关键词： PHASE-transfer catalysis   HETEROGENEOUS catalysis   MANUFACTURING processes   INTERMEDIATES (Chemistry)   CHEMICAL reactions  

摘要： Phase transfer catalysts (PTCs) have been widely used for the synthesis of organic compounds particularly in both liquid-liquid and solid-liquid heterogeneous reaction mixtures. They are known to accelerate reaction rates by facilitating formation of interphase transfer of species and making reactions between reagents in two immiscible phases possible. Application of PTC instead of traditional technologies for industrial processes of organic synthesis provides substantial benefits for the environment. On the basis of numerous reports it is evident that phase-transfer catalysis is the most efficient way for generation and reactions of many active intermediates. In this review we report various uses of PTC in syntheses and reactions of five-membered heterocycles compounds and their multifused rings.

关键词： Benzoic acid  

摘要： 4-(Isatin-3-ylideneamino)benzoic acid, was synthesized and converted into 4-(isatin-3-ylideneamino)benzoyl chloride. Hydrazinolysis of the acid chloride afforded4-(isatin-3-ylideneamino)benzohydrazide. The latter compound was used as a key precursor for the synthesis of pyrazole, triazole, phthalazine, thiadiazole, and oxadiazole derivatives via its reaction with different electrophilic reagents. Structures of all synthesized compounds were elucidated from FT-IR, 1H-NMR, mass spectroscopy and elemental analyses. Some of the synthesized heterocycles were screened against selected microbes to test their antimicrobial activity.

关键词： 杂环化合物   过渡金属   铜催化剂   银催化剂   Click反应  

摘要： 高速,高效,高选择性的构建杂环化合物一直是现代有机合成化学的核心目标之一杂环化合物的合成离不开碳—碳键与碳—杂键的构建,而这也是整个有机合成化学的核心研究内容之一。只有通过碳原子、杂原子间的有序链接,才能创造出丰富多彩的复杂分子。 在工业合成中,人们总是习惯性的倾向于采用传统和常规的合成手段来构建杂环化合物,其原因可能是由于这些常规的反应更为可靠、易于掌控,但是这一类反应却往往伴随着大量副产物的浪费以及较低的产率。近四十年来,随着金属有机化学的迅猛发展,过渡金属催化的偶联反应已经成为构建新的碳—碳键和碳—杂键最为可靠和有用的工具之一。随着金属有机化学的蓬勃发展,杂环化合物的合成也被推向了新的高潮。各种各样的金属试剂以及丰富多样的反应底物如雨后春笋般参与到杂环化合物的合成中,涌现出了一大批过渡金属参与的合成杂环化合物的新方法。这些过渡金属催化的新型反应代表的是更为绿色、更为高效的合成手段,避免了大量副产物浪费的同时,还能从简单的化合物出发,合成出凭借传统方法难以合成的、兼容多种复杂官能团的杂环化合物。这些新的合成方法在进入人们视野后正逐渐被人们所接收,并陆续开始应用于实际的工业生产当中。 现如今,可持续发展和绿色化学的理念逐渐深入人心,化学家们对于杂环化合物的合成已不再仅仅满足于单纯的构建出杂环化合物,而是要追求高速、高效、高选择性的构建杂环化合物。如何运用过渡金属催化的方式实现多种杂环化合物高速、高效、高选择性的合成将是化学家们不断去发掘和开拓的广阔天地。 本论文首先综述了杂环化学的发展历史和过渡金属参与的杂环化合物合成方法的发展概况。本论文以过渡金属银和铜作为催化剂或氧化剂,利用简单易得的起始原料,发展出了一系列新型的高速、高效、高选择性的分子间环加成反应,成功实现了吡咯杂环和吲嗪杂环的合成,并利用在线红外、在线质谱等手段对反应的机理进行了较为深入的研究。论文研究主要获得以下结果： (1)实现了末端炔烃与异腈的环加成反应,高效、高选择性、高产率的制备得到了一系列重要的多取代吡咯杂环化合物,并第一次提出了银催化“Click”反应的概念,即银和末端炔烃的组合可以很好的与另一分子的底物进行高效、高选择性的交叉偶联反应。该概念的提出丰富和完善了“点击化学”,为“点击化学”快速、高效构建新的小分子化合物库提供了新的思路。 (2)实现了铜、银共催化的2-甲基吡啶类衍生物与炔烃参与的分子间氧化环化反应,高效、高选择性的制备得到了一系列的多取代吲嗪杂环及其衍生物。与已经发展较为成熟的、通过分子内环化反应来构建吲嗪杂环的方法相比,该反应从简单的起始原料出发,不需要预先对炔烃进行复杂的官能化。从有机合成方法学的角度看,该一步构建多取代吲嗪环的方法有着重要的研究意义和现实意义。同时,通过在线红外等手段对该反应的机理也进行了一定的探讨,证明了铜、银两种不同的催化剂能分别活化不同的反应底物,并成功分离出了一种新的二价铜络合物,对其结构进行了表征。 (3)实现了2-甲基吡啶类衍生物与β-取代硝基烯烃参与的分子间氧化环化反应,高效、高选择性的制备得到了一系列的多取代吲嗪杂环及其衍生物。该反应不需要任何额外的添加剂,反应条件极其简单、绿色。同时,反应原料廉价易得,产物分离纯化方便,反应易于操作。从有机合成方法学的角度看,该一步构建多取代吲嗪杂环的方法有着重要的研究意义和现实意义。同时,对于β-取代硝基烯烃参与的环化反应中离去的硝基基团的去向第一次给出了直观的证据,通过在线质谱证明了N20的生成。

