（农药学专业论文）ααα’三取代环十二酮的合成与构象研究.pdf

摘要 摘要 本文是在对环十二酮及其衍生物的构象己有了一定研究的基础上，特别是在本研究小组 对于a 一单取代环十二酮、，q - 二取代环十- - 酮、，q 一二取代环十二酮优势构象进行了系 统研究的基础上，合成了一系列0 l ，0 l ，“，- 三取代环十二酮并对其母环构象及影响母环构象的因 素进行了讨论。 本文以环十二酮为原料，通过环十二酮直接溴化得到c t 一位三取代化合物；或先合成相 应的一单取代环十二酮，再通过一单取代环十二酮的直接溴化反应得化合物：或通过先合 成0 【一单取代环十二酮，再进一步合成c t ，o l 一二取代环十二酮化合物后，再溴化或再与二苯硫 反应得到一系列a ，一三取代环十二酮化合物，结构如下图所示。它们的结构经h n m r 、 ”c n m r 、x 射线衍射及元素分析等方法得到确证。 通过对所合成化合物红外光谱、核磁共振谱及部分化合物的单晶x 一射线分析数据的综合 分析，得出：( 1 ) 不论是在晶体中还是溶液中，同碳两取代基在a 一角碳位，另一取代基在a 一 边碳位，取边外向位；同碳两取代基。先上者在一角反位，后上者在c l 一角顺位，与环十二 酮同侧二取代化合物的取代基先上、后上所在位置规律相同 ( 2 ) 母环骨架构象大多数仍保 持 3 3 3 3 卜2 - 酮构象。少数化合物发生了改变，取 3 3 2 4 - 2 一酮构象。( 3 ) 分析l l i n m r 数据， 提出了由a s h i f t 值来判断母环构象是否改变的方法。并结合取代基效应的讨论得出as h i f t 界限值为0 4 5 。化合物a s h i f t 值比0 4 5 大，其母环构象将发生改变。小于或等于0 4 5 ，则 母环构象将维持 3 3 3 3 - 2 一酮构象。 本文还对 邻- 1 ，1 0 一亚癸基 二氢吡嗪的构象进行了研究，结果表明，其母体中两个十二 员环均采取 1 2 3 3 3 1 构象。两个十二员环近似平面与吡嗪环平面几乎平行。 关键词：a ，a ，一三取代环十二酮。构象分析，x 一射线衍射，核磁共振 中国农业大学硕士学位论文 a b s t r a c t o nt h eb a s i so ft h e s t u d y o na - m o n o s u b s t i t u t e d c y c l o d o d e c a n o n e s ，旺，- a n d o ，d - b i s s u b s t i u t e dc y c l o d o d e c a n o n e s ，as e r i e so f 圆t 7 , 口 - t r i s u b s t i t u t e dc y c l o d o d e c a n o n e sw e r e s y n t h e s i z e db y d i r e c tb r o m i n a t i o no ft h e西m o n o s u b s t i t u t e d c y c l o d o d e c a n o n e s，q 口一 a n d 岛- b i s s u b s t i u t e dc y c l o d o d e c a n o n e s t h ec o m p o u n d sw e r ec h a r a c t e r i z e db yi r ，1 hn m r ，13 c n m ra sw e l ia se l e m e n t a la n a l y s i s t h ec o n f o r m a t i o no ft h er i n gs k e l e t o n so ft h e s et r i s u b s t i t u t e d c y c l o d o d e c a n o n e sa n dp o s s i b l ei n f l u e n c i n gf a c t o r so nt h ec o n f o r m a t i o no ft h er i n gs k e l e t o n sw e r e d i s c u s s e di nt h i sp a p e r r e s u l t so ft h ex r a yc r y s t a ld i f f r a c t i o na n dn m rd a t ai n d i c a t e dt h a t ：0 ft h et h r e es u b s t i t u e n t s o n es u b s t i t u e n tp r e s e n t sa td c o r n e r s y np o s i t i o n ，t h es e c o n do n ei sc i c o r n e r a n t ip o s i t i o n a n dt h et h i r do n ea d o p ta s i d e - e x op o s i t i o n t h ep r e f e r r e dc o n f o r m a t i o n so ft h er i n gs k e l e t o n so f m o s t c o m p o u n d sa r e 3 3 3 3 - 2 - o n e h o w e v e r ，t h ep r e f e r r e d c o n f o r m a t i o no fa 。