（有机化学专业论文）丙二腈参与的多组分串联反应研究.pdf

扬州人学硕+ 学位论文 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：嘉扔言 学位论文版权使用授权书 ，、) 日 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。 本人授权扬州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学 技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向 社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：哥希芬零导师签名弗甜眦匐 签字日期：夕j 年占月夕日签字日期：歹一年b 月，y 日 朱肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 中文摘要 多组分反应( m c 黜) 是一种高效的一步合成法，几种( 三种或以上) 简单易得的 组分通过一步合成得到一个单一的化合物。多组分反应由于其灵活性、会聚性和 原子经济性，与线性合成法、分步合成法相比显示出很多优越性，因此在很多领 域如有机化学，医药化学和组合化学中得到了广泛的应用。丙二腈是常见的简单 化学试剂。丙二腈分子内含有两个氰基官能团，具有强吸电子能力。氰基的碳氮 三键非常适合亲核加成反应，同时对于取代反应，氰基又是一个非常好的离去基 团。由于两个氰基的吸电子作用，使得丙二腈分子中亚甲基上的两个氢原子相当 活跃。因此，丙二腈分子中有多个反应位点，是非常理想的多组分反应底物之一。 为此我们开展了以丙二腈为反应物之一的新的多组分反应研究，取得了一些有意 义的成果： 1 用丙二腈和芳香醛反应得到的芳亚甲基丙二腈( o l e f i n ) 和活泼吡啶季铵盐 ( 溴化乙酸乙酯基吡啶、溴化- 苯乙酮基吡啶和氯化：二乙基乙酰胺吡啶) 反应，得到了相应的多取代环丙烷化合物。通过i r 、n m r 等方法进行了结构表征， 并用单晶衍射方法测定其中五个多取代环丙烷的晶体结构。 2 以丙二腈、芳香醛、溴乙酸乙酯( 氯乙酸甲酯) 和吡啶为底物，在乙腈中用吡 啶做碱的多组分反应生成了相应的未见报道的多取代苯化合物。通过i r 、n m r 、 元素分析等方法进行了结构表征，并用单晶衍射方法测定其中五个多取代苯化合 物的晶体结构。 3 以丙二腈、芳香醛、氯乙腈和吡啶为底物，在氮气保护下，在乙腈中用吡 啶做碱的多组分反应生成了相应的未见报道的多取代苯并含氮杂环化合物以及中 间产物2 个。通过i r 、n m r 、元素分析等方法进行了结构表征，并用x r a y 测定 其中八个含氮杂环化合物的晶体结构。 关键词：多组分反应，丙二腈，吡啶盐，芳亚甲基丙二腈，多取代环丙烷，多取 代苯，晶体结构。 2扬州大学硕士学位论文 c o l l e g eo fc h e m i s n ya n dc h e m i c a le n g i n e e r i n g ，y a m g z l l o uu n i v e r s i 劬y 觚g z h o u ，c h i n a t h e s i sf o rm a s t e rd e 铲e e t h e s t u d yo fm u l t i c o m p o n e n tt a n d e m r e a c t i o n so f m a l o n o n l t r l l e 1j a u t h o r ：x i a o k a is o n g s u p e r v i s o r ： c h a o g u o m d a t e ：m a y ，2 0 0 8 a b s t r a c t s m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n s( m c r s )a r eo n e - p o tp r o c e s s e si n w h i c hs e v e r a l e a s i l ya c c e s s i b l ec o m p o n e n t sr e a c tt of - o mas i n g l ep r o d u c t t h e yo f f e rs i g n i f l c a n t a d v a n t a g e so v e rc o n v e n t i o n a