关键词： 炔卤   硫代酰胺   铜催化   2-取代苯并噻唑   噻二唑  

摘要： 硫代酰胺和含硫杂环化合物广泛地存在于具有生物活性的分子中。其中，硫代酰胺在有机合成中也是重要的合成子。所以关于硫代酰胺和含硫杂环的合成方法的研究引起了有机合成工作者广泛的研究兴趣。 过去十年，炔烃的官能团化反应以及过渡金属促进的合成杂环化合物的方法受到了足够的重视。尤其是，铜盐被成功地应用于碳-杂键和杂-杂键的构建，其在合成各类杂环中表现出巨大的潜力。目前，已经发展了很多铜盐参与的合成杂环化合物的策略。 我们的目标是发展催化体系或无过度金属催化下选择性地形成碳-氮、碳-硫、氮-硫键，从而合成硫代酰胺和含硫杂环化合物的合成方法。我们关于这类化合物合成方法的研究成果将分为四章逐一介绍。 第一章是绪论部分，论述了近年来硫代酰胺、2-取代苯并噻唑和噻二唑化合物的合成近展，以及通过碳-氮、碳-硫、氮-硫键的构建来合成这些含硫有机物的方法和研究课题的目的、意义和内容。 第二章介绍了一种新颖的硫代酰胺的合成方法，即三组分炔卤、胺和硫化钠在不加入任何催化剂时，通过A3-Coupling反应合成硫代酰胺。目标分子中的碳-氮键和碳-硫键分别是通过亲核取代反应和亲核加成反应形成的。反应具有一定的底物适用性：对于脂肪胺源，一级胺、二级胺和三级胺都可以参与反应；对于芳香族炔卤，炔溴和炔氯可以发生生成硫代酰胺的反应，并且炔溴的反应活性高于相应的炔氯，炔碘没有和相应的胺源发生预期的反应，而是和溶剂DMF和硫源通过游离基反应以较低产率得到了硫代酰胺。 第三章描述了在二价铜的催化剂下，邻氨基苯硫酚和腈的缩合反应合成2-取代苯并噻唑类化合物的合成方法。在铜盐对于氰基的活化下，通过邻氨基苯硫酚中的巯基和氨基对于氰基的连续亲核进攻并脱去一分子胺从而合成2-取代苯并噻唑类化合物。反应对于取代的2-氨基苯硫酚、芳香腈、脂肪腈都是适用的。廉价的催化体系，相对绿色的乙醇作为反应溶剂，温和的反应条件以及简单的操作步骤使得这一方法成为传统方法合成含有苯并噻唑骨架的具有生物活性化合物的重要补充。 第四章描述了一种简单的硫代酰胺的自身氧化偶联反应合成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑衍生物的方法。在氧化剂的存在下，硫代酰胺可以通过脱硫脱氢反应生成相应的腈类，也可以通过氧化环化反应生成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑类化合物，这是使用不同氧化剂时化学选择性的结果。我们发现一例在二价铜和碱的存在下，硫代酰胺的高选择性氧化环化反应合成3,5-二取代-1,2,4-噻二唑类化合物的方法。二价铜起到了路易斯酸和氧化剂的作用：在碳氮键的形成过程中，二价铜作为路易斯酸活化了异构化的硫代酰胺分子的碳氮键；在氮硫键的形成过程中，二价铜作为氧化剂使含氮和含硫的两个配基发生氧化从而构建氮硫键。