d 一d i b r o m - a - b e n z o y l c y c l o d o d e c a n o n ei s 【3 3 2 4 - 2 - o n e a c c o r d i n g t ot h ed a t ao f1 hn m r ，am e t h o dt h a tb a s e do nt h e 口s h i f tc a nb eu s e dt oc o n c l u d e w h e t h e rt h er i n gs k e l e t o nc o n f o r m a t i o no ft h e 珥岛a - t r i s u b s t i t u t e d c y c l o d o d e c a n o n e sw o u l d m a i n t a i n t h e 【3 3 3 3 一2 一o n e o rn o t w ec o n c l u d et h a tw h e nt h ev a l u eo fd s h i r 0 4 5 ，t h e c o n f o r m a t i o no ft h e r i n g s k e l e t o nw o u l dc h a n g ew h i l et h ec o n f o r m a t i o nw o u l ds t i l lb et h e 【3 3 3 3 一2 - o n ei fq s h i f t o 4 5 t h ec o n f o r m a t i o no f 【o r t h o - 1 ，1 0 - d e c y l i d e n e p y r a z i n n ew a sa l s oa n a l y z e db yn m ra n dx - r a y c r y s t a ld i f f r a c t i o n t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h ec o n f o r m a t i o no fc y c l o d o d e c a n y li s 1 2 3 3 3 ，a n dt h e p l a n a ro f t h e6 - m e m b e r e dr i n gi sp e r p e n d i c u l a r t ot h a to f t h et w o1 2 m e m b e r e dr i n g s k e yw o r d s ：a ，q ，d t r i s u b s t i t u t e dc y c l o d o d e c a n o n e ，c o n f o r m a t i o na n a l y s i s ，n m r ，x - r a yc r y s t a l d i f f i - a c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：多长 时间：多弓年多月日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名：维宝 时间：驯年，月日 导师签名： 纱 时间：秒弓年6 月舌日 o ，砂 乏 一、文献综述 1 1 大环化合物的应用 一、文献综述 许多大环化合物来自自然界，并显示出独特的生理活性。例如在医药领域中，有以十四员环 内酯为母体的抗生素红霉素，以十九员环内酰胺为母体的抗肿瘤药物美登素，以三十六员环内醣 为母体的抗菌抗生素波拉霉素【l 】，以四十员环内酯为母体的抗生素m a l o l a c t o m y c i n s 吐以十六员 环内酯为母体的抗肿瘤抗生素q u i n 0 1 i d o m i c i n 【3 1 ：在农药领域中，以十六员环内酯为母体的杀虫杀 螨剂阿维菌素，以二十四员环内酯内酰胺为母体的杀寄生虫药p f1 0 2 2 a ( 4 1 ；在香精香料领域中， 表1 环十二烷衍生物在农药中的应用 结构式应用 o ”母“求。母 具杀菌活性1 6 ) 1 7 1 求。求厶寸o 廿h ， 杀虫、杀卵剂8 】 。 ：盎掣 保鲜剂1 9 】 u 铂羲一 杀菌剂、杀真菌剂、 杀藻剂【7 】 文。吼。求。 具除草活性【j 1 求x 植物生长调节剂1 5 】 有以十五员环酮和十七员环酮为母体的香料麝香酮及灵猫酮等，它们都是大环化合物的典型代 表。 近年来，随着对大环化合物的深入研究，发现许多以环十二烷为母体的衍生物具有较好的杀 虫、杀菌、以及植物生长调节等活性( 见表1 ) ，本实验室近十年的研究表明，c 【一氧代环十二酮系 列及a 一磺酰胺基环十二酮系列化合物具有较好的植物生长调节活性、杀菌活性等”，以大环为基 中国农业大学硕士学位论文 础的新型农药和植物生长调节剂的研究和开发日益引起相关学者的重视。 1 2 环酮的构象研究进展 自从1 8 8 5 年h s a c h s e 首次提出构象问题以来”，大环化合物构象的研究主要集中在c 。一c ， 环化合物上，叶秀林先生在其专著“立体化学”一书中对从小环到中环( c r - c 。) 的构象分析作 了系统的总结和讨论。大环化合物( 碳原子数1 2 ) 由于环内包含的碳原子多，碳一碳键的柔韧 性大，能量极小值的构象较多，且各种构象闻的能量差异较小，对实验条件和测试仪器的分辨率 要求高，因此，其构象研究起步较晚。环十二烷作为大环化合物的第一个成员，研究其构象及其 构象转变过程是阐明大环化舍物构象的起点。且环十二烷为偶数碳环，具备对称性好、原料易 得、室温下以晶体形式存在( m p ：6 0 2 5 c ) ，低温时( 一1 2 0 c ) 仅存在一种优势构象等特点， 为研究其构象提供了可能性。1 9 5 8 年，d u n i t z 和s h e a r e 首次用x 射线晶体衍射技术研究了环十 二烷的构象问题，之后诸多研究者先后采用红外与拉曼谱、力学计算和核磁共振谱( i h 、n m r ) 等方法对环十二烷、环十二酮及环十二烷、酮衍生物的构象问题进行了大量研究。下面将对环酮 的研究予以综述。 有关普通环酮幻= 5 ，6 ，7 ) 的构象分析前人已有总结“1 。1 9 7 4 年a n e t 等1 系统地总结了中 环酮( 7 = 8 ，9 ，i 0 ，1 1 ) 及其简单衍生物的构象。7 0 年代以前关于大环酮立体化学研究的报道很 少，如l e d a a l 等“2 1 曾用n m r 的溶剂效应研究环酮羰基的局部构象。但未得到整体分子的结构信 息，其后的3 0 余年有关中环及大环酮的构象研究取得了新的进展。本文旨在综述3 0 多年来中环 及大环酮的构象研究取得的进展，除环辛酮及其衍生物构象外，所有其它有关构象仍采用前文”3 1 介绍的d a l e 命名法。 1 2 1 奇数环酮 奇数环酮的构象研究主要集中在环壬酮和环十一酮，对其它奇数环酮的研究相对较少。 环壬酮早期对九员环化合物的结构了解较少，a i l i n g e r 等“根据环壬烷的 3 3 3 和 1 2 2 2 2 构象用羰基取代其中一个亚甲基后得到几种可能的构象对环壬酮几种构象的张力能计算结果表 明环壬酮最低能量构象为具有通过羰基的近似c 浦h 的一种构象d 。a n e t 等“”1 根据低温。h 和 ”cn m r 结果，认为环壬酮以单一的不对称构象存在，并存在两种构象转变过程其能垒分别为2 0 9 3 和2 7 2 l k j m o l 。6 r o t h “”通过对环壬酮与h g c l z 复台物的晶体结构研究发现环壬酮具有以环壬烷 1 2 2 2 2 骨架为基础的不对称 2 1 2 2 2 - 2 - 酮构象b ，与a n e t 等1 的结论基本相同，但与a l l i n g e r 等1 的结果不一致，在晶胞中四个环壬酮分子分为两个不对称单位，不对称单位内的两个环王酮 分子以对映异构体构象形式存在，而环壬酮的晶体本身是无序的， 未能解析其晶体结构1 。2 0 年后a i i i n g e r 等“”通过m m 3 程序计算得到环壬酮1 7 种能量差小于1 2 5 6 k j m o l 的构象，其中3 个构象能量差小于0 8 4 k j m o l ，认为这种能量差太小难以确认哪个构象就是最低能量构象，但确 认构象b 就是晶体中的构象，但是人们并没有否认 3 3 3 一2 酮即构象e 也是其低能构象a 表卜2 是a l l i n g e r 分别于1 9 7 2 和1 9 9 1 年对环壬酮几种构象的计算结果，两次结果有较大差异。 2 一、文献综述 咚乡 ， 。 7 o f 、 ， 心易 。+ ? ， 、。 7 、 ， 吣刍 ， 。2 一， ， 心二 。乙土 a 。 ，一、 矿一 八， 、 。金l 量 i 、 abcde 圈1 - 1 环壬酮的几种构象 f i g u r e l - l s e v e r a lc o n f o r m a t i o n so f c y c l o t m n o b e 襄卜2 环壬酮的分子力学计算结果( k j t 0 0 1 ) t a b l eit h er e s u l t so f c o m p u t a t i o no ne y c l o n a n o n e ( k r l m 0 1 ) c o i l f o r i f l e rabcdehij 1 9 9 1 【i 。】