ll i n e a r - t y p es y n t h e s e sd u et ot h e i rn e x i b l e ，c o n v e r g e n t a n da t o me f f i c i e n tn a t u r ea n dh a v eb e c o m ea ni m p o i r t a n ta r e ao fr e s e a r c hi no r g a n i c ， m e d i c i n a la n dc o m b i n a t o r i a lc h e m i s t r y m a l o n o n i t r i l ei sa ne x c e p t i o n a l l yv e r s a t i l e c o m p o u n da n di st h e r e f o r eu s e de x t e n s i v e l ya sar e a c t a n to rr e a c t i o ni n t e m e d i a t e i t e x h i b i t su n i q u er e a c t i v i t ys i n c et h e s t r o n g l ye l e c t r o n - w i t h d r a w i n gc y a n og r o u p s a c t i v a t et h em e t h y l e n eg r o u p ，t h e i rp o l a rm u l t i p l eb o n di ss u i t a b l ef o rn u c l e o p h i l i c a d d i t i o na n di sa l s oag o o dl e a v i n gg r o u pf o rs u b s t i t u t i o n t h i se x c e p t i o n a lb e h a v i o r m a k e sm a l o n o n i t r i l ea n i m p o n a mc a n d i d a t e f o rt h e d e s i g no fn e wp r a c t i c a l m u l t i c o m p o n e n t r e a c t i o n p r o c e d u r e s s ow e d e v e l o p e d s o m en e wo n e - p o t m u l t i c o m p o n e mr e a c t i o n sw i t hm a l o n o n i t r i l ea so n eo ft h ec o m p o n e m si nt h e r e a c t i o na n df o u n ds o m ei n t r i g u i n gr e s u l t s 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 3 1 m a l o n o n l t n l ew a s c o n d e n s e dw i t l la r o m a t i c a l d e h y d e s t o g i v e a d ，l i d e n e m a l o n o n i t r i l e si nb a s i cc o n d i t i o n s ，w m c hw e r er e a c t e dw i t hp y r i d i i l i u ms a l t e s ( - e t h o x y c a r b o n y l m e t h y l p y r i d i u mb r o m i d e ，p h e n a c y l p y r i d i n i u mb r o m i d e ，a 1 1 d - ： ，- d i e t h y l 锄i n o c a r b o n y l m e t h y l p y r i d i i l i u mc h l o r i d e ) t o g i v ec o r r e s p o n d i n g p o l y s u b s t i t m e dc y c l o p r o p a n e s t h e p o l y s u b s t i t u