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关键词： 高温水   N-芳基酰胺   2-苯基苯并恶唑   2-烃基-氮杂芳烃   水热反应器   绿色化学  

摘要： 高温水(High-temperature Water,HTW)是指温度介于100℃到350℃之间的压缩液态水,它的物理化学性质在高温高压条件下都发生了明显的变化。其介电常数小使得高温水可以作为有机溶剂,其电离常数大使高温水也可以作为酸碱催化剂,与此同时高温水还可以作为反应物进行反应。从而使某些需要加入酸碱催化剂的有机反应中避免使用这类催化剂,使其反应过程绿色环保。近年来,绿色化学的流行与推广,高温水在有机合成反应中的研究更是引起国内外学者的关注。基于此,本文探索了高温水中的三个反应过程,第一是高温水中N-芳香酰胺及其衍生物的合成,第二是高温水中2-苯基苯并噁唑及其衍生物的合成,第三是高温水中2-烃基-氮杂芳烃及其衍生物的合成。本论文的第一部分研究了高温水中N-芳基酰胺及其衍生物的合成(Scheme1),通常的合成方法:用酸酐、酰氯、酸类作为酰化剂,在加入缩合剂(DCC,DIC等)或者路易斯酸催化剂(Al Cl3、In Cl3、Sb Cl3等)的情况下进行反应。本实验以不同取代基的苯胺与脂肪酸作为反应原料,水作为反应溶剂,无需催化剂存在的条件下,在容积为10ml的水热反应釜中,将温度设定为(160,170,180,190,200℃)进行反应。结果发现反应温度180℃,反应时间5h(6h),溶剂水为3m L,苯胺和脂肪酸反应摩尔比为1:10(8)时,得到N-芳香酰胺衍生物的收率为19～99%。本方法具有操作流程简单,分离纯化过程比较简易等优点。论文第二部分研究了高温水中2-苯基苯并噁唑及其衍生物的合成(Scheme 2),文献中提到的合成路径有两条:一条是邻羟基苯胺和酸在高温强酸条件下脱水得到,一般产率较低且反应时间过长;另一条是邻羟基苯胺与醛类在强氧化剂存在下,生成席夫碱被氧化后得到得到目标产物。和上述合成途径相比,该合成路径在10ml的水热合成反应釜中,将反应温度设定为(110,120,130,140,150℃),水作为反应溶剂,不同取代的芳香醛和邻羟基苯胺反应生成2-苯基苯并噁唑类化合物。实验结果表明反应温度在120℃,反应时间为3h,水量(4m L),不同取代基团的芳香醛和邻羟基苯胺反应摩尔比为1:1时,得到2-苯基苯并噁唑类化合物的的收率为38～88%。本方法具有操作流程简单,无催化剂使用,分离纯化过程比较简易等优点。论文的第三部分探索了高温水中2-烃基-氮杂芳烃及其衍生物的合成(Scheme3)。有机合成中利用sp3-H活化生成C-C键是一种重要的合成方法。烷基-氮杂芳烃衍生物大多都有药物活性,例如作为抗炎剂、抗肿瘤、抗HIV和分子探针等。通过sp3-H活化合成烷基-氮杂芳烃化合物通常有各种不足,如反应时间长,使用有毒、昂贵的催化剂,产生大量有机废液。本实验用2-甲基喹啉和不同取代的醛为原料,水做溶剂,进行水热反应,结果表明温度为150℃,反应时间为2h,水量为(2m L),反应物2-甲基喹啉与不同类型的醛反应摩尔比为2:1时,得到目标产物2-烃基-氮杂芳烃的收率为36～80%。该方法具有短时间,易操作,无污染等优点,且无需加入任何催化剂。

关键词： 有机合成题   解题策略   特征条件   信息方程式   题设问题信息  

摘要： 有机合成题的题目类型是多样的,但其解题思路和方法是有规律可循的。作者结合高考真题介绍了几种解题策略。

关键词： 磁性纳米材料   咪唑并[1,2-а]吡啶类化合物三氮唑类化合物   3-硝基-2-苯基   咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物  