0 ，0 00 7 5m “王o !1 8 83 3 13 ，5 25 4 8 b o r g e n 0 9 1 通过晰r 与温度的关系研究认为4 ，4 ，7 ，7 一四甲基环壬酮具有通过羰基的近似c z 轴 的 4 3 2 - 2 一酮构象，两个偕二甲基处于无障碍的角碳上，a l l i n g e r “用张力能计算结果表明 4 ，4 ，7 ，7 一四甲基环壬酮具有一种能量更低的不对称构象，偕二甲基的存在障碍了环的假旋，能垒 为5 8 6 2 k j m o l ，比环壬酮的构象转变能垒大很多，g r o t h ”通过x 一射线衍射方法证明4 ，4 ，7 ，7 一 四甲基环壬酮具有 4 3 2 - 2 一酮不对称构象，与a l l i n g e r 的结论相吻合。4 ，4 ，8 ，8 - 四甲基一1 ，2 - 环 壬二酮具有c 。对称的 1 2 2 2 2 - l ，2 - 二酮构象构象转变能垒为8 7 9 2 k j m o l ，两个偕二甲基位于 无璋碍的角碳上”。g r o t h 。“对环壬酮肟和苯基环壬酮缩氮基腺的单晶x 一射线衍射分析结果表明 它们均采取 2 1 2 2 2 - 2 - 酮母体构象，认为含一个s p 2 杂化碳的饱和九圆环的优势构象就是 1 2 2 2 2 构象。以上结果显示 2 1 2 2 2 一2 一酮构象b 是环壬酮及简单衍生物主要采取的优势构象( 个别文献“ 将 1 2 2 2 2 构象称为 2 2 5 构象) 。 环十一酮7 0 年代以前没有关于环十一烷和环十一酮结构研究的报道。早期的张力能计算结 果初步表踢环十酮具有能量相似的几种构象。a n e t “。“1 低温n 蕊谱未能获得明确结论，但是提 供了一定的信息，环十一酮可能以单一的不对称构象存在两种构象转变过程的能垒分别为2 5 ，1 2 和2 8 8 9 k j m o l 。r a w d a h 通过分子力学方法计算得到环十一酮具有 2 1 3 2 3 卜2 - 酮和 5 3 3 卜3 - 酮 两种优势构象，还有1 2 个相对能量在7 5 4 - 3 4 、3 3 k m o l 的构象。g r o t h ”成功地获得了环十一 酮的单晶，通过x 一射线衍射方法证明，环十一酮以不对称的 5 3 3 卜3 - 酮三角形构象存在，与上述 分子力学方法计算结果和删r 身推论致，a l 】i n g e r 等1 通过删3 程序计算得到的结果也表明环 十一酮的优势构象为 5 3 3 3 3 一酮三角形构象。环十一酮筋的单晶x 一射线衍射分析结果表明，环十 酮肟与母体环十酮构象完全不同肟基在边碳上构成 2 1 3 2 3 卜2 - 酮肟构象”，苯基环十一酮 缩氨基脲的单晶x 一射线衍射分析结果表明它采取与环十一酮母体相同的 5 3 3 构象”。上述结果 显示 5 3 3 卜3 - 酮构象是环十一酮及简单衍生物的优势构象， 2 1 3 2 3 3 2 一酮是环十一酮的一种低能 构象。如图i - 2 所示。 3 。麓，毒；必专 。一，。一，、o ? a ， 。年0 ( - 笋 、。、 。、尺 ? 。) 冬 j 3 。t l 一二 、zt 、 一 、 父八。史 7 。5 乞、 ，。i 4 3 3 2 3 - 2 o i c【3 3 3 3 3 2 o f i c 图卜3 环十五酮的优势构象 f i g u r e1 - 3 t h e p r e f e r r e dc o n f o r m a t i o no f c y c l o p e n t a d e c a n o n c 环十七酮g r o t h “”发现环十七酮分子在晶体中完全是无序的，对环十七酮的晶体结构解析 未获成功。目前文献中没有更多的关于环十七酮的结构研究结果，其优势构象及低能构象的阐明 仍需大量的实验数据及理论计算予以分析。 4 一、文献综述 上述结果表明，环壬酮以及环十一酮己确定优势构象分别为 2 1 2 2 2 卜2 - 酮五边形构象和 5 3 3 卜3 - 酮三角形构象，环十五酮初步确定为 4 3 3 2 3 - 2 - 酮五边形构象，环十三酮和环十七酮优 势构象未能确定，同时它们的构象转变途径尚不清楚，仍需要大量的理论和实验证据。而奇数环 酮随着环的进一步增大，分子柔韧性增加造成分子的无序状态，多种构象间相互转变，能垒变小， 更难获得其优势构象及构象转变信息。迄今文献上未见对环十七酮以上的奇数大环酮及其衍生物 的结构研究报道，因此尚不能获得对奇数环酮优势构象的规律性认识。 