多组分反应合成含氮杂环化合物

论文摘要

由于杂环类有机分子的出现，才呈现了在化学、生物医学和工业化合物的多样性。在过去的几十年中，许多实验室已经成功的建立了杂环结构-活性关系（SAR）的设计与研究。同时，多样性导向合成（DOS）仍然在有机合成和化学生物界是一个重要领域，而更高效的多组分串联反应（MDRS）也被应用在合成一系列杂环和功能杂多环上。MDRS是一个用“一锅”反应快速高效合成杂环化合物的方法，特别是一些含有多种复杂结构的化合物。这样可以大大减少化学废物、原料成本、能源和人力。此外，也使得反应时间缩短很多。本文综述了近年来五、六、七元杂环骨架以及多环状含氮衍生物反应的进展，并在此基础上开展了合成含氮杂环化合物的新方法。在当今要求可持续发展的化学中，对于有机化学家来讲发展并合成出具有高度选择性的多样性和生态兼顾的化合物是一个巨大的挑战。而多元反应（MCRS）无疑是一种近乎完美的途径。本文分成四部分来研究各种含氮杂环化合物的合成方法及性质，同时采用IR、1H NMR、13C NMR等对大部分化合物进行了结构表征。首先，吲哚和吲哚片段是许多天然具有生物活性产物中非常重要的一类杂环化合物，特别是3位取代的吲哚和螺环类杂环衍生物表现出了更高的生物活性。一些取代2-氨基-4H-吡喃的六元杂环也具有极其重要的作用，比如具有抗癌、抗菌的活性，可用作合成血液的抗凝剂华法林和他克林的类似物（胆碱酯酶抑制剂）。我们以靛红、丙二腈和双甲酮为原料在六次甲基四胺为催化剂水做溶剂的条件下成功合成了螺氧代吲哚类衍生物。其次，使用聚乙二醇作为有机合成中的反应介质引起了人们极大的关注，无论从环境保护，经济效益还是安全系数来讲都有很大优势。聚乙二醇具有无毒、价格低廉、非挥发性及热稳定性等特点，并且可以生物降解达到环保的目的。此外还可以使各种反应在较温和的条件下进行，如偶合、加成、取代、缩合、氧化、还原和多组分反应。这也促使我们的兴趣引到这上面来。我们发现以靛红、丙二腈或氰酯和邻苯二甲酰肼为原料，氯化镍为催化剂，聚乙二醇600为溶剂可以高效简便地合成吡唑螺环类衍生物。第三，1,2-二氢喹唑啉类化合物具有很大的药理学价值，它可以用作一氧化氮合酶（NOS）抑制剂或抗炎制剂。我们发现用糖或糖醇、柠檬酸或尿素和无机盐在加热到70oC时可以形成稳定的熔融盐，并且可以持续的作为反应介质。我们用2-氨基苯甲酮、靛红或1,2-二酮的衍生物和醋酸铵为原料，在这些低熔点的熔融盐中合成了预期的1,2-二氢喹唑啉类化合物。第四，嘧啶类化合物大量存在于许多天然产物中，同样也是药物分子重要的组成部分。本文我们以2-氨基苯甲酮类衍生物、醛和醋酸铵为原料，同样是在生物制剂的熔融盐下成功的合成了嘧啶类化合物。如上所述的四类含氮杂环的化合物都是具有代表性的重要物质，因此研究合成含氮原子的杂环化合物有很大意义。本课题在前人研究的基础上利用多组分反应在各种溶剂如：水、聚乙二醇600以及生物制剂的熔融盐中，使用价格低廉易得的催化剂高效的合成出了所需物质，并且本文的合成方法反应时间短、效率高、操作简单可行、适用范围广，条件温和无污染，这将更好更快地促进有机合成化学的发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 导言
• 1.2 多元杂环反应
• 1.2.1 五元杂环
• 1.2.2 六元杂环
• 1.2.2.1 六元单氮杂环
• 1.2.2.2 六元双氮、三氮杂环
• 1.2.3 七元杂环
• 1.3 工作设想
• 第二章 螺氧代吲哚衍生物的合成
• 2.1 引言
• 2.1.1 螺氧代吲哚衍生物的应用
• 2.1.2 螺氧代吲哚衍生物的合成
• 2.2 结果和讨论
• 2.2.1 反应条件的选择
• 2.2.2 反应的适用范围
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 仪器和试剂
• 2.3.2 操作步骤
• 2.3.3 部分产物的表征
• 2.4 结论
• 第三章 吡唑衍生物的合成
• 3.1 引言
• 3.1.1 吡唑化合物的应用
• 3.1.2 吡唑化合物的合成
• 3.2 结果和讨论
• 3.2.1 反应条件的选择
• 3.2.2 反应的适用范围
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 仪器和试剂
• 3.3.2 操作步骤
• 3.3.3 部分产品结构表征
• 3.4 结论
• 第四章 喹唑啉衍生物的合成
• 4.1 导言
• 4.1.1 喹唑啉化合物的应用
• 4.1.2 喹唑啉化合物的特性
• 4.2 结果和讨论
• 4.2.1 反应条件的选择
• 4.2.2 适用范围
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 仪器和试剂
• 4.3.2 操作步骤
• 4.3.3 部分产品结构表征
• 4.4 结论
• 第五章 嘧啶及其衍生物的合成新方法
• 5.1 引言
• 5.1.1 嘧啶化合物的应用
• 5.1.2 嘧啶化合物的合成
• 5.2 结果和讨论
• 5.2.1 反应条件的选择
• 5.2.2 反应的适用范围
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 仪器和试剂
• 5.3.2 操作步骤
• 5.3.3 部分产品的结构表征
• 5.4 结论
• 第六章 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在的不足
• 参考文献
• 附图
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文