t e dc y c l o p r o p a n e s w e r e m u y c h a r a c t e r i z e db yn m r ，i rs p e c t r a t h es i n g l ec 巧s t a ls t m c t u r e so ff i v ec y c l o p r o p a l l e s w e r ed e t e m i n e db yx r a yd i f f r a c t i o nm e t h o d 2 u 1 1 p r o c e d e mp o l y s u b s t i t u t e d b e n z e n ed e r i v a t i v e s 、e r e p r o d u c e d i n m u l t i c o m p o n e mc y c l i z a t i o nr e a c t i o n s o fp y r i d i n e ， e t h y l 仅b r o m o a c e t a t e ( m e t h y l 仅c h l o r o a c e t a t e ) ，m a l o n o n i t r i l ea n da r o m a t i ca l d e h y d e si nr e n u x i n ga c e t o n i t r i l e t h e p o l y s u b s t i t u t e db e r 屹e n ed e r i v a t i v e sw e r em 1 1 yc h a r a c t e r i z e db yn m r ，i rs p e c t r aa n d w e r ec o n f i 订n e db yx - r a yd i m a c t i o nd e t e m i n e do ff i v es i n g l ec r y s t a ls t m c t u r e so f p o l y s u b s t i t l n e db e n z e n ed e r i v a ，t i v e s 3 n o v e lp o l y s u b s t i t u t e db e n z e n ed e r i v a t i v e sa n dn i t r o g e nc o n t 蕊n gh e t e r o c y c l i c c o m p o u l l d s w e r ep r o d u c e di nam u l t i - c o m p o n e n tc y c l i z a t i o nr e a c t i o no fp y r i d i n e ， c h l o r o a c e t o n i t r i l e ，m a l o n o n i t r i l ea n da r o m a t i ca l d e h y d e si nr e n u x i n ga c e t o n i t r i l eu n d e r t h ep r o t e c t i o no fn i t r o g e n a ut h ec o m p o u n d sw e r em l l yc h a r a c t e r i z e db yn m r ，i r s p e c t r a t h es i n 9 1 ec r y s t a ls t n j c t u r eo f s i xc o m p o m l d sa i l dt w oi n t e m e d i a t ec o m p o u n d s w e r ed e t e m l i n e db yx r a yd i f 行a c t i o nm e t h o d 置秒m 坳，凼：m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n s ， m a l o n o n i t r i l e ，p y r i d i n i 啪 s a l t ， a r y l i d e n e m a l o n o n i t r i l e ，p o l y s u b s t i t l n e dc y c l o p r o p a i l e ，p o l y s u b s t i t u t e db e r 亿e n e ，c 巧s t a l s 臼u c t l 】1 e 4 扬州大学硕十学位论文 第一章前言 丙二腈是一个非常有意思的有机化合物，尽管分子结构比较简单，但却有非常 丰富的化学反应性质。