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关键词： 高考考点   有机合成   高考化学试题   化学知识   学科素养   考生  

摘要： 高考化学试题中,有机合成与推断问题一直是高考的热点和重点,该类试题具有较大的综合性,能够较好地考查考生有机化学知识的掌握程度,进而能够考查考生的化学学科素养,为使广大考生更好地熟悉该高考的特点,

关键词： 有机合成   思维   催化裂化   卤代烃   官能团   H2O   浓硫酸   溶液  

摘要： 一、官能团的引入和转换 1．C=C的形成：（1）一元卤代烃在强碱的醇溶液中消去HX；（2）醇在浓硫酸存在的条件下消去H2O；（3）炔烃加氢；（4）烷烃的热裂解和催化裂化．

关键词： 光动力抗菌   卟啉光敏剂   有机合成   酚红修饰  

摘要： 光动力疗法中研究最多的光敏剂是卟啉类分子，这类光敏剂的光动力活性主要依赖于单重态氧(1O2)。1O2是高反应性的物种，在生物组织中的寿命很短，扩散半径有限，因此提高光敏剂与1O2靶分子的亲和力对于提高光敏剂的光动力活性非常重要。研究表明，1O2在生物体内的主要靶分子是蛋白质，因此提高卟啉类光敏剂对蛋白质的结合能力有助于提高其光动力活性。另一方面，血清白蛋白是体内含量最丰富的循环蛋白质，能够在病灶区域富集，因此常被用作PDT光敏剂的载体，可见提高光敏剂与蛋白质的结合能力有利于提高对肿瘤组织的靶向性。研究光敏剂与蛋白质的结合能力及其对蛋白质的光断裂活性，对于新型卟啉类光敏剂的设计具有重要的指导意义。基于光敏剂对蛋白质亲和力的重要性，我们设计合成了一系列卟啉类化合物作为蛋白质的光断裂试剂，深入研究了它们的光动力活性，主要结果如下：\n ⑴设计合成了酚红修饰的卟啉类光敏剂R-TPP，利用酚红对牛血清白蛋白BSA的亲和力增强卟啉类光敏剂对BSA的结合能力。通过与母体化合物Br-TPP的对比，我们发现酚红基团的引入，一方面能够增强光敏剂与蛋白质的结合能力，提高1O2的有效性，另一方面，酚红基团赋予卟啉分子两亲性的特征，降低了卟啉在水溶液中的聚集程度，使得卟啉能够更有效的产生1O2。因此，R-TPP是一种有效的蛋白质光断裂试剂；\n ⑵设计合成了两种结构十分类似的卟啉-绕丹宁二元化合物：RhD-TPP和RhDCOOH-TPP，它们在有机溶剂中具有相似的吸收光谱和荧光光谱以及荧光和1O2量子产率。光照下，RhD-TPP几乎不断裂BSA，而RhDCOOH-TPP却能有效断裂BSA。RhDCOOH-TPP中存在一个羧酸基团，因而使RhDCOOH-TPP的亲水性强于RhD-TPP。实验结果表明，正是亲水性上的差异，导致两化合物与BSA结合后1O2产生能力明显不同，进而造成两者在蛋白质光断裂活性上的显著差异。光动力疗法不仅是临床上治疗癌症的新方法，近年来在抗菌领域也有广泛的研究。光动力抗菌化学疗法(PACT)不易产生耐药性，是非常有前景的抗菌方法。革兰氏阴性菌带有大量负电荷的特殊外膜结构使其对PACT不敏感，通常只有带有一定正电荷的光敏剂才有较好的抗菌活性。在本论文中，我们选用天然的生理pH条件下带有正电荷的蛋白质-细胞色素c作为卟啉光敏剂的载体，利用细胞色素c的正电荷增强卟啉光敏剂对革兰氏阴性菌-大肠杆菌的光动力灭活能力：\n ⑶细胞色素c是一种含有血红素的天然蛋白质，室温下与HF-吡啶络合物反应可以在不影响蛋白质结构的前提下将血红素中的铁脱除，得到去铁细胞色素c。去铁细胞色素c的1O2产生能力得到恢复。TEM、Confocal及Zeta电势实验均证明去铁细胞色素c可以与大肠杆菌的外膜通过静电相互作用结合。抗菌实验表明，去铁细胞色素c在10μM时经75min可见光光照，能够使大肠杆菌的存活率降低5.9个数量级，是一种十分有效的光动力抗菌药物。这一工作也证明了利用天然的带正电荷的蛋白质作为PACT光敏剂载体的应用潜力。

