水相中的Knoevenagel缩合和无溶剂下的Biginelli缩合反应研究

论文摘要

本论文分为两部分：第一部分研究了水相中无催化剂下的Knoevenagel缩合反应,主要内容如下：研究了水相中无催化剂下各种羰基化合物与链状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应。得到了25个亚甲基丙二腈类化合物,其中8个为未见文献报道的化合物,采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征,并通过X-射线衍射解析了2种化合物的单晶结构。对水相中羰基化合物与链状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应的可能机理进行了推测。在水相中,芳香醛与活泼亚甲基化合物如丙二腈、氰基乙酸乙酯、氰基乙酰胺的缩合在室温下即能顺利进行,获得了很高的收率,而对于杂环芳醛、α,β-不饱和的醛以及脂肪醛与活泼亚甲基化合物的缩合,需在50-65℃下进行,也取得了很高的收率；对于脂肪酮、芳香酮以及二元醛与丙二腈的缩合在75-85℃下也能顺利地进行,获得中等以上的收率。反应步骤非常简单、高效和对环境友好。对水相中无催化剂下芳香醛与巴比妥酸、苯基巴比妥酸或硫代巴比妥酸的缩合反应也进行了研究。通过芳香醛与巴比妥酸、苯基巴比妥酸的缩合合成了24个5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物,其中14个为未见文献报道的化合物,采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征。在水相中,芳香醛、杂环芳醛、α,β-不饱和的醛以及对苯二甲醛与巴比妥酸的缩合以及芳环上连有供电子基的芳香醛与苯基巴比妥酸的缩合在室温下即能顺利进行,获得了很高的收率,而对于邻位连有吸电子基的芳香醛及邻苯二甲醛与巴比妥酸的缩合以及连有吸电子基的芳香醛与苯基巴比妥酸的缩合,在50-60℃下也能顺利地进行,也取得了很高的收率。芳香醛与硫代巴比妥酸在水相中无催化剂下发生了缩合和Michael加成反应,得到了双6-羟基嘧啶酮类物质和5-芳亚甲基硫代巴比妥酸类物质的混合物；通过水杨醛类物质与巴比妥酸、硫代巴比妥酸在水相中无催化剂50-90℃下的反应得到了10个未见文献报道的色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物。采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征,并通过X-射线衍射解析了1种色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物的单晶结构。对水相中双嘧啶酮类物质和色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物形成的可能机理进行了推测。为这两类物质的合成提供了简单、高效和对环境友好的方法。对超声波或微波辐射下,水相中无催化剂下芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的三组分一锅反应也进行了研究,合成了23个吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物,其中15个为未见文献报道的物质。产物的结构通过IR,1H NMR,13C NMR和元素分析表征。对水相中超声波或微波辐射下的芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的三组分一锅反应的可能机理进行了推测。在超声波下,不仅芳香醛与丙二腈、巴比妥酸的一锅反应在室温下能高收率地进行,对于α,β-不饱和的醛以及二元醛与丙二腈、巴比妥酸的一锅反应也能在室温下顺利进行,获得较高的收率。在微波辐射下,只需5-15 min,芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的一锅反应也都能高收率地进行。微波辐射法避免了传统合成法的长时间反应和中间体分离的麻烦,减少了对环境的污染。第二部分研究了无溶剂下水杨醛类物质和活泼亚甲基化合物及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应,主要内容如下：在无溶剂NaHSO4催化下通过水杨醛、活泼亚甲基化合物和尿素或硫脲的Biginelli反应,高收率地合成了10个Monastrol类物质,其中5个为未见文献报道的物质。产物的结构通过IR,1H NMR,13C NMR光谱表征,并通过X-射线衍射解析了2种Monastrol类物质的单晶结构。对于不同活泼亚甲基化合物参与的反应,形成了链状和氧桥两类Monastrol类物质,活泼亚甲基化合物分子中醇酯基的结构是决定两种Monastrol类物质结构的主要因素。对氧桥Monastrol类物质的形成过程进行了推测,还对以前报道的有争议的链状和氧桥Monastrol类产物的形成也进行了讨论。