这主要是分子中两个具有强吸电子作用的氰基所至。首先 氰基的强吸电子作用导致亚甲基上的氢具有很强的酸性( p k l = 1 1 ) ，因此丙二腈非 常容易形成碳负离子，是典型的活泼亚甲基化合物，可以进行k n o e v e n a g e l 缩合反 应，m i c h a e l 加成等反应。其次氰基的极性碳氮叁键具有羰基碳氧双健的性质可以 进行亲核加成反应。第三，氰基也是一个合适的离去基团，可以被一些亲核试剂 取代。第四，在不同的反应条件下，一个氰基参加反应，两个氰基也可以共同参 加反应。这些因素的综合作用，使得丙二腈表现出异乎寻常的化学反应性质，有 着非常广泛的深入研究，早在1 9 6 9 年f r e e m a n 【l 】在其综述中就提到丙二腈特殊的 活性。多组份反应通过简单的反应原料构建结构复杂的有机化合物，省去了反应过 程中中间体的分离、提纯等步骤，是一种相当高效，经济的合成方法，是当前有机 合成研究的热点课题丙二腈的特殊的化学反应活性，使其成为设计多组份串联反 应或多组份一锅煮反应最理想的合成试剂，近年来有丙二腈参加的多组份反应不 断涌现，成为合成环状化合物的最有效方法之一。本文希望总结近年来这一令人 关注的课题的研究进展。 1 1 k h o e v e n a g e l 缩合反应 1 1 1醛与丙二腈的反应 醛和丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合反应【2 】可以在多种催化反应条件下快速完成，屠 树江和史达清等人对芳香醛与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合反应【】做了许多研究。曾 报道了k f a 1 2 0 3 催化的羰基与活性亚甲基化合物的缩合反应【7 】，他们还发现在室 温下，固体芳醛和丙二腈或者氰乙酰胺在n h 4 0 a c 的催化下研磨，即可得到 k n o e v e n a g e l 缩合产物【引，而换用液态的醛作原料时效果不好。 1 1 1 1 含氧杂环化合物的合成【9 1 2 】 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 5 屠树江曾经将芳醛、丙二腈与1 萘酚、2 萘酚和8 羟基喹啉进行反应，得到萘 并吡哺衍生物以及喹啉并吡喃衍生物。2 0 0 4 年【1 4 】他们将芳醛、丙二腈和5 甲氧 基1 ，2 ，3 ，4 四氢萘2 酮在六氢吡啶催化下，室温下搅拌反应2 8h ，可以一步合成 2 氨基3 氰基- 4 - 芳基- 6 - 甲氧基- 1 ，4 ，5 ，6 - 四氢萘并 2 ，1 - b 吡喃衍生物( s c h e m e1 - 1 ) 。 c n a r c h 。+ h z c ：+ h 3 c 。熹h 。c 。 n h 2 s c h e m el l 他们还报道了微波辐射下，芳亚甲基丙二腈与5 ，5 二甲基1 ，3 。环己二酮反应得 到2 氨基3 氰基4 芳基7 ，7 二甲基5 氧代5 ，6 ，7 ，8 四氢苯并吡喃【1 5 】，在此反应中 芳亚甲基丙二腈必须先通过芳醛与丙二腈缩合反应得到。后来，他们发现芳醛、 丙二腈和5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮在乙二醇溶剂中超声辐射5 7m i n ，不需任何催 化剂，一步即可得到2 氨基3 氰基4 芳基7 ，7 二甲基5 氧代5 ，6 ，7 ，8 四氢苯并吡 喃( s c h e m e1 2 ) 【1 6 】，产率高，后处理方便。 c n a r c h o + 、c n h o c h 2 c h 2 0 h u i t r a s o n i c oa r c n n h 2 s c h e m e1 2 e l i n s o n 等人【1 7 ，1 8 1 采用电催化多组分反应成功合成了吡喃衍生物1 9 ，2 0 1 ( s c h e m e 1 - 3 ) 。 o + 9 酽十：等禚竽 h r 2 c n n h 2 靳通收等【2 1 ，2 2 】也报道了以十二烷基苯磺酸为催化剂，在芳醛、丙二腈和苯酚在 水中一步生成2 一氨基3 氰基4 芳基7 ，7 二甲基5 氧代5 ，6 ，7 ，8 四氢苯并吡喃。 6扬州人学硕士学位论文 该反应仅通过在水中加热即可完成，操作简便、对环境友好、催化剂可重复使用， 期间经历了缩合、加成、环化、异构等过程。