关键词： 薯蓣皂素   熊果酸   衍生物   有机合成   生物活性  

摘要： 薯蓣皂素(1)和熊果酸(2)都是来源丰富，廉价易得，且具有广泛生物活性的天然产物。结构新颖的薯蓣皂素和熊果酸衍生物的合成，对于高活性衍生物的发现以及进一步转化等都具有重要意义。\n 本文以薯蓣皂素为原料，通过乙酰化、烯丙位氧化、乙酸分子脱除、DDQ氧化、烯醇酯化或碱性水解等反应得到一系列AB环含有多个双键或羰基的薯蓣皂素衍生物。在烯丙位氧化反应中，采用PCC和适量的TBHP均得到α，β-不饱和酮化合物4。当采用过量的TBHP时，则高产率地得到△5-4，7二酮化合物5。在α，β-不饱和酮化合物4烯醇乙酰化反应中，并没有得到预期的烯醇酯化产物6。无论在酸还是碱催化下均得到了脱除一个乙酸分子的共轭双烯酮化合物7。采用DDQ对薯蓣皂素进行氧化时得到了△1，4，6-3-羰基化合物8，进一步对其进行烯醇乙酰化反应，得到了AB环含有四个双键的化合物9。对化合物9进行碱水解得到3-羰基完全烯醇化的△1，3，5，7-3-羟基化合物11。所得到的化合物经IR，MS，1H NMR和13C NMR进行了表征。\n 以熊果酸为原料，经过17-羧基甲酯化、3-羟基苯甲酰化、12(13)双键臭氧化、Br2/HBr脱氢生成α，β不饱和酮、PCC氧化或羰基烯醇酯化等反应，得到了两个C环为环己二烯结构的熊果酸衍生物17和23。对这两个化合物进行光照开环，得到了熊果酸C环开环的乙酰氧基取代三烯化合物18和25。化合物18和25在碱性条件下选择性水解得到了C环开环的二烯酮化合物20和26。化合物18、20、25和26是实现熊果酸C环开环断裂得到其AB环和DE环十氢萘手性合成子的关键中间体。在对熊果酸进行化学转化研究中，得到了一系列结构新颖的熊果酸衍生物，为新型熊果酸衍生物的合成以及生物活性筛选等提供了参考。所得到的化合物经IR，MS，1H NMR和13C NMR进行了表征。