1 2 2 偶数环酮 环辛酮环辛烷的优势构象为b c ( b o a s c h a i r ) 构象( 个别文献”将b c 构象称为 2 6 构象) 而 不是金刚石晶格的 2 2 2 2 构象，因此a n e t 等“”1 根据低温h 和”cn m r 结果认为环辛酮的优势 构象为b c 一3 或b c 一7 构象( b c 后的数字表示羰基在该构象中的位置，从船头碳原子开始编号，考 虑对称性后有b c 一1 ，b c 一2 ，b c 一3 b c 一4 和b c 一5 五种构象) ，两者互为镜象关系，以1 ：l 混合形 式存在，从b c 一3 构象经t b c ( t w i s tb o a t c h a i r ) 构象假旋转变为b c 一7 构象，实际上可能有两条 途径b c 一3 一b c 一6 一b c 一5 一b c 一4 一b c 一7 或b c 一3 一b c 一8 一b c 一1 一b c 一2 一b c 一7 ( b c 一4 与b c 一6 b c 一2 与 b c 一8 互为镜象关系) ，构象转变能垒分别为2 6 3 8 3 1 4 0 k j m 0 1 a i l i n g e r 等“张力能计算结果 表明环辛酮的b c 一3 构象比其它b c 构象能量更低，如b c 一4 比b c 一3 高7 1 2k j m o l ，但是也发现 t b c 构象仅比b c - 3 高6 2 8k j m o l ，其它还有c c 一3 构象。r o u n d s 等“”通过r a m a n ，红外和微波 谱分析，并结合分子力学计算表明环辛酮的优势构象为不对称的b c 一3 构象，与a l l i n g e r 等“ 的结果基本一致( 表3 ) 。b e r g e r ”2 1 曾经用删p m i 程序计算得出环辛酮具有不对称的b c - 3 优势构象， j u n g ”“1 通过低温”cn m r 和选择性氘代环辛酮同位素异构体的构象平衡的同位素效应研究检测 环辛酮的构象异构体，并用n 1 2 程序计算得到最稳定的构象也是不对称的b c 一3 优势构象， a l l i n g s r 等。”通过埘3 程序计算得到的结果再次证实了环辛酮的b c 一3 优势构象。g r o t h 1 对环辛 酮肟和苯基环辛酮缩氨基脲的x 一射线衍射晶体结构研究表明，其优势构象均为b c 一3 构象。5 一叔 丁基环辛酮和5 一对氯苯基环辛酮也具有b c - 3 构象。以上结果清楚地表明环辛酮及其衍生物的优 势构象是b c 一3 构象( 图卜4 ) 。 影b c - i b c - 2 了b c o 3 u 冬。痧太兰 唧b c - 4 b c - 5 c c 3 o i i 图1 4 环辛酮的几种构象 f i g u r e l - 4 t h es e v e r a lc o n f o r m a t i o n so f c y c l o o c t a n o n e 中国农业大学硕士学位论文 表卜3 环辛酮的分子力学计算结果( k j l m 0 1 ) t a b l e1 - 3t h er e s u l t so f c o m p u t a t i o no nc y c l o o c t a n o n e ( k j m 0 1 ) c o n f o r m e rb c - ib c 2b c - 3b c - 4 b c 5c c 3 a l l i n g e r t 1 2 1 49 1 30 0 07 1 61 62 461 1 r o u n d s “2 2 l1 9 4 00 0 0 01 04 02 17 31 2 2 8 环癸酮环癸烷的优势构象为 2 3 2 3 构象，环癸酮则可能具有 2 3 2 3 卜2 - 酮， 3 2 3 2 卜2 - 酮 和 3 2 3 2 一卜酮三种构象。a l l i n g e r “曾预测环癸酮具有 3 2 3 2 - 2 - 酮优势构象。低温1 h 和”cn m r 和定量张力能计算结果都表明 3 2 3 2 一2 一酮是其优势构象“。“1 。其两种构象转变过程涉及与环癸烷 相似的假旋，能垒分别为2 7 2 1 k j m o l 和3 0 5 6 k j m o l 。低能假旋途径为 3 2 3 2 - 2 - 酮一 3 2 3 2 - i - 酮一 3 2 3 2 一2 一酮；另一种为 3 2 3 2 卜2 一酮一 3 2 3 2 - 卜酮一 2 3 2 3 一2 一酮一 3 2 3 2 一i 一酮 一 3 2 3 2 卜2 - 酮。g r o t h ”“通过x 一射线衍射方法证明环癸酮在晶体中为 3 2 3 2 - 2 - 酮构象，与n m r 和张力能计算结果完全一致。r a w d a h ”通过分子力场计算得到环癸酮在1 2 5 g k j m o l 以内的构象 有1 8 种和另外9 种相对能量较高的构象，其中能量最低的构象就是 3 2 3 2 - 2 - 酮构象，构象转变 涉及c 。和c s 假旋过程，其能垒分别为3 1 4 0 k 3 m o l 和3 8 1 0 k j m o l ，与动力学n m r 结果相似。 