同样在水中以四丁基溴化铵作为催 化剂，芳醛、丙二腈和酚类化合物反应可以等到苯并吡喃衍生物( s c h e m e1 4 ) 【2 抛7 1 。 屠树江他们在k f a 1 2 0 3 催化下，将芳醛、8 一羟基喹啉与丙二腈或氰乙酸乙酯在无 水乙醇中于8 0 反应5 7h ，即得到了喹啉并吡喃衍生物2 8 1 。 r ，且h + ：+ r 洲盎r n h 2 c n p i z z o 小组【2 9 1 发现在碱性条件下，水杨醛可以与丙二腈进行k n o e v e n a g e l 缩合反 应，然后再成环得到苯并吡喃衍生物( s c h e m e1 5 ) 。 r 颠三：o + ：警 r 勺n 卜r 颞 h o ：9 0 0 c + r 。h 二孚r 铽n 当化合物中既含有羟基基团又含有羰基基团时，由于羟基的活性要比酮羰基 的活性高，羟基基团参与反应，得到含氧化合物3 0 3 2 1 。屠树江小组将4 羟基喹啉 2 酮代替5 甲氧基1 ，2 ，3 ，4 四氢萘2 酮，在上述相同的反应条件下得到较高产率 的2 氨基3 氰基4 芳基1 ，4 ，5 ，6 四氢吡喃并 3 ，2 一c 喹啉5 酮衍生物例( s c h e m e 1 6 ) 。此时是4 位的羟基参与反应形成吡喃坏，而非2 位的酮参与反应。和有机溶 剂相比，水具有价格低廉，没有危险和环境友好等特点，因此他们将反应在水相 中进行【3 4 ，35 1 ，将t e b a 代替六氢吡啶作催化剂，在水中9 0 反应几小时，一样可 以得到较高产率地得到目标产物。m a g e d o v 等人冈将芳香醛、丙二腈和4 羟基吡 啶2 酮进行三组份反应，同样可以生成吡喃并吡啶衍生物。 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 7 c n a r c h = c 二c n + o h h p i e r i di n e o e t o h s c h e m e1 6 h n r 1 1 1 2 含氮杂环化合物的合成【3 7 】 多取代吡啶和相应的1 ，4 二氢吡啶具有一定的药理特性，因此化学家们对这方 面也有广泛的研究。e v d o k i m o v 小组将醛、丙二腈和硫醇进行三组分反应，通过简 单的一步就合成了巯基取代的多取代吡啶和相应的1 ，4 二氢吡啶( s c h e m e1 7 ) 【3 8 3 9 j 。整个过程中，醛和丙二腈首先进行k n o e v e n a g e l 缩合生成a ，p 不饱和腈化合物， 另一分子的丙二腈在碱性条件下与0 【，b 不饱和腈化合物发生m i c h e a l 加成，同时与 硫醇发生亲核加成反应，再环化脱氢得到目标化合物4 0 ，4 1 1 。r a n u 等人在离子液 体中也较高产率的合成了多取代吡啶。 r 员h + 2 ：s h 鲁 r e 仙x2 h h 2 n r c n n c o r s r 。 h 2 n r h c n s r s c h e m el - 7 屠树江等报道了三组分一步合成吡啶并 2 ，3 明嘧啶衍生物。将芳醛、丙二腈和 2 ，6 一二羟基4 氨基嘧啶，在k f a 1 2 0 3 催化下，在e t o h 中于8 0 反应几小时，可以 较高产率地生成一系列的2 氨基3 氰基4 芳基吡啶并 2 ，3 明嘧啶衍生物【4 3 1 。 吡啶 2 ，3 c 并吡唑类化合物具有许多重要的生物和药理活性。通常这类化合物 的合成多采用氨基吡唑衍生物与活性亚甲基化合物，或是与a ，伊不饱和化合物缩合 环化而成附】。这些反应大都是在常规条件下进行，一般反应时间较长，需要使用 大量溶剂或者催化剂，操作不简便，收率不高。屠树江等采用微波辐射作用，以5 一 氨基3 甲基1 苯基吡唑与芳亚甲基丙二腈为原料合成了4 芳基5 氰基6 氨基3 甲基1 苯基吡啶 2 ，3 c 并吡唑衍生物( s c h e m e1 8 ) 0 4 5 | 。 8扬州大学硕士学位论文 叱c 娘呲刊：c ：骂h 3 c a r p h c n n h 2 s c h e m e1 8 3 氨基吡啶【2 ，3 - c 并吡唑衍生物还可以继续与活性亚甲基化合物反应。 k r i s h n a i a h 等人报道了3 氨基吡啶【2 ，3 c 并吡唑衍生物活性亚甲基化合物在醋 酸存在的条件下加热回流，高产率地合成了化合物a ( s c h e m e1 - 9 ) 。 