进一步研究了取代水杨醛、活泼亚甲基化合物如乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰丙酮等与尿素、苯基尿素或硫脲在NaHSO4作催化剂,无溶剂下的Biginelli反应,高收率地合成了41个未见文献报道的链状和氧桥Monastrol类物质。产物的结构通过IR,’HNMR,13C NMR光谱数据表征和元素分析确定,并通过X-射线衍射解析了1种Monastrol类物质的单晶结构。对于不同活泼亚甲基化合物、不同缩合剂参与的反应,形成了链状和氧桥Monastrol类两类物质,空间效应和电子效应是决定两种Monastrol类物质结构的主要因素。还对超声和微波辐射下,水相中乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺和芳香醛的三组分一锅反应进行了研究,合成了15个3-甲基-4-芳亚甲基-异嗯唑-5（4H）-酮衍生物,其中10个为未见文献报道的化合物。产物的结构通过元素分析、IR、1HNMR表征,并通过X-射线衍射解析了2种3-甲基-4-芳亚甲基-异噁唑-5（4H）-酮衍生物的单晶结构。对水相中乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺和芳香醛的三组分一锅反应的可能机理进行了推测。在超声波辐射或微波辐射下,参与反应的醛无论芳环上连有吸电子基或供电子基,该一锅反应都能较好地进行；对于α,β-不饱和醛,杂环芳醛以及二元芳醛与乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺的一锅反应也能顺利进行,获得中等以上的收率。该方法具有操作简单和环境友好等优点。用琼脂扩散法对合成的24个5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物和8个色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物的抑菌性能进行了测定,结果表明,5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物和色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物都有一定的抑菌作用；还测定了1种3-甲基-4-芳亚甲基-异嗯唑-5（4H）-酮衍生物的光学性质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 水相中的Knoevenagel缩合反应
• 1 绪论
• 1.1 Knoevenagel缩合反应概述
• 1.2 芳香醛与链状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应研究进展
• 1.2.1 酸碱催化下有机溶剂中的Knoevenagel缩合反应
• 1.2.2 固体碱催化的Knoevenagel缩合反应
• 1.2.3 分子筛催化的的Knoevenagel缩合反应
• 1.2.4 固相树脂催化的的Knoevenagel缩合反应
• 1.2.5 微波辐射下的Knoevenagel缩合反应
• 1.3 芳香醛与环状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应研究进展
• 1.3.1 有机溶剂中芳香醛与巴比妥酸类的Knoevenagel缩合反应
• 1.3.2 催化剂作用下的芳香醛与巴比妥酸类物质的固相缩合反应
• 1.4 水溶液中的Knoevenagel缩合反应
• 1.4.1 水溶液中芳香醛与丙二腈的Knoevenagel缩合反应
• 1.4.2 水溶液中芳香醛与环状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应
• 1.5 芳醛与环状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合及Michael加成反应
• 1.6 芳香醛、丙二腈与5,5-二甲基-1,3-环己二酮的反应
• 1.6.1 芳亚甲基丙二腈或衍生物与5,5-二甲基-1,3-环己二酮的反应
• 1.6.2 芳香醛、丙二腈与5,5-二甲基-1,3-环己二酮的三组分一锅反应
• 1.7 芳香醛、丙二腈与巴比妥酸类物质的反应
• 1.7.1 芳亚甲基丙二腈与巴比妥酸的反应
• 1.7.2 芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 1.8 本部分论文的研究目的和主要工作
• 1.8.1 本部分论文的研究目的
• 1.8.2 本部分论文的主要工作
• 2 水相中链状活泼亚甲基化合物与醛、酮的Knoevenagel缩合
• 2.1 链状活泼亚甲基化合物与醛的Knoevenagel缩合反应
• 2.1.1 水相中一元醛与链状活泼亚甲基化合物的缩合
• 2.1.2 缩合产物的元素分析
• 2.1.3 缩合产物的光谱解析
• 2.1.4 二元醛与丙二腈在水中的缩合反应
• 2.1.5 1p的单晶结构解析
• 2.1.6 结果与讨论
• 2.2 水相中酮类物质与丙二腈的Knoevenagel缩合反应
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 实验部分