关键词： 氰尿酸酯   有机合成   化工过程   催化反应  

摘要： 三烯丙基异氰尿酸酯是一种含三嗪环的用途广泛的交联剂。本文以三烯丙基异氰尿酸酯的合成研究为主线,主要就氰酸钠的合成、以氰酸钠为原料和以异氰尿酸三钠为原料合成三烯丙基异氰尿酸酯及三烯丙基异氰尿酸酯的高效液相色谱检测这四个方面的内容进行了详细的研究。主要内容包括：\n ⑴在氰酸钠的合成研究中,实验采用液固法对氰酸钠的合成工艺进行了优化,确定了最佳优化工艺条件为:以N,N-二甲基甲酰胺和甲苯为溶剂,原料物质的量之比为n(尿素):n(碳酸钠)=2.6,溶剂用量为m(原料):m(DMF):m(甲苯)=1:5:1,反应时间是13 h,反应温度是140℃。在最优工艺条件下制得的产品纯度可达93%,收率达89%,产物的结构用红外光谱进行了确证。\n ⑵在三烯丙基异氰尿酸酯的合成中,分别研究了以氰酸钠、氯丙烯为原料和以异氰尿酸三钠、氯丙烯为原料合成三烯丙基异氰尿酸酯的工艺条件,并对产品进行了表征。以氰酸钠和氯丙烯为原料合成三烯丙基异氰尿酸酯的较佳工艺条件为:以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,以三乙胺为催化剂,催化剂用量(相对于氰酸钠)为0.6%～0.8%,除水方式采用减压蒸馏反应混合物蒸掉前馏分,反应温度100～120℃,反应时间20 h,氯丙烯采用滴加的方式加入到反应体系中。用该方法合成的产品纯度是76%,收率是53%。以异氰尿酸三钠和氯丙烯为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,以三乙胺为催化剂合成三烯丙基异氰尿酸酯的较佳工艺条件为:原料的物质的量之比n(氯丙烯):n(异氰尿酸三钠)=7,三乙胺用量(相对于异氰尿酸三钠)为0.5%,反应温度80℃,反应时间15 h,溶剂用量(相对于总投料量)为2～3。产品纯度为92%,收率为88%。对合成出的产物进行红外光谱表征,显示合成产物的红外光谱与三烯丙基异氰尿酸酯的标准谱图相似。\n ⑶建立了用高效液相色谱法测定三烯丙基异氰尿酸酯纯度的分析方法。最佳色谱条件为:色谱柱是ultmate-C18柱(250 mm×4.6 mm,5μm),流动相为甲醇-0.1 mol/L磷酸盐缓冲溶液(磷酸调至pH为3.0)(60:40),检测波长为210 nm,流动相流速为1.0mL/min,进样量为20μL。

关键词： 硼基苯炔   有机合成   环加成反应   丙二烯酰胺   环状二烯体  

摘要： Diels-Alder(DA)反应是有机合成中最重要的环加成反应，也可以说是最重要的周环反应。这种[4+2]的环加成反应是由共轭二烯体(dienes)与亲双烯体(dienophiles)反应，得到不饱和的六元环状化合物。DA反应可以用来合成天然产物、药物以及新型聚合物，而这些物质用其他合成方法可能很难得到或是根本不可能实现。因此，DA反应在有机合成中所具有的重要性一直受到化学家们的青睐。近年来，DA反应的区域选择性和立体选择性问题也一直成为该领域研究的热点。\n 要深入理解DA反应的选择性则必须要了解该反应的机理。虽然很多化学家对DA反应的机理及选择性问题已经做了大量的研究并取得了丰硕的成果，然而不同DA反应体系，其反应机理以及影响选择性的因素存在非常大的区别。本论文的一个重要工作就是利用密度泛函理论(DFT)方法系统地研究了3-硼基苯炔与取代呋喃发生高区域选择性DA反应的机理，并解释了该反应具有高选择性的原因。\n 本论文前两章是文章背景知识的概述，第一章从DA反应的机理、区域选择性和立体选择性以及近年来DA反应的应用前景等方面对DA反应进行了简要的概述。第二章为理论方法简介，分别从量子化学的诞生、发展到应用，以及密度泛函理论和过度态理论等方面进行了介绍。\n 第三章对3-硼基苯炔与取代呋喃发生高区域选择性的DA反应进行了系统的研究。本章采用B3LYP/6-31G(d)方法对反应物的结构和过渡态结构进行了优化，计算所得到的反应选择性与实验结果非常一致。本章从3-硼基苯炔和呋喃的电子结构分布(NBO电荷分析)、反应的过渡态结构、反应活化能、扭曲能和相互作用能等方面对该。DA反应进行了分析，结果表明该DA反应的高区域选择性主要是由呋喃上的氢与苯炔硼取代基上的氧之间的弱氢键相互作用决定的。此外，我们还发现，反应扭曲能是决定该反应选择性的内在因素。3-硼基苯炔与取代呋喃的DA反应扭曲能与反应活化能具有很好的线性关系(△E≠=0.9082△Edis≠-6.0042，R2=0.8191)，扭曲能越小，过渡态结构越接近反应物，反应活化能越低。\n 第四章对通过丙二烯酰胺合成Diels-Alder反应底物--环状手性酰胺基二烯体的过程中发生氢迁移反应的机理进行了研究。利用密度泛函理论(DFT)方法分别研究了1，3-H-1，5-H和1，3-H-1，7-H迁移的反应机理，从反应活化能、过渡态结构等方面系统研究了该迁移反应，并很好的解释了1，3-H-1，7-H迁移中存在的选择性问题。\n 综上所述，本论文利用精确地密度泛函方法对最近DA反应领域内广受关注的两个反应的机理及选择性进行了系统的研究，很好的解释了这两个反应的选择性问题。本论文所得到的研究结果对理解这两个反应具有重要意义，为该反应在有机合成中更为广泛和高效的应用提供了理论指导。