关键词： 香豆素   吡喃酮   呋喃酮   吡啶   杂环   合成方法  

摘要： 随着人们研究的深入，越来越多的香豆素衍生物化合物出现，香豆素及其衍生物在食品，香料，化妆品，医药品，血小板聚集，农用化学品中用作添加剂，同时也具有抗癌，抗HIV，抗凝血作用。此外，因其独特的光化学和光物理性质，还可用作染料，颜料和有机荧光材料，因此，研究出更多香豆素化合物将对人们的生活有重大意义。 首先，参照相关文献，以市售4-羟基香豆素为原料，经酰基化得到课题实验的基本起始原料3-乙酰基-4-羟基香豆素，又经与芳香醛羟醛缩合、分子内环化等步骤，在以碘为催化剂和二甲基亚砜为溶剂的反应条件下合成出一系列香豆素并[4,3-b]吡喃-4-酮衍生物； 其次，利用3-溴乙酰基-4-羟基香豆素为原料，与芳香醛反应，在以甲醇为溶剂和反应投料比为1:2的条件下合成出一系列2-苯亚甲基呋喃并[3,2-c]香豆素-3-酮衍生物； 最后，利用Pictet-Spengler反应，以4-氯甲基-7-甲基香豆素为原料，与芳香醛反应，并以对甲基苯磺酸为催化剂，二甲基甲酰胺为溶剂的条件下合成出一系列香豆素并[4,3-d]噻吩并[3,2-b:5,4-b']并二吡啶类衍生物； 所有化合物的结构均通过红外、核磁共振氢谱及碳谱予以表征。

关键词： 吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物   吡咯并吡嗪[2,3-d]哒嗪-二酮化合物   毗咯并苯并氧氮杂卓酮化合物   苯并咪唑并苯并噁嗪化合物   苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物  