摘要： 在过去的数十年中,催化剂已经引起相当多的关注,在制药和精细化工产业有很重要的的应用。催化剂已经应用于许多合成反应。然而,大多数的均相催化剂由于许多实际因素是不适合在工业领域中应用。例如,均相催化剂不易从反应混合物中的简单的分离和重复使用,这是有机合成中的成本控制的有效的方法。在制药业中,它也必须除去所有金属残留痕迹,这经常会干扰随后的反应而污染最终产物。因此,发展一种可回收,重复使用的催化剂是十分必要的。我们制备了新型磁性纳米催化剂Cu Fe O2,用柠檬酸-DMU低熔点混合物作为绿色溶剂。以苯甲醛、2-氨基吡啶和苯乙炔为原料合成咪唑并[1,2-а]吡啶类衍生物,并且得到不错的产率。催化体系可以成功重复使用6次保持其催化活性。我们制备了纳米材料负载铜[Ni Fe2O4-GM-Cu]催化剂,这种催化剂对于合成各种1,4-二取代-1,2,3-三唑表现出优异的催化活性。反应由叠氮化钠、非活化的末端炔烃和不同的叠氮化物前体,如环氧化物、苄基氯和芳基硼酸在水中室温下进行。这种方法有许多突出优势,水作为反应媒介、广泛的底物范围和催化剂可以使用外加磁体进行有效的分离回收。3-硝基-2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶是一类重要的杂环化合物,这类化合物具有广泛的生物活性。我们首先制备了一种磁性纳米材料[Co Fe2O4@CNT-Cu]作为催化剂,在PEG400中以硝基甲烷、2-氨基吡啶和苯甲醛为原料得到相应的3-硝基-2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物,产率较高。磁性纳米材料对于催化合成3-硝基-2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物具有较高的催化活性,并且磁性纳米材料的诸多优点如:制备简单、便于与产物分离和可循环利用等,都使得磁性纳米材料的广泛应用于有机合成中成为可能。

关键词： 天然产物   Phloretamide   酚类化合物   有机合成   抗氧化活性  

摘要： 由活性氧（ROS）引起的氧化应激可以直接或间接地引起癌症、炎症、动脉粥状硬化、心血管疾病以及线粒体疾病等。同时，由其引起的氧自由基-脂质过氧化损伤被认为是机体衰老的重要原因之一。然而，机体内也形成一系列复杂的应答机制来应对ROS带来的损伤。当机体暴露于自由基中时，上游基因中的氧化应答元件（ARE）就会通过调节保护蛋白，对机体进行保护。如果人体的调控不足以应对大量的活性氧自由基时，疾病可能就会因其对机体的伤害而发生。　　抗氧化剂，特别是天然的抗氧化剂，在抵御其他分子的氧化、防止由于活性氧自由基引起的细胞死亡方面具有显著的能力。抗氧化剂可以通过刺激和调用机体的防护机制，或者是通过直接与活性氧物质发生反应，而弥补机体防护机制本身的不足。然而，天然的抗氧剂一般都无法直接用于临床。因此，需要对这些天然的抗氧化进行改造和修饰，以作为临床抗氧化药物。　　本文以已知的抗衰老成分 Phloretamide（PA）为先导化合物在 PA的结构基础上，设计了33个PA的衍生物，系统地研究他们的构效关系。研究结果表明其中10种衍生物具有很好的抗氧化作用。其中，3-(3,4-二羟基苯基)丙烯酰胺(4m)、3-(3,4-二羟基苯基)丙烯酰吗啉(4n)、3-（3,4-二羟基苯基）-N-苯基丙烯酰胺(4o)、3-（3,4,-二羟基苯基）丙酰胺(5g)、3-（3,4,5-三羟基苯基）丙烯酰胺(7)、3-（3,4,5-三羟基苯基）丙酰胺(9)、3-（2,3,4-三羟基苯基）丙烯酰胺(15)、3-（2,3,4-三羟基苯基）丙酰胺(17)、3-（3,4-二羟基苯基）-N'-（3-（3.4二羟基苯基）丙烯酰基）丙烯酰肼(18)和3-（3,4-二羟基苯基）-N'-（3-（3.4二羟基苯基）丙酰基）丙酰肼(19)的抗氧化活性均好于PA，并且除4n外，均高于阳性对照Vc。同时，上述的10个化合物同Vc一样，都具有很好的水溶性。细胞毒性测试MTT结果显示，对人体正常细胞HUVEC细胞，4o的IC50值为99.4μM，其他均大于100μM，其中化合物4n为346.8μΜ，化合物18为581.6μΜ，化合物19为496.2μΜ，其他化合物都大于1000μM，说明除4o外，其他9个活性化合物均无毒。　　目标衍生物4a-4r的合成，采用了三步简单的反应：首先是不同取代的苯甲醛与Wittig试剂在加热回流的条件下反应，生成相应的肉桂酸酯;接着，碱性条件下水解得到对应的肉桂酸。最后与SOCl2作用生成酰氯，然后与不同胺或醇反应得到一系列酰胺和酯4a-4r。将4a-4r进一步在钯碳催化下氢化还原得到5a-5i。化合物15和17的合成与4a-4r的合成相类似，相应肉桂酸与胺反应得到化合物15，氢化还原得到化合物17。而化合物7和9则是直接将对应的肉桂酸与SOCl2作用生成酰氯，立即与氨水反应，脱甲基保护得到化合物7，氢化还原后脱甲基保护得到9。另外，化合物18和19是对于酸在SOCl2作用下生产酰氯，在与水合肼的作用下生成18，氢化还原得到19。所有中间体的结构经1H NMR确证，所有目标产物的结构都经1H NMR,13C NMR和MS确证。

