Click反应合成1，4-取代-1，2，3-三氮唑类β-环糊精衍生物

论文摘要

环糊精（CDs）作为典型的有机主体化合物，受到了广泛的关注。它是由6-13个D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键首尾相连而成的一类环状低聚麦芽糖。环糊精能够和疏水性客体分子形成包合物，起到增溶、包装和运输生物活性分子的作用，作为一种载体应用潜力巨大。环糊精衍生物不仅能够改善主体对客体分子的包合配位能力，而且能使分子选择性变得更好。Click反应是指利用易得的原料低成本、快速地合成新化合物的一套实用的合成方法。目前，最引人注目的click反应是一价铜催化的Huisgen-1,3-偶极环加成反应，即叠氮化合物和带炔基的化合物生成含有芳香和非芳香五元1,4-取代-1,2,3-三氮唑杂环的化合物。1,2,3-三氮唑是重要的氮杂环化合物，已广泛应用于材料科学、药物合成、生物缀合等领域。它具有广泛的生理活性，如除草、抗菌、抗过敏、杀菌和抗艾滋病毒等。把一价铜催化的Huisgen-1,3-偶极环加成反应应用于环糊精的修饰中，为高效合成环糊精衍生物开辟了一条崭新的途径。通过查阅大量相关文献，总结前人的研究成果，设计合适的合成路线，首次制备出一系列的1,4-取代-1,2,3-三氮唑类β-环糊精衍生物。整个实验过程共经过四步，合成出23个化合物，其中10个未见文献报道。1、以易得的β-环糊精为原料，合成出了单-6-O-对甲苯磺酰基-β-环糊精。在对几种不同溶剂体系下反应的方法进行对比之后，选择了用水相合成的方法。发现反应温度、对甲苯磺酰氯的投放量、碱的使用量和反应时间是反应成败的关键。通过对反应条件的优化，提高了产率。2、以单-6-O-对甲苯磺酰基-β-环糊精为中间体，通过亲核取代反应合成出单-6-叠氮基-β-环糊精。在产品的分离过程中没有采用传统的柱层析分离方法，而是直接使用蒸馏水重结晶，可以去除产品中未反应的叠氮化钠。3、用苯酚类衍生物和溴代丙炔在碱性条件下发生反应来制备苯基炔丙基醚类化合物。4、利用一价铜催化的Huisgen-1,3-偶极环加成反应，把三氮唑环引入到β-环糊精的结构修饰中，并对反应条件进行了优化。以五水合硫酸铜/抗坏血酸钠催化体系，以水/四氢呋喃为溶剂，在温度为60℃的条件下高效地合成了10个新型β-环糊精1,4-取代-1,2,3-三氮唑类衍生物。其结构通过红外光谱（IR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）和质谱（ESI-MS）进行了确认和表征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 环糊精
• 1.1.1 环糊精简介
• 1.1.2 环糊精的发展历程
• 1.1.3 环糊精的结构
• 1.1.4 环糊精的性质
• 1.1.4.1 对酸、碱和热的稳定性
• 1.1.4.2 溶解度
• 1.1.4.3 基团与键的反应活性
• 1.1.5 环糊精的分子识别
• 1.1.6 环糊精的化学修饰
• 1.1.6.1 环糊精化学修饰的目的和途径
• 1.1.6.2 环糊精酯的合成
• 1.1.6.3 环糊精醚的合成
• 1.1.6.4 去氧环糊精的合成
• 1.1.7 特殊功能化的环糊精衍生物
• 1.1.7.1 两亲性环糊精
• 1.1.7.2 桥联环糊精
• 1.1.7.3 糖基修饰环糊精
• 1.1.8 环糊精及其衍生物的应用
• 1.1.8.1 环糊精及其衍生物在医药工业中的应用
• 1.1.8.2 环糊精及其衍生物在环境保护中的应用
• 1.1.8.3 环糊精及其衍生物在食品工业中的应用
• 1.1.8.4 环糊精及其衍生物在日用化学品中的应用
• 1.2 Click Chemistry
• 1.2.1 Click Chemistry 概述
• 1.2.2 Cu（I）催化的 Huisgen-1,3-偶极环加成反应
• 1.2.3 其他金属催化的环加成反应
• 1.2.4 微波和超声波对 Huisgen 环加成反应的促进作用
• 1.2.5 1,2,3-三氮唑化合物的应用
• 1.3 论文选题的意义及设计方案
• 1.3.1 研究问题的提出
• 1.3.2 实验合成方案的设计
• 1.3.2.1 单-6-叠氮基-β-环糊精（mono-6-N3-β-CD）的合成
• 1.3.2.2 芳基醚炔类化合物的合成
• 1.3.2.3 目标化合物的合成
• 第二章 β-环糊精中间体的合成及结构表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要仪器与实验试剂
• 2.2.2 试剂前处理
• 2.2.3 单-6-O-对甲苯磺酰基-β-环糊精（mono-6-OTs-β-CD）的合成
• 2.2.4 单-6-叠氮基-β-环糊精（mono-6-N3-β-CD）的合成
• 2.2.5 单-6-氨基-β-环糊精（mono-6-NH2-β-CD）的合成
• 2.3 结构的确定
• 2.3.1 单-6-O-对甲苯磺酰基-β-环糊精的结构分析
• 2.3.2 单-6-叠氮基-β-环糊精的结构分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 单-6-O-对甲苯磺酰基-β-环糊精的合成
• 2.4.2 单-6-O-叠氮基-β-环糊精的合成
• 2.5 本章小结
• 第三章 芳基醚炔类化合物的合成及表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器
• 3.2.2 实验试剂
• 3.3 芳基醚炔类化合物的合成
• 3.3.1 对溴苯基炔丙基醚 3a 的合成
• 3.3.2 间甲苯基炔丙基醚 3b 的合成
• 3.3.3 对甲苯基炔丙基醚 3c 的合成
• 3.3.4 邻甲苯基炔丙基醚 3d 的合成
• 3.3.5 2,4-二氯苯基炔丙基醚 3e 的合成
• 3.3.6 对氯苯基炔丙基醚 3f 的合成
• 3.3.7 对硝基苯基炔丙基醚 3g 的合成
• 3.3.8 邻氯苯基炔丙基醚 3h 的合成
• 3.3.9 苯基炔丙基醚 3i 的合成
• 3.3.10 2,4-二甲苯基炔丙基醚 3j 的合成
• 3.4 目标化合物结构的确定
• 3.5 结果与讨论
• 3.6 本章小结
• 第四章 1,4-取代-1,2,3-三氮唑类 β-环糊精衍生物的合成
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验仪器与试剂
• 4.2.2 目标化合物的合成
• 4.2.2.1 目标化合物 4a 的合成
• 4.2.2.2 目标化合物 4b 的合成
• 4.2.2.3 目标化合物 4c 的合成
• 4.2.2.4 目标化合物 4d 的合成
• 4.2.2.5 目标化合物 4e 的合成
• 4.2.2.6 目标化合物 4f 的合成
• 4.2.2.7 目标化合物 4g 的合成
• 4.2.2.8 目标化合物 4h 的合成
• 4.2.2.9 目标化合物 4i 的合成
• 4.2.2.10 目标化合物 4j 的合成
• 4.3 目标化合物结构的确定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 催化剂的选择
• 4.4.2 反应条件对产率的影响
• 4.4.3 分离和提纯
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 （部分化合物的结构鉴定图谱）
• 个人简历
• 致谢