摘要： 杂环化学是近现代有机化学的重要组成部分,一直以来是有机化学最活跃的领域之一。杂环化合物广泛的存在于自然界之中,数量众多至今已达已知有机化合物的三分之一。含氮杂环化合物是杂环化合物的重要组成部分,在自然界中普遍存在,许多中草药的有效成分生物碱都是含氮杂环化合物。氮杂环化合物与生命科学有密切的关系,具有广泛的生物和药理活性。含氮杂环化合物也是当今农药发展的主体,近十年开发的新型农药中约70%为氮杂环化合物。另外,氮杂环化合物还是有机材料的重要组成部分,在人们日常生活中起着至关重要的作用。因此,合成含氮杂环化合物具有非常重要的意义。 在本文第二章中用2-吡咯酰胺和邻氟硝基苯在碳酸铯为碱,乙腈中回流反应高收率的得到了一系列的吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物。之后,我们以吡咯-2-对甲苯基酰胺和1,2-二卤代物或者2-卤硝基苯为底物合成了一系列的吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物,并且所有反应都获得了较高的收率。带有不同取代基的吲哚-2-酰胺也可以在相同的条件下反应以较好的收率得到吲哚[1,2-a]喹喔啉衍生物。这一方法在生物和药物活性的化合物的合成具有潜在的应用价值。 第三章中,我们以2-吡咯酰胺和4,5-二氯哒嗪酮为底物一锅合成了吡咯并吡嗪[2,3-d]哒嗪-二酮化合物。反应通过直接关环和经过Smiles重排两种路径得到了同分异构的产物。最后我们讨论了这个反应可能的机理,重排的产物通过X-射线单晶衍射进行了验证。带有不同取代基的吲哚-2-酰胺在相同的条件下也可以顺利的进行反应。这类化合物在生物和药物方面具有很大的潜在价值。 配体促进的铜催化的Ullmann反应在过去的十多年取得了显著的成就。这类反应具有催化剂价格低廉,反应条件温和的特点。已经被很多化学家应用到了很多天然产物和具有药物活性的氮杂环化合物的合成中。我们把铜催化的C-N偶联反应应用到了具有生物活性的氮杂环衍生物的合成中,完成了以下三个体系的合成。 第四章我们在碘化亚铜/L-脯氨酸体系的催化下合成了吡咯并苯并氧氮杂卓酮化合物。我们首先制备了带有不同取代基的2-碘苯酚和2-氯乙酰毗咯。以2-碘苯酚和2-氯乙酰吡咯生成的一步取代产物为标准底物对铜催化的分子内偶联的条件进行了探索。然后以带有不同取代基的2-碘苯酚和2-氯乙酰吡咯为底物进经过分子间的亲核取代反应生成一步取代的化合物,最后在优化的最佳条件下通过铜催化的Ullmann反应形成分子内的C-N键得到一系列的吡咯并苯并氧氮杂卓酮化合物。 第五章我们选用2-碘苯酚和2-氯甲基苯并咪唑为底物,对铜催化剂,配体,碱,溶剂进行了筛选。得到的最佳反应条件是碘化亚铜为催化剂,L-脯氨酸为配体,碳酸铯为碱,在NMP中反应。带不同取代基的2-碘苯酚和2-氯甲基苯并咪唑为底物,在最佳优化条件下进行反应,以较高的收率一锅合成了一系列的苯并咪唑并苯并噁嗪化合物。我们又根据文献报道的方法制备了不同取代基的2-氯甲基苯并咪唑,在优化的条件下和不同取代基的2-碘苯酚反应也以较高的收率得到了不同的苯并咪唑并苯并嗯嗪化合物。另外,2-溴-3-羟基吡啶在相同的条件下也可以顺利的进行并有不错的收率。 第六章我们用醋酸铜铜催化的方法在空气中以较高的收率一锅合成了苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物。铜催化的Ullmann反应取得了显著的成就,并且N-芳基化的策略已经广泛的用于杂环化合物的合成中。一些重要的药物分子已经用铜催化的方法合成了出来。但是大多数反应都要在氮气或者氩气的保护下进行,从而避免催化剂的氧化。并且与碘化物和溴化物比较相对廉价的氯化物在铜催化的偶联反应中仍是一个挑战。我们用2-碘苯胺和对甲苯磺酰氯反应制备了N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺。然后以N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺和2-氯甲基苯并咪唑为标准底物对反应条件进行了优化。以带不同取代基的N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺或者N-对甲苯磺酰基-2-溴苯胺和2-氯甲基苯并咪唑为底物,在空气中以较高的收率一锅合成了苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物。N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺与N-对甲苯磺酰基-2-溴苯胺在在反应速率和收率上都没有明显的区别。并且N-对甲苯磺酰基-2-氯苯胺在相同的条件下也可以顺利的进行并有不错的收率。这一铜催化的方法在其他的生物和药物活性的化合物的合成有潜在的价值。

关键词： 固相有机合成   聚苯乙烯负载的苯亚磺酸钠   聚苯乙烯负载的炔丙基砜   3-取代-5-甲基异噁唑   3-取代-5-[(E)-2-取代乙烯基]异噁唑   1-取代-4-乙烯基-1,2,3-三唑  