关键词： 甲基异丙苯   有机合成   催化脱氢   裂解反应  

摘要： 萜二烯是以松节油为原料合成樟脑和松油醇的副产物，主要含有柠檬烯、α-松油烯、γ-松油烯、异松油烯和甲基异丙苯等单环萜烯。我国每年生产约6000t工业萜二烯，主要用于合成对孟烷、对孟烷过氧化物和甲基异丙苯等。甲基异丙苯可以直接用于冰制食品、口香糖、软饮料;可以添加到化妆品、肥皂中作为天然香料;可用作制备胶囊，用于治疗气管炎、镇咳祛痰药;也可以用作麝香和热传递介质的原料;同时甲基异丙苯也可以用于合成对甲苯等下游产品，包括农药、医药、合成材料等一系列精细化工产品。由于其需求量大，附加值高，市场前景相当好。　　本文对萜二烯催化脱氢制备甲基异丙苯的工艺进行了优化，探讨了不同载体对Pd催化剂性能影响，并对催化剂稳定性进行了评价。研究了甲基异丙苯裂解制备甲苯的工艺并对其进行了优化，对Ni/SUP-1催化剂进行了改性优化并对其稳定性进行了评价。本文还进行了甲苯氧化制备苯甲醛的初步探索。为合理利用萜二烯制备甲基异丙苯及下游产品的工程化、工业化开发提供了技术基础，为后期的研究开发做了前期探索。在连续流动反应器上，我们对不同载体的Pd催化剂进行了评价，确定了Pd/C催化剂是萜二烯催化脱氢制备甲基异丙苯的最佳催化剂。并对反应条件进行了优化，确定了最优反应条件为：反应温度300℃，空速为1h-1，载气为N2，气体流速为20mL/min。并通过寿命实验，证明Pd/C催化剂具有较高的稳定性。将工业用的Ni/SUP-1催化剂用于甲基异丙苯裂解制备甲苯的实验对反应条件进行了优化，确定了最优反应条件为：还原温度350℃，反应温度300℃，空速0.5h-1，载气H2，载气流速60mL/min。对该催化剂进行了寿命实验，对催化剂的稳定性进行了评价。采用自制的Ni/SUP-1为催化剂，尝试通过改变载体的硅铝比、酸碱性及金属负载量对催化剂进行了优化，并与工业用的Ni/SUP-1催化剂进行对比。自制的Ni/SUP-1催化剂无论在催化性能还是稳定性上都要优于工业用Ni/SUP-1催化剂。之后，对甲苯氧化制备苯甲醛进行了初步探索研究。

关键词： 多环吲哚   有机合成   催化过程   串联反应  

摘要： 手性多环吲哚骨架是很多具有生物、药物活性天然产物的核心结构单元，因此发展高效简洁的立体选择性构筑多环吲哚骨架的新方法吸引了众多有机化学家的广泛注意。本论文主要研究了利用手性双功能方酰胺催化剂催化的不对称 Michael加成引发的串联反应策略，发展高效的立体选择性构筑多环吲哚骨架的新方法。　　本文通过有机催化N-α,β-不饱和酰基邻苯二甲酰亚胺与9-甲基吲哚啉-2-硫酮的不对称串联Michael-Thiolysis反应，高效构筑手性3,4-二氢硫咔唑-2酮骨架的新方法。在衍生自L-叔亮氨酸方酰胺催化下，一系列N-α,β-不饱和酰基邻苯二甲酰亚胺与9-甲基吲哚啉-2-硫酮可以顺利反应，以较高的产率和高对映选择性(最高达98％ ee)得到了结构多样的3,4-二氢硫咔唑-2酮衍生物。