• 2.2.3 缩合产物结构的表征
• 2.2.4 1s的单晶结构解析
• 2.2.5 结果与讨论
• 2.3 水相中醛、酮与活泼亚甲基化合物间的Knoevenagel缩合的机理探讨
• 2.4 本章总结
• 3 水相中芳香醛与巴比妥酸类物质的反应研究
• 3.1 引言
• 3.2 水相中无催化剂下芳香醛与巴比妥酸的Knoevenagel缩合反应
• 3.2.1 水相中一元芳香醛与巴比妥酸的Knoevenagel缩合
• 3.2.2 元素分析
• 3.2.3 光谱表征
• 3.2.4 二元芳醛与巴比妥酸的缩合反应
• 3.2.5 结果与讨论
• 3.3 水相中无催化剂下芳香醛与苯基巴比妥酸的Knoevenagel缩合反应
• 3.3.1 芳香醛与苯基巴比妥酸的的Knoevenagel缩合的一般步骤
• 3.3.2 元素分析
• 3.3.3 光谱表征
• 3.3.4 结果与讨论
• 3.4 水相中无催化剂下芳香醛与硫代巴比妥酸的反应
• 3.4.1 水相中苯甲醛与硫代巴比妥酸的反应
• 3.4.2 苯甲醛与硫代巴比妥酸反应产物结构测定
• 3.4.3 水相中芳香醛与硫代巴比妥酸的反应
• 3.4.4 温度对缩合产物和5,5′-苯亚甲基双（6-羟基嘧啶）酮比例的影响
• 3.4.5 结果与讨论
• 3.4.6 5,5′-苯亚甲基双（6-羟基嘧啶）酮类物质形成的可能机理
• 3.5 水相中无催化剂下水杨醛类物质与巴比妥酸及硫代巴比妥酸的反应
• 3.5.1 室温下水相中水杨醛与巴比妥酸的反应
• 3.5.2 室温下水杨醛与巴比妥酸反应产物的结构测定
• 3.5.3 70℃下水相中水杨醛与巴比妥酸的反应
• 3.5.4 5a的结构测定
• 3.5.5 5a分子的单晶培养及结构解析
• 3.5.6 室温下水相中水杨醛与硫代巴比妥酸的反应
• 3.5.7 室温下水杨醛与巴比妥酸反应产物的结构测定
• 3.5.8 反应温度对反应产物的影响
• 3.5.9 5b的结构测定
• 3.5.10 水相中取代水杨醛与巴比妥酸或硫代巴比妥酸类物质的反应
• 3.5.11 元素分析
• 3.5.12 光谱表征
• 3.5.13 结果与讨论
• 3.5.14 1,5-二氢-2H-色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物形成的可能过程
• 3.6 本章总结
• 4 水相中芳香醛、丙二腈及巴比妥酸类物质的三组分一锅反应
• 4.1 引言
• 4.2 超声波辐射下水介质中芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.2.1 超声辐射下一元芳醛、丙二腈与巴比妥酸三组分一锅反应的步骤
• 4.2.2 元素分析
• 4.2.3 光谱表征
• 4.2.4 对苯二甲醛与丙二腈、巴比妥酸的三组分反应
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 超声波辐射下芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.3.2 超声波辐射下芳香酮、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.3.3 超声波下芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应机理探讨
• 4.4 微波辐射下水介质中芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.4.1 微波辐射下芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅的一般步骤
• 4.4.2 元素分析
• 4.4.3 光谱表征
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 微波辐射下芳香醛、丙二腈与巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.5.2 常规加热、超声波辐射和微波辐射三种方法比较
• 4.6 微波辐射下水介质中芳香醛、丙二腈与硫代巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.6.1 微波下芳香醛、丙二腈与硫代巴比妥酸三组分一锅反应的一般步骤
• 4.6.2 元素分析
• 4.6.3 光谱表征
• 4.7 结果与讨论
• 4.7.1 微波辐射下芳香醛、丙二腈与硫代巴比妥酸的三组分一锅反应
• 4.7.2 微波下芳香醛、丙二腈与硫代巴比妥酸三组分一锅反应机理探讨
• 4.8 本章总结
• 第二部分 Biginelli缩合反应
• 5 绪论
• 5.1 Biginelli缩合反应概述
• 5.2 在溶剂中的催化反应
• 5.3 无溶剂下的催化反应
• 5.4 绿色合成法
• 5.4.1 固相合成法
• 5.4.2 研磨合成法
• 5.4.3 超声波和微波促进合成法
• 5.5 类似3,4-二氢嘧啶酮类化合物的合成
• 5.5.1 α-酮酸替换二羰基化合物
• 5.5.2 环酮替换芳醛
• 5.5.3 芳酮替换β-酮酸酯
• 5.5.4 环状活泼亚甲基化合物替换β-酮酸酯