r h 洲2 + 式掣 e t oc n r a s c h e m el - 9 屠树江小组还将芳醛、丙二腈与4 ，5 二氢3 甲基5 氧代1 苯基吡唑三种组分 在离子液体1 丁基3 甲基四氟硼酸中进行一锅煮反应，一步合成了2 氨基4 芳基 3 氰基一5 甲基7 苯基吡唑【5 ，4 6 】) ，吡喃衍生物m 7 1 。同样在离子液体中，芳醛、丙 二腈与3 芳胺5 ，5 二甲基环己2 烯酮的三组份反应，能以较高产率生成化合物 b ( s c h e m e1 1 0 ) 【4 8 】。s 1 1 i m a z a k i 等人用芳醛、丙二腈与酮以及醋酸铵进行四组份 反应，也得到了多取代吡啶。 ooa r 舭：+ i o n i ci i a u i d - - - - - - - - - - - 卜 n ar i h a r i b c n n h 2 s c n e m el l u 1 1 1 3 碳环化合物的合成 2 0 0 1 年，屠树江等研究了k f a 1 2 0 3 催化的硝基甲烷与对甲基苯基亚甲基丙 二腈的迈克尔加成反应【5 0 5 ，发现产物不是简单的加成，而是硝基甲烷与两分子 对甲基苯基亚甲基丙二腈的加成，并发生缩合成环一步生成了化合物c ( s c h e m e 1 1 1 ) ，化合物c 的结构通过单晶x 射线衍射的方法确定。t e x i e r - b o u l l e t 等人【5 2 1 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 9 在哌啶存在的条件下，利用微波促进硝基甲烷与芳亚甲基丙二腈的m i c h e a l 加成反 应，也生成了类似的产物。 h 3 c 2h 。c 乏二三卜c h = c ：+ c h 。n 。z 竺暑专 g h 3 c s c h e m e1 1 1 陆熙炎等人将醛、丙二腈和联烯化合物进行一锅煮反应，以三苯基膦作为催 化剂促进 3 + 2 】环加成反应，得到环戊烯衍生物( s c h e m e1 1 2 ) 。n a i r 小组酬曾经在 三苯基膦存在的条件下，将芳亚甲基丙二腈与炔类化合物进行 3 + 2 】环加成反应， 得到环戊烯衍生物。 刚文啡。拦蛩r s c h e m e1 1 2 h i r a o 等人吲采用不同的催化剂促进芳亚甲基丙二腈自身的缩合反应，合成环 戊烯衍生物( s c h e m e1 - 1 3 ) 。随着催化体系的不同，顺式和反式的产率各不相同。 p h p h c h _ c 嚣篙蔫p 袋+ 1 1 1 4 芳环化合物的合成 p h 最近，屠树江又报道了芳亚甲基丙二腈和苯并环酮与丙二腈的缩合产物在 k 2 c 0 3 存在的条件下，以t e b a 作为催化剂，在5 0 的水相中进行反应得到化合物 d 【5 6 】( s c h e m e1 1 4 ) 。 1 0扬州人学硕士学位论文 b 卜 一h b c n c n d n s c h e m e1 1 4 1 9 9 8 年，a 1 o i l l r a n 小组用芳亚甲基丙二腈与吡啶季铵盐在吡啶中加热回流 反应，制备了多取代苯。 1 1 2 酮与丙二腈的反应 有关醛与丙二腈的l o o e v e n a g e l 缩合反应已有许多报道，为了扩展丙二腈在有 机合成中的应用，化学家们展开了有关酮与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合反应的研究。 s 锄m e l s o n 等人【5 8 1 对酮与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合反应进行了研究，较高产率地 得到了乙烯基丙二腈衍生物，还可以用硼氢化钠还原烯键生成取代丙二腈衍生物。 e v a n s 小组用4 甲基哌啶酮与丙二腈反应，起初想得到他们的k n o e v e n a g e l 缩 合产物，结果发现缩合产物不稳定，在室温条件下以三乙胺作碱即可得到缩合产 物的二聚产物( s c h e m e1 1 5 ) 。 c n + 一n 器n c h 3 c h 3 、c h 3 s c h e m e1 1 5 邓金根等人对苯并环己酮与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合产物进行了研究，乙烯 基丙二腈在温和的碱性条件下，丫位上的氢容易失去形成碳负离子，可以发生 m i c h e a l 加成反应【6 0 】。