关键词： 喹唑啉-2   有机合成   二氧化碳   环化反应  

摘要： 二氧化碳不仅是温室气体的主要成分，同时也是一种可再生的C1资源，具有廉价易得、无毒、不可燃等优点。因此，将二氧化碳替代化石燃料通过构建C-N键、C-O键和C-C键的方式转化为高附加值的化学品和能源产品，符合“绿色化学”和“可持续发展”的要求，达到“变废为宝”的目的。喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮和环状碳酸酯是二氧化碳高效构建C-N键和C-O键的代表性产物。其中喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮结构单元由于其出色的生物、医药活性而被广泛应用。邻氨基苯腈与二氧化碳的羧化环化反应是制备喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮的有效途径，目前适用于该反应的催化体系主要是碱性化合物，存在催化剂用量大、回收困难、制备复杂、催化效率不高等缺点。作为典型的碱性氨基酸，精氨酸具有廉价易得、热稳定性高、生物相容性和降解性好等特点，其分子中官能团丰富，广泛用于催化各类反应。因此，结合精氨酸和季鏻盐离子液体的优点，我们设计合成了精氨酸季鏻盐离子液体（[TBP][Arg]），该氨基酸季鏻盐离子液体具有粘度小、稳定性高、生物降解性好、环境友好、毒性小、性质可调、便于功能化、便于磷核磁共振技术检测等优点。　　本研究发现该精氨酸季鏻盐离子液体可以同时活化底物邻氨基苯腈与二氧化碳，在无外加有机溶剂，8.5 MPaCO2,100oC,12 h的条件下可以高效地催化邻氨基苯腈与二氧化碳羧化环化反应的进行，以87％～96%的高收率获得产物喹唑啉-2,4(1H,3H)-二酮。催化剂用量较小（10 mol%）、底物适用面广、催化剂回收简便，循环使用多次催化效率没有明显降低。该催化体系代表了一种资源化利用二氧化碳制备高附加值化学品的绿色途径。环状碳酸酯是一类性质稳定、低毒性、高沸点、非质子的极性有机溶剂，可用作锂离子电池的电解液、燃料添加剂等，同时也可以作为原料参加各种环化、羰基化和酯交换反应等。由于环状碳酸酯应用广泛，因此其合成方法一直是研究热点。环氧化物与二氧化碳的环加成反应是已经工业化50多年的环状碳酸酯的制备方法。金属-salen配合物是催化该反应的有效催化剂。常规的双组份金属-salen配合物催化体系往往需要添加助催化剂n-Bu4NBr，遗憾的是这类季铵盐型助催化剂在高温下会因发生retro-Menschutkin反应而分解。而单组份催化体系因为催化位点较少，往往需要较高的反应温度和二氧化碳压力。因此，基于“Lewis酸-碱活化原理”，我们发展了单组份双功能化多催化位点的Zn-salen配合物 Zn(salC2NH2Am)来催化该反应。该单组份催化体系可以通过氢键和 Lewis酸性中心来同时活化环氧化物，仅使用0.5mol%的催化剂用量，在100oC，16 h，0.1 MPa的条件下就可以以当量的收率将一系列的环氧化物转化为环状碳酸酯，并且可以避免双组分体系中助催化剂n-Bu4NBr发生retro-Menschutkin反应。该催化剂制备简便、在较小用量的条件下仍然具有优良的催化活性，工业应用前景广泛。

关键词： 固体酸   水介质   石墨烯氧化物   介孔酚醛树脂   果糖   5-羟甲基糠醛   甲醛   普林斯反应  

摘要： 酸催化过程在大宗化学品、精细化学品和药物中间体生产中占有重要的地位。均相酸催化剂普遍存在污染严重、设备腐蚀以及产物分离难等缺陷,对人类环境造成极大的负面影响。固体酸催化剂由于易于分离回收,可重复利用和环境友好的特点已经被广泛应用于众多化学合成。此外,利用无毒无害的水作为清洁溶剂代替有毒、易燃、易挥发的有机溶剂也是近年来的研究热点。然后,水极易使固体催化剂的活性中心中毒或分解而失活。因此,设计合成耐水性高效固体酸催化剂对于发展绿色化学过程具有重要的意义。本文制备了一系列成本低廉和简单易得的石墨烯氧化物或介孔酚醛树脂基酸催化剂,应用于水介质中果糖转化和甲醛高值化反应,取得了良好效果。具体研究内容如下:(1)通过Hummers法制得单层或几层的氧化石墨烯,利用其存在的大量羧酸基团催化果糖转化至高附加值5-羟甲基糠醛。结果显示,在水/仲丁基苯酚两相体系中,氧化石墨烯催化剂可在两小时内获得74%的5-羟甲基糠醛得率。控制实验证明其良好的活性可归因于减少的空间位阻。此外,氧化石墨烯还可重复使用多次,具有一定的稳定性。(2)采用溶剂挥发自组装法合成有序介孔酚醛树脂,采用氯磺酸处理可一步转化骨架中的苯基至苯磺酸基团,获得苯磺酸功能化介孔酚醛树脂。该材料依然保持大比表面积,有序孔径和高孔体积。选用价格低廉和来源广泛的一碳分子甲醛参与的Prins反应作为探针,结果表明,在纯水介质中,磺酸功能化介孔酚醛树脂可高选择性催化制得1,3-二氧六环衍生物。吸附实验显示该材料可有效吸附亲水性甲醛和疏水性烯烃,有效克服了传质限制,从而获得优异的催化活性。同时,该催化剂可重复使用多次没有明显失活,这是由于苯磺酸基团存在于介孔载体骨架中,可抑制活性位点脱落。(3)利用上一章节制得的苯磺酸功能化介孔酚醛树脂通过离子交换获得苯磺酸钠功能化介孔酚醛树脂,与三氟甲基磺酸镱络合,制得介孔镱路易斯酸催化剂。络合三氟甲基磺酸镱后的催化剂仍然具有良好的有序性和较大的比表面积。该催化剂应用于甲醛和烯烃参与的Prins反应,显示出与质子酸不同的催化模式,可选择性催化合成高烯丙醇产物。