摘要： 本文首先介绍了近年来聚合物负载磺酰基化合物试剂的应用，以及异噁唑和1,2,3-三唑杂环化合物的研究进展。其次探索了聚苯乙烯负载炔丙基砜试剂的制备及其参与3,5-二取代异噁唑和1-取代-4-乙烯基-1,2,3-三唑化合物的的固相合成方法。论文主要内容包括： 1、从聚苯乙烯（苯乙烯/1%二乙烯基苯交联聚合物）负载的苯亚磺酸钠试剂出发，将其与2,3-二溴丙烯反应得到聚苯乙烯负载的2-溴烯丙基砜试剂，继而在四丁基氟化铵（TBAF）作用下脱去溴化氢制得了聚苯乙烯负载的炔丙基砜试剂。然后将其与不同的芳香醛肟发生1,3-偶极环加成反应，得到3,5-二取代异噁唑树脂中间体，继而在室温条件下，在甲醇/DMF混合溶剂中，用Mg/HgCl2将磺酰基从树脂上切割下来，得到3-取代-5-甲基异噁唑化合物。该法操作简便，反应条件温和，产率良好（60–89%）、粗产物无需进一步分离即有高的纯度（94–98%）。 2、在上述基础上，将二异丙基胺基锂（LDA）于低温（–78oC）条件下作用于聚苯乙烯负载的3,5-二取代异噁唑树脂中间体，继而与伯卤代烃（RCH2Br）进行烷基化反应，然后在室温条件下，用三乙胺将磺酰基从树脂上切割下来，提供了3-取代-5-[(E)-2-取代乙烯基]异噁唑衍生物的合成方法，产率良好（75–85%），粗产物纯度高（92–95%）。 3、从聚苯乙烯负载的炔丙基砜试剂出发，在碱和催化剂的作用下与有机叠氮化物发生[3+2]环加成反应，得到相应的1,4-二取代三唑树脂中间体，继而在低温（–78oC）条件下，与LDA作用，再以碘甲烷（CH3I）进行烷基化，最后用三乙胺脱砜，得到一系列1-取代-4-乙烯基-1,2,3-三唑化合物，产率良好（68–93%），粗产物纯度为93–95%，反应条件温和，操作简便。

关键词： Anti-Infective Agents/chemical synthesis   Anti-Infective Agents/chemistry   Heterocyclic Compounds/chemical synthesis   Heterocyclic Compounds/chemistry   Sulfonamides/chemistry  

摘要： A facile and convenient synthesis of new heterocyclic compounds containing a sulfamoyl moiety suitable for use as antimicrobial agents was reported. The precursor 3-oxo-3-phenyl-N-(4-sulfamoylphenyl)propionamide was coupled smoothly with arenediazonium salt producing hydrazones which reacted with malononitrile or triethylorthoformate affording pyridazine and triazine derivatives, respectively. Also, the reactivity of the same precursor with DMF-DMA was followed by aminotriazole;aromatic aldehydes was followed by hydrazine hydrate, triethylorthoformate, or thiourea affording triazolo[1,5-a] pyrimidine, pyrazole, acrylamide, and dihydropyrimidine derivatives, respectively. On the other hand, treatment of the precursor propionamide with phenyl isothiocyanate and KOH in DMF afforded the intermediate salt which was treated with dilute HCl followed by 2-bromo-1- phenylethanone affording carboxamide derivative. While the same intermediate salt reacted in situ with chloroacetone, ethyl2-chloroacetate, 3-(2-bromoacetyl)-2H-chromen-2-one, methyl iodide, or 2-oxo-N-phenylpropane hydrazonoyl chloride afforded the thiophene, ketene N, S-acetal, and thiadiazole derivatives, respectively. The structure of the new products was established based on elemental and spectral analysis. Antimicrobial evaluation of some selected examples from the synthesized products was carried out whereby four compounds were found to have moderate activities and one compound showed the highest activity.