他们用乙烯基丙二腈与硝基乙烯进行反应，以二氯甲烷做溶 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 1 l 剂，三乙胺作碱，很快发生m i c h e a l 加成反应，然后再以乙腈作为溶剂，乙醇钠作 碱，加热回流成环得到多取代苯( s c h e m e1 1 6 ) 【6 l 】。 慨拦孥： c h 3 c n ，r e f l u x ，a i r r 2 n 0 2 r 3 s c h e m e1 一1 6 由于酮与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合产物中丫- 位上的氢有一定的活性，可以形 成碳负离子6 2 1 进行m i c h e a l 加成反应。s e p i o t 等人【6 3 1 就用酮与丙二腈的k n o e v e n a g e l 缩合产物对芳乙烯基丙二腈进行m i c h e a l 加成反应，再成环脱去一分子氢氰酸得到 多取代苯( s c h e m e1 1 7 ) 。 h h 3 c c nn c n h 2 c n h c h 3 c n n c h c n c c n n h 2 酮与丙二腈进行k n o e v e n a g e l 缩合反应后，可以与硫进一步反应成环得到噻吩 衍生物( s c h e m e1 1 8 ) 【6 4 1 。 p 从e i + ：一n x 啡。啪三苁h 2 a 1 o m r 觚小组将2 乙酰基环己酮与丙二腈进行k n o e v e n a g e l 缩合反应，再成 环生成四氢异喹啉衍生物( s c h e m e1 1 9 ) 。 n r 疋 c r 1 2扬州人学硕士学位论文 m e + y n 一n x y = c n ，c o n h 2 ，c s n h 2 x = o s s c h e m e1 - 1 9 1 1 3 合成三员环化合物 环丙烷是具有生物活性的化合物，它的合成一直以来很吸引人们的关注【6 6 】，合 成环丙烷的方法有许多种。e 1 i n s o n 研究了碱金属卤化物存在的情况下通过电化学 氧化能够使丙二腈与酮反应生成三员环化合物6 7 ，6 8 1 ( s c h e m e1 2 0 ) 。 c n + r 1 c ( o ) r 2 二 c n 屯( o ) r 2 面赢 r 3 0 h e i e c l r o i y s i s 0 0 5 - 0 1 0f ，m o 2 0 0 4 年，k o j i m a 等人【叫用带手性基团的吡啶季铵盐与苯亚甲基丙二腈在室温 条件下，在碱性溶液中反应，以较高的产率生成对映选择性的环丙烷衍生物 ( s c h e m e1 2 1 ) 【7 0 7 2 1 。 钮h 艺半p + p h n 嗍 y 锄a d a 用手性嗯唑吡啶季铵盐在室温条件下，以三乙胺作碱与苯亚甲基丙二 腈反应，同样可以得到对映选择性的环丙烷衍生物【7 3 1 ( s c h e m e1 2 2 ) 。 r o c n + ，= + r 2 、l c o r 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 1 3 r 炎：与卜敬n 二r 关 1 2 m i c h a e 功口成反应 丙二腈由于其氰基的吸电子效应，活化了与氰基相连的亚甲基上的氢原子，形 成的碳负离子会对0 【，b 不饱和酮化合物进行亲核加成，可以得到多种产物7 6 1 ，如： 环己酮衍生物、多取代苯、多取代吡啶以及吡喃衍生物【7 7 1 等等。许多碱性的催化 剂，如醇钠、醇钾、胺、氢化钠以及丁基锂等可以催化该反应，甚至在无催化剂 的条件下，查尔酮与丙二腈之间也能进行m i c h a e l 反应，产率均超过5 0 ，最高达 8 4 嘣7 8 1 。t 狄e m o t o 等人【7 9 1 也对丙二腈的m i c h a e 功口成反应进行了多种研究( s c h e m e 1 - 2 4 、。 p h r + ：竺羔等生州q 2 ：姒rp h r + 、n 弋忑i - p h m r k a p p e 小组【8 0 】也研究了丙二腈对0 l ，p 不饱和酯的m i c h a e l 加成反应，以四氢呋喃 作为溶剂，甲醇钠作为碱的条件下，丙二腈与0 【，p 不饱和酯直接进行m i c h a e l 力口成 反应得到化合物g ，当以甲醇作为溶剂，甲醇钠作为碱时，反应成环得到二氢吡啶 衍生物h 。化合物g 和化合物h 在甲醇中与化合物i 反应就可以得到化合物j 。若用 丙二腈与0 【，p 不饱和酯以及化合物i 直接在微波条件下反应既可得到化合物 1 4扬州人学硕士学位论文 j ( s c h e m el - 2 5 ) 。 