a 1 l i n g e r 等”“通过脚3 程序计算得到的结果再次证实了环癸酮的 3 2 3 2 卜2 - 酮优势构象。环癸酮 肟和苯基环癸酮缩氨基脲的x 一射线衍射结构表明，其优势构象不同于母体环癸酮，肟基及脲基亚 氢基均在边碳上构成 3 3 3 1 - 2 - 酮肟及 3 3 3 1 卜2 - 酮缩氨基脲构象”“1 。a l v i k ”曾提出4 ，4 ，8 ，8 一 四甲基环癸酮具有 3 2 3 2 - 2 - 酮母体构象，b o r g e n ”后来通过低温1 hn 崃研究发现该化合物具有 8 2 一2 一酮构象。上述研究表明环癸酮及其简单衍生物具有 3 2 3 2 一2 一酮优势构象( 图卜5 ) 。 l 一厶，厶 ， 二 1 1 、 、i 二0 ， 一心 吣一! 一。o ， i 一卜一i 、 l j 5 一一 1 i ， 彳一i 一心 、l 一芝一二 ，、 二= p 1f， 彳一i 一夺 3 2 3 2 2 - o n e【2 3 2 3 - 1 - o r l o【2 3 2 3 - 2 o n e 圈i - 5 环癸酮的几种构象 f i g u r e1 - 5 t h es e v e r a lc o n f o r m 毗i o n so f c y c l o d e c a n o n a 袭1 - 4 环癸酮的几种主要构象分子力学计算结果( k j t 0 0 1 ) t a b l e1 - 4 t h er e s u l t so f c o m p u t a t i o no nt h es e v e r a lc o i l f o r m a t i o nc y c l o d e c a n o n e ( k j m 0 1 ) c o n f o r m e r 3 2 3 2 - 2 - o n e 2 3 2 3 - 2 - o n e 2 3 2 3 - 1 - o n e 2 2 3 3 - 2 - o n e 3 3 3 1 - 2 - o n e 3 3 1 3 - 2 - o n c 3 3 2 2 - 2 - o n e a l l i n g e ! 一00 0 2 2 ，8 29 9 6 a l l i n g e r t “1 00 01 0 4 71 83 0 r a w d a h 2 ”00 0i 6 71 3 5 22 5 52 6 033 5 4 1 4 环十二酮l e d a a l 等”1 早期用n m r 的溶剂效应研究环十二酮羰基的局部构象，认为羰基朝向 环内。a n e t ：等“根据低温h 和”cn m r 结果认为环十二酮具有确定的构象，母体具有环十二烷相 同的 3 3 3 3 方形构象，羰基位于角碳外的位置上，首次给出了环十二酮的 3 3 3 3 一2 一酮构象，并 6 一、文献综述 得到其构象转变能垒为3 1 8 2 k j m o l 。g r o t h ”通过x 一射线衍射方法证明环十二酮在晶体中为 3 3 3 3 母体构象。分子中羰基位于角碳外的位置上具有一定的无序性( 因为 3 3 3 3 构象有8 个等 价的边碳，每个边碳原子存在羰基的机率是1 8 ) ，与a n e t 的结论一致。b e r g e r ”曾经用m m p m i 程序计算得出环十二酮具有 3 3 3 3 一2 一酮优势构象r a w d a h 等”“用分子力场计算得到了环十二酮 具有2 1 种构象。其中 3 3 3 3 卜2 - 酮为优势构象，其它能量较低构象为 3 3 2 4 - 2 一酮， 3 4 2 3 - 2 一酮， 4 3 2 3 一3 一酮和 2 3 3 4 卜2 - 酮等。构象转变涉及环的假旋有c s 和c z 两条途径，构象转变能垒分别 为3 4 7 5 和3 6 4 3 k j m 0 1 ，与动力学n m r 结果基本一致。c s 假旋途径为 3 3 3 3 - 2 一酮一 3 2 4 3 - 2 一 酮一 3 2 3 4 - 2 - 酮一 4 2 3 3 卜3 一酮一 3 3 3 3 一2 一酮；已假旋途径为 3 3 3 3 卜2 - 酮一 3 3 4 2 - 2 一酮 一 3 4 3 2 一2 一酮一 4 3 3 2 一2 一酮一 3 3 3 3 一2 一酮。r a w d a h ”进一步用多种氘代环十二酮异构体的低 温n m r 结果讨论环十二酮四个a 一质子的归属及其特征，并得到了环十二酮角碳上同碳偶合常数为 1 2 h z ，边碳上同碳偶台常数为1 8 h z ，这对进一步研究环十二酮衍生物的构象提供了依据。 ”鞲臻“爨爨赣 3 3 2 4 1 - 2 - o n e【3 4 2 3 - 2 - o n c 圈1 - 6 环十二酮的几种低能构象 f i g u r e l - 6 t h es e v c r a lp m f c r r c dc o n f o r m a t i o u so f c y c l o d o d e c s n o n e 表卜5 环十二酮的分子力学计算结果( k j t 0 0 1 ) t a h i e4t h er e s u l t so f c o m p u t a t i o no ne y c l o d o d c c a n o n e ( y j m 0 1 ) c o n f o r t # l e t 4 3 3 2 2 - e n e 4 3 2 3 - 2 o n e i 3 3 4 2 l - 2 - o n e 4 2 3 3 1 + 2 , e n e伫3 4 3 - 2 - o n e 3 2 4 3 - 2 - o n e 2 4 3 3 1 - l - o n e 6 e i i1 8l i 7 21 17 61 2 、l o1 2 7 71 3 7 3 1 4 1 l c o n f o r m e r 3 4 3 2 - 2 - e n e 3 2 4 3 - i - e n e1 3 2 3 4 k , o l l e1 3 3 2 a - i - e n e 2 3 3 4 】l - o n e 2 3 4 3 小o i l e 3 2 3 4 - i - o n e e! ! ：! ! ! i ：型! ! ：z ! ! ：垫! 出 ! ! ：塑21 ：! ! 环十四酮低温1 h 和”cn m r 研究表明环十四酮至少存在两种不同的构象，两种构象转变 途径的能垒分别为2 6 3 8 k j m o l 和2 8 0 5 k j m o l “”，g r o t h “”通过x - 射线衍射方法证明环十四酮 在晶体中母体具有环十四烷相同的 3 4 3 4 构象但是羰基位置是无序的，即存在 3 4 3 4 卜2 - 酮， 4 3 4 3 一2 一酮和 4 3 4 3 一3 - 酮三种构象( 图1 - 7 ) ，与删r 的结论基本一致。c h a n ”等分离得到一系 列c e m b r a n o i d s 衍生物，其中化合物d i h y d r o p l e x a u r o l o n e 含有环十四酮母体结构，x 射线衍射 方法证明其环十四酮母体在晶体中具有与简单环十四酮相同的 3 4 3 4 构象，羰基位于边碳上构成 4 3 4 3 一3 一酮构象。环十四酮肟的x 一射线锈射结构表明，其优势构象与母体环十四酮一致。采取 3 4 3 4 构象，肟基在边碳上构成 4 3 4 3 一2 一酮肟构象“”。环十四酮的优势构象及低能构象结论并 不明确尚需进一步的实验和理论数据的支持。 7 中国农业大学硕士学位论文 蕊，3 | 一! 一 o = ! jl l il fj 一0 一 i，l 一；一 l 心 【4 3 4 3 - 2 o n e 心。j 。一l 。，一 - i 。= ；一卜 l，f ，；一 一飞 心一趾l 。 心。一? 一o ，_ 。o ti l l ti ，f 7 it l 、 4 3 4 3 - 3 - o n e【3 4 3 4 - 2 - o n e 图卜7 环十四酮的几种构象 f i g u r e l - 7 t h es e v e r a lc o n f o r m a t i o n so f c y c l o t e t r a d e c a n o n e 环十六酮环十六酮低温1 h 和”cn m r 研究未能获得其精确构象，但获得其构象转变的能 垒为2 3 。4 5 k j m o l “”。同样由于分子的无序，g r o t h ”对环十六酮的晶体结构解析未获成功，只 得到其结构参数。a l l i n g e r 等1 在环十六烷的 4 4 4 4 和 3 5 3 5 构象基础上，根据羰基在 4 “4 和 3 5 3 5 构象上羰基位置的不同有7 中不同的构象，应用硎2 分子力学计算程序计算表明， 4 4 4 4 卜2 - 酮是能量最低的构象，而 “4 4 卜卜酮和 4 4 4 4 - 3 一酮仅比 4 4 4 4 卜2 - 酮高1 3 0 和 3 2 7 k j m o t ，其它以 3 5 3 5 衍生的四种构象能量均比 4 4 4 4 - 2 一酮高6 2 0 一1 8 8 0 k j m o l ，说明 4 4 4 4 卜2 - 酮是环十六酮的优势构象；环十六酮的乙二醇缩酮，计算结果表明， 4 4 4 4 一卜酮缩酮 是其优势构象，而 4 4 4 4 卜2 - 酮缩酮和 4 4 4 4 一3 一酮缩酮比 4 “4 卜卜酮缩酮高2 7 2 和2 2 2 k j m o l ，其它以 3 5 3 5 衍生的四种缩酮构象能量均比 4 4 4 4 一1 一酮高1 4 3 6 2 8 4 3 k j m 0 1 所以一般 以 4 4 4 4 - 1 - 酮缩酮和 4 4 4 4 - 2 - 酮缩酮的混合形式存在，实验和计算显示构象平衡体系中， 4 4 4 4 一1 一酮缩酮占7 5 ， 4 4 4 4 - 2 - 酮缩酮占2 5 。