关键词： 萘酰亚胺   多胺缀合物   有机合成   DNA   光谱学研究  

摘要： 目的:为探求新颖的、选择性效果更加明显的萘酰亚胺系列的抗肿瘤药物;探索萘酰亚胺类衍生物与DNA大分子的作用模式。方法:按设计的路线已有11个新的目标化合物合成;根据文献调研设计萘酰亚胺衍生物和DNA进行光谱学研究。结果:进行光谱学研究的样品化合物和DNA光谱学图谱及所得荧光数据显示:样品化合物可以嵌入进大分子DNA的碱基对之间,根据紫外数据发现,随着DNA含量的增加,体系的吸光强度除个别外(2)逐渐减小且发生红移现象,初步说明样品化合物和大分子DNA之间结合的方式是嵌入,并且引起DNA构象改变。样品化合物与大分子DNA的直接作用所得的荧光图谱和数据说明,除4因具硝基无法测得荧光外,其他样品化合物荧光均随DNA含量增加出现变化,说明样品化合物与DNA发生结合。通过样品化合物和DNA-EB复合物的荧光图谱及数据可知,随样品化合物的含量不断增加,体系的荧光强度随之降低说明样品化合物形成了比DNA-EB复合物更加稳定的复合物,说明样品化合物是DNA的嵌入剂。样品化合物和DNA及DNA-EB复合物的变温试验说明了样品化合物和DNA及DNA-EB之间造成的荧光淬灭的现象是以静态淬灭为主,并且其结合方式是以氢键为作用力的扦插结合,且存在取代基效应。通过离子(I-、Na+)的荧光试验发现,从其他方面说明了样品化合物嵌入了DNA,并且存在取代基效应。结论:(1)根据设计路线合成了 11个新的目标化合物。(2)萘酰亚胺-多胺衍生物与DNA的光谱学研究发现:萘酰亚胺-多胺衍生物是DNA的嵌入剂,可以嵌入DNA并能引起DNA的构象发生改变,而且存在芳香环取代基效应。

关键词： 氮杂环卡宾   有机合成   脱氢偶联   氧化还原  

摘要： 本文研究了氮杂环卡宾NHC催化的硅烷与水的脱氢偶联以及Cs2CO3催化的硅烷还原羰基化合物的反应，主要内容包括：⑴氮杂环卡宾(NHC)可以高效地催化水与硅烷的脱氢偶联反应，研究表明NHCs的空间位阻对催化反应也有较大的影响。氮杂环卡宾1,3-二异丙基-4，5-二甲基咪唑-2-叶立德(IiPr)可以高效的催化硅烷与水的脱氢偶联反应，并且通过改变底物三级硅烷、二级硅烷或者一级硅烷结构可选择性地得到单一偶联产物，包括二级硅烷水解得到的四聚硅氧烷等、一级硅烷水解得到的倍半硅氧烷Silsesquioxane等。初步机理研究表明氮杂环卡宾很可能在一定程度上起到活化硅氢键的作用而使硅氢化物发生寡聚，从而得到不同结构的硅氧烷化合物。⑵研究了Cs2CO3催化硅烷还原 DMF形成硅氧烷并释放出三甲胺的反应，在室温条件下催化剂Cs2CO3用量在0.1-0.5 mol％，能使硅烷发生100%氧化。该反应历程可能是[CO32-]离子起到活化硅氢键的作用。