关键词： 二氧化碳   过渡金属催化剂   活化作用   生理活性   有机合成  

摘要： 二氧化碳是通过燃烧或呼吸产生的最终产物，其中碳具有最高价态正四价，因而二氧化碳极为稳定，其活化具有相当大的挑战性。尽管困难较大，但由于自然界中和工业生产中都有大量的二氧化碳，再加上其价廉、无毒、可再生等优点，以及相应的排放带来的环境问题，二氧化碳作为最具吸引力的C1合成子之一引起人们的广泛关注。我的工作就是设计和发展联烯、炔烃及其衍生物在过渡金属催化剂的作用下实现对二氧化碳的活化并将其转化成具有生理活性或在有机合成中有用的分子。主要包括以下五部分：\n 第一部分：镍催化的炔烃及其衍生物与二氧化碳的氢羧化和烷基羧化反应\n 1.首次实现了非常高效的零价镍催化简单炔烃与二氧化碳的氢羧化反应立体专一地合成(E)-α，β-二取代丙烯酸的方法。对于一端为芳基，一端为叔丁基的炔烃可以以专一的区域选择性得到产物。而对于1－苯基丙炔，该反应的区域选择性只有中等。通过实验我们证实了该反应是炔烃在镍的作用下发生氢锌化，生成烯基锌中间体，烯基锌中间体再与Aresta络合物通过金属交换与还原消除得到产物并再生零价镍完成催化循环。\n 2.在实现了简单炔烃的氢羧化反应并阐明了该反应的机理之后，我们通过在炔烃中引入氨基--即利用2－炔基苯胺或高炔丙胺，则可以高区域与立体选择地得到氢羧化产物。该产物在EDCI的作用下可以方便高效地转化成具有良好生理活性的氧化吲哚或(E)-α-亚烷基-γ-丁内酰胺。\n 3.我们发展了非常实用的由高炔丙醇合成具有良好生理活性的(E)-α-亚烷基-γ-丁内酯的方法。在镍(0)的催化下高炔丙醇与二乙基锌、CO2高区域与立体选择性地发生氢羧化反应之后再经过内酯化就可以得到内酯产物。该反应可以高效地合成单环和并环内酯，高炔丙醇的手性中心在反应中完全保持，利用该方法可以合成高光学活性的γ-丁内酯。该催化体系具有催化活性高(催化剂用量只需要1 mol%)，官能团兼容性好，反应条件温和等特点。利用该方法，我们首次完成了天然产物(±)-Heteroplexisolide E的全合成。\n 4.在炔烃氢羧化反应的基础上我们还首次实现了高区域与立体选择性的镍催化的高炔丙醇与二甲基锌、CO2的甲基羧化反应。利用该方法可以合成双键外侧含有甲基的(E)-α-亚烷基-γ-丁内酯。利用相同的策略可以合成苯并呋喃酮与具有苯并六元内酯环结构的3－异色酮类化合物。\n 5.乙基羧化反应与甲基羧化反应的不同在于乙基镍物种极易发生β-氢消除反应得到氢羧化产物，而难以得到直接还原消除的乙基羧化产物。经过条筛选，我们初步实现了极具挑战性的乙基羧化反应(Et：H=68:19)。\n 第二部分：铜催化的2－炔基苯胺的反式亲核金属化羧基化反应研究\n 首次实现了醋酸铜催化的2－炔基苯胺在ZnMe2与CsF的参与下的反式亲核金属化羧基化反应来合成吲哚-3－羧酸和吲哚并二氢吡喃酮类化合物。通过机理的研究，反应中产生的中间体中的金属物种为Cu，Zn和Cs的复合物，而F-能够起到活化二氧化碳的作用。\n 第三部分：基于2，3－联烯醇的金属碳化和二氧化碳的2(5H)－呋喃酮类化合物的合成研究\n 我们发展了从2，3－联烯醇、格氏试剂与二氧化碳出发合成2(5H)-呋喃酮化合物的简单方法。经过研究，我们发现该反应的格氏试剂具有很强的卤离子效应：在氯代格氏试剂作用下的收率远大于溴代格氏试剂。利用光学活性的2，3－联烯醇可以合成高光学活性的2(5H)-呋喃酮化合物。\n 第四部分：基于2，3-联烯胺和二氧化碳的噁唑烷酮的合成研究\n 发展了通过2，3－联烯胺在Pd(0)催化下与有机碘化物、二氧化碳偶联环化高效合成烯基噁唑烷酮的方法。该方法具有非常好的官能团兼容性。\n 第五部分：钯催化的2－(2，3－丁二烯基氨基)乙醇与有机卤化物的偶联环化反应\n 利用2-(2，3－丁二烯基氨基)乙醇在零价钯的催化下可以与有机碘代物偶联环化高效地构建吗啉类化合物。应用Trost配体(R，R)-DACH-phenyl Trost ligand可以以良好的对映选择性得到光学活性的2－烯基吗啉。