苯基环十六酮缩氨基脲的x 一射线衍射结构表 明，其优势构象与环十六酮的 4 4 4 4 卜2 - 酮母体构象不同，采取 3 4 4 5 母体构象而脲基亚氨基 位子角碳1 。上述研究结果说明c 4 4 4 4 一2 - 酮是环十六醌的优势构象( 图l 一8 ) 。 o 。一! 一 3 。 一 一、f l 一 t + 、广 _1、广i 一 ，；一弋i 4 4 4 4 - 1 - o n e o 心。一! j 。一厶 一l ，一! 一 fi l 一一! 一 ii - - o - - 一令一节一，一夺 【3 5 3 5 1 - 2 0 1 1 0 3 。一艮n p i、fi ft 斗- i 、- i _1、- i 一 ，? 一弋i 3 一l 墨3 。- fl ti i | i 、_ 一i、_ i 一 ，；一弋i 1 【4 4 4 4 1 - 2 - 0 n e【4 4 4 4 3 - o n e o 鼍6 二、一0 i， f fi lt fi i，f 一；一 一1 心 3 5 3 5 一1 - o n e 遗! 二。一：一 。= ；u i ll fi i，l ，；一 1 、 5 3 5 3 2 o n e i 一，一i 一 ，；一1 1 4 4 ( 3 ) c ( 1 2 1 c ( 1 ) - b r ( 1 )1 0 7 2 ( 2 )c ( 6 ) - c ( 7 ) - c ( 8 )1 7 2 ( 3 )c ( 1 ) 一c ( 1 2 ) - h ( 1 2 a ) 1 0 8 7 c ( 1 3 ) c ( 1 ) - b r ( 1 )1 0 5 5 7 ( 19 )c ( 6 1 - c ( 7 1 h ( 7 a ) 1 0 8 0 c ( 1 1 ) c ( 1 2 ) - h ( 1 2 a ) 1 0 8 7 c ( 2 ) c ( 1 ) - b r ( 1 )1 0 9 4 ( 2 )c ( 8 ) c ( 7 ) - h ( 7 a ) 1 0 8 0 c ( 1 ) - c 0 2 ) h ( 1 2 b ) 1 0 87 o ( 1 ) - c ( 2 ) - c ( 3 )1 2 0 4 ( 3 )c ( 6 ) - c ( 7 ) - h ( 7 b ) 1 0 80 c ( i 1 ) - c 0 2 ) - h ( 1 2 b ) 1 0 87 o ( 1 ) c ( 2 ) c ( 1 )1 2 3 1 ( 3 ) h ( 7 a ) c ( 7 ) - h ( 7 b ) 1 0 7 2 h ( 1 2 a ) c ( 1 2 ) h ( 1 2 b ) 1 0 7 6 c ( 3 1 - c ( 2 ) c ( 1 ) 11 6 5 ( 3 1 c ( 7 ) - c ( 8 ) - c ( 9 )1 1 7 1 ( 3 )o ( 2 ) - c ( 1 3 ) - c ( 1 4 )1 2 0 6 ( 3 ) c ( 4 ) - c ( 3 ) - c ( 2 ) 1 1 35 ( 3 ) c ( 7 ) - c ( 8 ) - h ( 8 a ) 1 0 8 0 o ( 2 ) - c ( 1 3 ) c ( 1 ) 1 1 75 ( 3 ) c ( 4 ) - c ( 3 1 一b r ( 2 )1 0 9 4 ( 2 ) c ( 9 ) - c ( 8 ) h ( g a ) 1 0 80 c ( 1 4 ) - c ( 1 3 ) c ( 1 )1 2 1 8 ( 3 ) c ( 2 1 c ( 3 ) b r ( 2 ) 1 0 4 7 ( 2 )c ( 7 ) - c ( 8 1 一h ( 8 b ) 1 0 8 0 c ( 1 9 ) 一c ( 1 4 ) c ( 15 )1 1 8 6 ( 3 ) c ( 4 1 。c ( 3 ) h ( 3 a ) 1 0 9 ， c ( 9 ) - c ( 8 ) - h ( 8 b ) 1 0 9 。0 c ( 1 9 ) - c ( 1 4 ) - c ( 1 3 )1 2 4 3 ( 3 ) c ( 2 ) c ( 3 ) h ( 3 a ) 1 0 9 7 h ( 8 a ) c ( 8 ) - h ( 8 b ) 1 0 73 c ( 1 5 ) - c ( 1 4 ) q 1 3 )1 1 7 1 ( 3 ) b r ( 2 ) c ( 3 ) - h ( 3 a ) 1 0 97 c o o ) - c ( 9 ) - c ( s ) 1 1 7 7 ( 3 )c 0 6 ) - c 0 5 ) - c ( 1 4 ) 1 2 1 0 ( 3 ) c ( 3 ) c ( 4 ) c ( 5 ) l1 2 6 ( 3 ) c o o ) - c ( 9 ) h ( 9 a ) 1 0 7 9 c 06 ) - c ( 1 5 ) - h ( 1 5 a ) 1 1 95 c ( 3