关键词： 芳基叠氮化物   Fe(Ⅱ)催化   C-H键胺化   DFT计算  

摘要： 苯并咪唑和吲哚是非常重要的氮杂环化合物,它们在药物合成及染料工业等方面都有着广泛的应用前景。为此已开发出很多合成方法,其中传统合成方法如邻二氨基苯与醛及羧酸反应、苯并咪唑烷基化反应等,这些合成方法虽然具有简单、易操作等优点,但难以实现选择性合成,因此人们又发展了过渡金属催化的合成方法。这个方法在选择性合成方面有着出色的表现,但其具体的催化机理目前仅提出初步推测,未见其详尽的理论研究报道。 本文采用量子化学计算方法主要研究了溴化亚铁催化芳基叠氮化物合成苯并咪唑和吲哚的反应机理。虽然除了铁之外还有很多优秀的金属可供选择,但考虑到铁的廉价和环境友好等特点,本文选择用溴化亚铁进行研究。具体研究内容如下： 一、第一章描述了合成氮杂环化合物的研究意义并简单叙述了相关的合成方法。其中过渡金属催化C-H键胺化反应合成氮杂环化合物的方法是本文的重点关注对象,主要从分子内和分子间胺化反应两个方面介绍了当前的研究进展情况。然后在第二章简单介绍了量子化学的理论基础和计算方法,包括Schrodinger方程、Hartree-Fork方程、密度泛函理论、过渡态理论、内禀反应坐标(IRC)以及溶剂效应等。 二、第三章具体研究了溴化亚铁催化合成苯并咪唑的反应机理,结果表明,溴化亚铁和叠氮化物反应通过分步机理进行。溴化亚铁先和叠氮化物中Nα结合,消去一分子氮气后生成金属氮烯,然后金属氮烯进攻sp2C直接形成C-N键,这是一个无能垒的过程。最后再经过氢迁移的异构化过程得到最终产物苯并咪唑。 三、第四章具体研究了溴化亚铁催化合成吲哚的反应机理,并讨论了其区域选择性问题。在这个反应中,溴化亚铁和叠氮化物作用,消去氮气形成金属氮烯,然后金属氮烯和sp3C-H键通过协同氢迁移的反应形成C-N键,在C-N键的成键过程中,sp3C-H键上的H向N迁移得到3,3-二取代吲哚。然后3,3位上的两个取代基进行选择性竞争迁移反应,最终得到产物2,3-二取代吲哚。计算结果还表明,3,3位上两个取代基的竞争优先顺序依次为：氢>苯>乙基>甲基,其中取代基苯上取代基的电子性质对迁移反应无明显影响。计算结果和实验报道是一致的。

关键词： 2-喹啉酮   合成   喹啉并[4,3-b]吡喃-4,5-二酮   呋喃并[3,2-c]喹啉-3,4-二酮   苯并[b]苯并呋喃并[2,3-e][1,6]喹萘啶-8-酮  

摘要： 喹啉酮及其衍生物作为一类非常重要的杂环化合物，广泛存在于天然产物中并表现出较广阔的药物、生理活性，尤其是含有杂原子的多稠杂环喹啉酮类化合物具有良好的抗病菌活性。因此对多稠杂环喹啉酮类化合物的合成及活性的研究具有重要的意义。 本论文“基于2-喹啉酮的新型杂环化合物合成方法研究”具体内容由下面四部分组成： 第一部分，通过查阅了大量的有关文献，对喹啉酮及其衍生物的合成方法、活性、应用进行了综述。 第二部分,以1-甲基-3-乙酰基-4-羟基-2-喹啉酮为基础原料，在哌啶的作用下，通过1-甲基-3-乙酰基-4-羟基-2-喹啉酮与芳香醛的缩合反应，合成了1-甲基-3-肉桂酰基-4-羟基-2-喹啉酮，接着在I2-DMSO氧化体系下，成功制备了一系列喹啉并[4,3-b]吡喃-4,5-二酮类衍生物。 第三部分，以1-甲基-3-乙酰基-4-羟基-2-喹啉酮为反应原料，经过与溴化试剂的溴代化反应制得溴乙酰基化产物，再与醛类化合物发生反应成功制备了取代呋喃并[3,2-c]喹啉-3,4-二酮类衍生物。 第四部分，以4-溴甲基-2-喹啉酮为反应原料，经过与水杨睛反应制得4-(3-氨基苯并呋喃)-2-喹啉酮，再与醛类化合物经过Pictet-Spengler反应成功制备了苯并[b]苯并呋喃并[2,3-e][1,6]喹萘啶-8-酮类衍生物。 所有合成化合物的结构均通过红外谱图、和核磁共振谱图予以表征。