关键词： 甲基丙二酸   有机合成   双齿氮配体   加成反应  

摘要： 本文以手性氨基醇为手性源,合成了10种二甲基丙二酸衍生的手性双齿氮配体以及4种阳离子钳形铂化合物,对所合成的化合物进行了结构确证,并进一步考察了手性双齿氮配体在反式硝基烯烃和吲哚的不对称傅克烷基化反应及1.3-二羰基化合物和反式硝基烯烃的不对称迈克尔加成反应中的应用。主要内容如下：\n ⑴二甲基丙二酸衍生的手性双齿氮配体的合成与表征。以二甲基丙二酸为起始原料,与氯化亚砜反应得到二甲基丙二酰氯,再与两倍量手性氨基醇反应得到双酰胺基醇,双酰胺基醇在氯化亚砜中加热回流发生氯化作用,蒸出氯化亚砜不经分离直接和伯胺搅拌反应24 h之后,加入质量分数为15%的NaOH溶液搅拌数小时,得到1与2的混合物,1与2在NaOH存在条件下于THF-CH3OH中加热回流得到二甲基丙二酸衍生的手性双齿氮配体1a-j(Scheme1)。化合物1a-j均为新化合物,并通过MS、HRMS、IR、1H NMR、13C NMR、HSQC等手段进行了表征。\n ⑵手性双齿氮配体在不对称傅克烷基化反应中的应用。以反式硝基苯乙烯和吲哚的反应为模板反应,对反应条件进行了优化。优化了的反应条件为:以12 mol%1a和10 mol%Cu(OTf)2为催化剂,甲苯为反应溶剂,N2氛围下,吲哚与反式硝基苯乙烯5:1室温反应48 h,在此条件下能够达到99%的收率和85%的ee值。在上述优化条件下对底物进行了拓展(Scheme2),取得了较好的催化效果,最高能达到98%的收率和88%的ee值,重结晶后ee值高达96%。\n ⑶手性双齿氮配体在不对称迈克尔加成反应中的应用。以丙二酸二甲酯和反式硝基苯乙烯的反应为模板反应,对反应条件进行了优化。优化了的反应条件为:以12 mol%1a和10 mol%NiBr2为催化剂,甲苯为反应溶剂,丙二酸二甲酯与反式硝基苯乙烯2:1,N2氛围下反应48 h,在此条件下能够达到86%的收率和80%的ee值。在上述优化条件下对底物进行了拓展(Scheme3),取得了良好的催化效果,最好得到94%的收率和81%的ee值。\n ⑷阳离子钳形铂化合物的合成与表征。按照实验室已知的方法合成手性咪唑啉配体,以氯亚铂酸钾为铂源,通过直接金属化的方法得到NCN钳形铂氯化合物。钳形铂氯化合物在TlOTf存在下和水作用,得到阳离子钳形铂水化合物4a-b;钳形铂氯化合物在AgOTf存在下和吡啶反应,得到阳离子钳形铂吡啶化合物5b-c(Scheme4)。化合物3a,4a-b,5b-c均为新化合物,并通过MS、HRMS、IR、1H NMR、13C NMR、元素分析等手段进行了表征。初步尝试了阳离子钳形铂化合物在反式硝基苯乙烯和吲哚的不对称傅克烷基化反应中的应用,最高取得了80%的收率和60%的ee值。