• 5.6 Monastrol类物质
• 5.6.1 Monastrol的合成
• 5.6.2 Monastrol类物质的合成
• 5.6.3 水杨醛参与的Biginelli反应
• 5.7 本部分论文的研究目的和主要工作
• 5.7.1 本部分论文的研究目的
• 5.7.2 本部分论文的主要工作
• 6 水杨醛、活泼亚甲基化合物及尿素或硫脲的Biginelli反应研究
• 6.1 引言
• 6.2 水杨醛、活泼亚甲基化合物及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应
• 6.2.1 实验试剂
• 6.2.2 水杨醛、活泼亚甲基化合物及尿素或硫脲Biginelli反应一般步骤
• 6.2.3 元素分析
• 6.2.4 光谱表征
• 6.2.5 8a的单晶培养及结构测定
• 6.2.6 9b的晶体培养及结构测定
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 化合物的光谱和晶体结构解析
• 6.3.2 醇酯基位阻对缩合产物结构的影响
• 6.3.3 氧桥Monastrol类物质形成的可能过程
• 6.4 本章小结
• 7 取代水杨醛、乙酰乙酸酯及尿素或硫脲三组分Biginelli反应研究
• 7.1 引言
• 7.2 取代水杨醛、乙酰乙酸酯及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应
• 7.2.1 实验试剂
• 7.2.2 取代水杨醛、乙酰乙酸酯及尿素或硫脲的三组分反应的一般步骤
• 7.2.3 元素分析
• 7.2.4 光谱表征
• 7.2.5 8k的单晶培养及结构测定
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 化合物的光谱和晶体结构解析
• 7.3.2 缩合剂结构对缩合产物结构的影响
• 7.4 本章小结
• 8 取代水杨醛、乙酰丙酮及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应研究
• 8.1 引言
• 8.2 取代水杨醛、乙酰丙酮及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应
• 8.2.1 实验试剂
• 8.2.2 取代水杨醛、乙酰丙酮及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应的步骤
• 8.2.3 元素分析
• 8.2.4 光谱表征
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 化合物的光谱解析
• 8.3.2 活泼亚甲基化合物结构对缩合产物结构的影响
• 8.4 本章总结
• 9 取代水杨醛、活泼亚甲基化合物及苯基脲的Biginelli反应研究
• 9.1 引言
• 9.2 取代水杨醛、活泼亚甲基化合物及苯基脲的三组分Biginelli反应
• 9.2.1 实验试剂
• 9.2.2 取代水杨醛、活泼亚甲基化合物及苯基脲Biginelli反应步骤
• 9.2.3 元素分析
• 9.2.4 光谱表征
• 9.3 结果与讨论
• 9.3.1 化合物的光谱解析
• 9.3.2 空间位阻对缩合产物结构的影响
• 9.4 本章总结
• 10 芳香醛、乙酰乙酸甲酯和盐酸羟胺的三组分一锅反应研究
• 10.1 引言
• 10.2 超声波辐射下水介质中芳香醛、羟胺、乙酰乙酸酯的三组分一锅反应
• 10.2.1 实验试剂
• 10.2.2 一元芳醛、羟胺、乙酰乙酸酯的三组分一锅反应的一般步骤
• 10.2.3 元素分析
• 10.2.4 光谱表征
• 10.2.5 超声波辐射下对苯二甲醛与羟胺、乙酰乙酸甲酯的三组分反应
• 10.2.6 11b的单晶培养及结构测定
• 10.3 结果与讨论
• 10.3.1 超声波辐射下芳香醛、乙酰乙酸酯、盐酸羟胺的三组分一锅反应
• 10.3.2 超声下芳香醛、乙酰乙酸酯与羟胺的三组分一锅反应的机理探
• 10.4 微波辐射下水介质中芳香醛与乙酰乙酸甲酯、羟胺的三组分一锅反应
• 10.4.1 微波辐射下芳香醛与乙酰乙酸甲酯、羟胺的三组分一锅反应步骤
• 10.4.2 元素分析
• 10.4.3 光谱表征
• 10.4.4 11m的单晶培养及结构测定
• 10.5 结果与讨论
• 10.6 本章小结
• 11 巴比妥酸类化合物的抑菌活性及异噁唑酮的光学性质研究
• 11.1 巴比妥酸类化合物的抑菌活性研究
• 11.1.1 前言
• 11.1.2 实验材料与仪器
• 11.1.3 实验步骤
• 11.1.4 化合物2a-2n的抑菌活性研究
• 11.1.5 化合物3a-3j的抑菌活性研究
• 11.1.6 1,5-二氢-2H-色烯并[2,3-d]嘧啶酮5a-5h的抑菌活性研究
• 11.2 3-甲基-4-（N,N-二甲氨基苯亚甲基）-异噁唑-5（4H）-酮11b的光学性质
• 11.2.1 样品溶液的配制
• 11.2.2 化合物11b的紫外吸收光谱
• 全文结论与创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二