化剂,1,2-DCE为溶剂,氮气氛围,回流条件下4-(2-(溴甲基)苯基)-1-磺酰基-1,2,3-三氮唑以中等的产率得到目标化合物4-溴-1,2-二氢异喹啉。该反应底物官能团兼容性好。

关键词： 有机催化   多组分反应   丙烯酸酯   吡啶   喹啉  

摘要： 由于有机小分子催化剂洁净、来源多样、催化活性高、以及后处理简便等优点,基于有机小分子催化剂的有机催化近年来受到了广泛关注并迅速发展成为一种广泛使用的催化合成新方法。本论文主要的研究内容为有机催化多组分反应合成含丙烯酸酯及含氮杂环类化合物,主要包含三部分内容。第一部分三聚氯氰催化的多组分反应合成氰基丙烯酸酯类化合物。首先,利用三聚氯氰作为有机催化剂,我们实现了以醛、醇和丙二腈为起始物的三组分反应,在无溶剂条件下合成了一系列氰基丙烯酸酯类化合物。反应经历Knoevenagel缩合以及氰基的水解酯化串联转化过程实现。此外,在进一步研究中,我们同时实现了氰基乙酰胺和醛以及醇的三组反应,通过类似的串联反应过程实现了丙烯酸酯类化合物的合成。这些反应的实现为丙烯酸酯类化合物的多样性合成提供了高效、绿色的新方法。第二部分,三氟甲磺酸催化烯胺酮和醛多组分反应合成全取代吡啶类化合物。本部分我们以两分子含NH2结构的烯胺酮和醛为简单的起始物,在三氟甲磺酸促进条件下,通过两个新的C-C键和一个C=N键的串联构建,实现了具有不对称结构的全取代吡啶类化合物的合成,提供了合成新型吡啶化合物的有机催化合成新方法。第三部分,三氟甲磺酸催化烯胺酮和苯胺多组分反应合成喹啉类化合物。同样以三氟甲磺酸为有机催化剂,我们探索并建立了两分子N,N-二甲基取代烯胺酮类化合物和苯胺之间的多组分反应合成喹啉的新方法。该反应关键的转化之一为其中一分子烯胺酮中的C=C双键断裂提供喹啉环4-位的碳源。这些反应为无金属催化条件下合成喹啉类化合物提供了新合成方法。

关键词： 含氮杂环化合物   布朗斯特酸   1,3-偶极环加成   Friedel-Crafts烷基化   不对称催化   生物活性  

摘要： 含氮杂环化合物广泛存在于许多天然产物和人工合成的药物分子中,该类化合物在医药、农药、染料等领域具有极其广泛的应用,因此越来越多的有机化学工作者致力于该领域的研究。本论文以构建新型的具有生物活性的含氮杂环化合物为目的,设计并高效合成了一系列新型吲哚及四氢吡咯类含氮杂环化合物,并对其进行生物活性筛选,开展了一系列研究工作,主要内容包括:1.设计并发展了不饱和的吡唑啉酮、醛、丙二酸二乙酯参与的三组分1,3-偶极环加成反应,多样性导向高效合成了32个新型的具有潜在生物活性的四氢吡咯螺吡唑啉酮衍生物,并通过MTT法测试了其对人宫颈癌细胞—Hela细胞的抑制作用,发现其具有一定的抗癌活性。该反应首次实现了以廉价易得的布朗斯特酸—醋酸催化的1,3-偶极环加成反应合成四氢吡咯螺吡唑啉酮衍生物,产率高达97%,具有较高的非对映选择性(dr高达95:5),对于各种醛均具有较好的普适性,是多样性导向合成含氮杂环化合物的一个范例。2.设计了邻羟基苄醇和C3取代吲哚参与的催化不对称Friedel-Crafts烷基化反应,以高达99%的产率和90:10的er立体选择性高效合成了一系列手性二芳基吲哚-2-基甲烷衍生物,并对该系列化合物进行了细胞毒活性筛选,测试其对于Hela细胞的抑制作用。测试结果表明,该系列化合物对Hela细胞均有较好或者中等的抑制作用,其IC50值介于6.821到28.042 ug/m L之间,有望通过进一步研究,开发为治疗人宫颈癌的药物。该研究不仅为具有潜在生物活性的手性二芳基吲哚-2-基甲烷骨架的构建提供了一种高效的构筑策略,还发展了邻羟基苄醇参与的不对称反应的方法,实现了对其反应的对映选择性控制。3.设计了有机小分子催化的邻羟基苄醇和2,3-二取代吲哚参与的Friedel-Crafts烷基化反应,通过2,3-二取代吲哚区域选择性和化学选择性的C6功能化,高效合成了一系列具有潜在生物活性的芳基吲哚-6-基甲烷衍生物,并通过测试其对Hela细胞的细胞毒活性,发现其对Hela细胞也具有较好的抑制作用,IC50介于6.784到16.561 ug/m L之间。该反应不仅催化剂廉价、易得,过程简单、高效,还首次实现了对甲苯磺酸催化的2,3-二取代吲哚和邻羟基苄醇参与的Friedel-Crafts烷基化反应,为吲哚的C6功能化反应提供了一个很好的范例,具有较强的创新性。

关键词： 铑催化   金催化   串联反应   二氢吡咯   呋喃  

摘要： 含氮和含氧杂环化合物是一大类非常重要的有机小分子化合物,它们广泛存在于自然界,很多都具有生物活性,已成为医药、农药和功能材料等的核心骨架。因此对于探索采用以简单易得的小分子化合物原料,绿色、经济、高效、简单的合成杂环化合物的方法在合成催化领域中一直受到广泛关注。而串联反应因具有高效、原子利用率高等优点,被认为是从简单的原料迅速构建复杂分子的方法之一。在本论文中,研究了一个铑、金过渡金属相继催化合成2,5-二氢吡咯和3-氨基呋喃化合物的方法。合成这些杂环化合物包括四个反应历程：1)铑催化三唑形成氮杂乙烯基铑卡宾,2)炔丙醇的O-H键插入氮杂乙烯基铑卡宾中间体,3) Claisen[3,3]重排原位生成α-联烯a-氨基酮,4)金催化N-关环或O-关环。当α-取代的炔丙醇为原料时,会选择性的发生分子内N-关环生成2,5-二氢吡咯化合物。相反的,当炔丙醇的炔丙位没有取代基时,则会发生O-关环生成3-氨基取代的呋喃化合物。有趣的是,根据机理研究,N-环化或O环化的反应模式不仅仅只是简单地由炔丙醇的结构控制。更重要的是,它也依赖催化剂,不同配体的金催化也是可以改变这一反应途径的。总之,研究出了一个快速的通过串联反应过程合成2,5-二氢吡咯和取代3-氨基呋喃化合物的方法。此反应过程表现出高效率,底物试用范围广的特点。并通过核磁(1H和13C)、高分辨率质谱、红外、部分产物的晶体结构等方法表征了产物的结构。