关键词： 酰胺化合物   有机合成   氧化脱氢   胺化反应  

摘要： 本文对PhIO促进的胺化反应及Koser试剂在氧化脱氢反应中的应用进行了探讨。亚碘酰苯(PhIO)配合催化量的高氯酸锌[Zn(ClO4)2·6H2O]，在室温条件下能够高效地将β-二羰基化合物转化为相应的α位对甲苯磺酰胺化的产品。该体系不仅反应条件温和，而且操作简便，适用底物范围也较为广泛，其中包括β-酮酸酯，β-酮酰胺以及β-二酮在内的1，3-二羰基化合物均能够高效地转化为相应的α位酰胺化产品。Koser试剂[PhI(OH)OTs，HTIB]在无任何催化剂存在的条件下，以1，4-二氧六环作为反应溶剂，在室温条件下能够很好的实现β-二羰基化合物的氧化脱氢反应。该体系操作简便，反应条件温和，针对不同取代基的环状β-二羰基化合物均能够以较好的收率得到相应的氧化脱氢产品，从而在原底物分子中一次性构建两个不饱和双键。

关键词： 环加成反应   乙炔基环丙烷酮   生物活性   天然产物   有机合成  

摘要： 新药的创制通常是以天然产物为先导来开发研制的。生物活性良好的天然产物往往在结构上具有相似性，例如，具有相同的活性官能团，或者是骨架结构类似等。结构新颖的oxa-[n.2.1]和oxa/aza-[n.3.1]桥环骨架就广泛存在于天然产物中。但是，因为这类化合物的骨架复杂多样，鲜有高效的构筑方法，如何高效的构筑桥环[n.2.1]/[n.3.1]骨架逐渐成为有机合成中的热点，环加成反应就是构筑桥环化合物的方法之一。\n 环加成反应是一类具有高成键率、良好原子经济性、优秀立体选择性的化学反应。用于构筑桥环骨架的环加成反应，主要包括呋喃和吡咯的[4+n]反应、环状羰基叶立德和环状甲亚胺叶立德的[3+2]反应、其他[m+n]反应、环丙烷的分子内环加成反应。\n 乙炔基环丙烷酮是一类新型的三碳合成子，它参与的反应越来越受到化学工作者的重视。它的反应涵盖了开环反应、重排反应、环加成反应三种类型，已经有很多课题组对其反应进行了报道。\n 我们首次发展了一种：在Lewis Acid调控下，碳氧或碳氮双键区域选择性地与乙炔基环丙烷酮发生分子内[4+2]或[3+2]交叉偶极环加成反应，构筑oxa-[n.2.1]和oxa/aza-[n.3.1]桥环骨架，并将该方法应用到天然产物Furanether B的全合成中。