r 4 m i c r o w a v ec o n d i t i o n s ：10m i n ，14 0 0 c ( r 4 = n h 2 ) o r10 0 0 c ( r 4 = p h ) s c h e m e1 2 5 g i 晒s 小组【8 1 1 用丙二腈对带有大环的a ，p 不饱和化合物进行m i c h a e 功口成反应， 再环化得到大环并吡啶衍生物。他发现用乙烯基丙二腈与环酮以钠作为碱催化也 可得到大环并吡啶衍生物。 纪顺俊等人吲将丙二腈对带有二茂铁的0 【，b 不饱和酮在超声辐射作用下进行 m i c h a e l 加成反应，在新制的醇钠中，以少量的乙醇作为溶剂，能够得到带有二茂 铁基团的吡啶衍生物( s c h e m e1 2 6 ) 。 o m e o c n + o m e c n r o n a ，r o h u s f e 6 c n o r s c h e m e1 2 6 g o d a 等人也将丙二腈对0 【，b 不饱和化合物进行m i c h a e l 加成反应，以乙醇作 为溶剂，乙醇钠作为碱的条件下，合成了一系列的多取代吡啶。而当两分子的丙 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 1 5 二腈与0 【，p 不饱和化合物反应时，在相同的条件下，却得到了多取代苯( s c h e m e 1 2 7 ) 【8 4 1 。c t o r y 小组【8 5 】对丙二腈与a ，p 不饱和化合物的反应进行了研究，发现有 两种产物生成。 c n o r 铲阶： r 1 n a o m e ，m e o h r 2 r r r 1 n h 2 c n s c h e m el - 2 7 丙二腈与0 【，d 不饱和酮的反应在不同反应条件下生成不同化合物，靳通收等8 6 】 用查尔酮、丙二腈为原料，十六烷基三乙基溴化铵( h t e a b ) 为催化剂，水中回流 条件下合成了一系列的2 ，4 ，6 三芳基3 芳酰基4 羟基环己基1 ，1 二甲腈( s c h e m e 1 2 8 ) 。此方法具有操作简便、反应条件温和、反应时间短、环境友好、收率高等 优点。在反应过程中首先丙二腈与第一摩尔查尔酮发生m i c h a e l 加成生成中间体k ， 而后中间体k 再与第二摩尔查尔酮发生第二次m i c h a e l 加成反应生成双分子加成中 间体l 【8 7 1 ，最后双分子加成中间体l 再通过分子内环化生成最终产物2 ，4 ，6 三芳基 3 芳酰基4 羟基环己基1 ，1 二甲腈。 l n c n s c h e m e1 2 8 丙二腈除了与a ，p 不饱和酮进行m i c h a e l 力口成反应外，还可以与其他含双键化 合物进行m i c h a e l 加成反应。黜i i i l 小组【8 8 1 将丙二腈对二氢吡喃酮进行了m i c h a e l 加成 反应，然后吡喃开环得到多取代苯( s c h e m e1 - 2 9 ) 。 ， 一 肘ra弋、 o人c o k c co o ra h丫。 譬1氓，h 1 6 扬州人学硕士学位论文 a ，赍m 十每 h s c a ，戍。洲3 + ：十扣媳一一l h 3 c h 3i a r j c n c o o c h 3 n h 2 s c h e m el 2 9 i m o v a 等人【8 9 】研究了丙二腈与化合物q 的反应，以三乙胺作碱，生成了四种 产物分别为：化合物m ( 3 4 ) ，化合物n ( 2 3 ) ，化合物o ( 1 0 ) 和化合物p ( 1 1 ) 。 丙二腈在碱性条件下拔成负碳进攻化合物c 的1 位碳，发生m i c h a e l 加成反应，然后 1 位和3 位碳碳键断裂开环进行下一步反应得到化合物p 、化合物m 和化合物n 。 当丙二腈的碳负离子进攻化合物t 的3 位碳时，得到化合物o ( s c h e m e1 3 0 ) 。 s m e f c 蜷： q f c n c n c f c s m 刁 三s f c 譬- 、：一 f 趸c 卫葵n c b o m a l l 小组【9 0 1 采用三组分反应合成了1 ，6 二酮衍生物。为了了解其反应机理， 他们做了进一步的实验，发现丙二腈首先与溴代苯乙酮发生消去反应，然后再与0 【， p - 不饱和酮进行m i c h a e l 加成得到1 ，6 二酮衍生物( s c h e m e1 3 1 ) 。当他们用丙二腈先 与0 l ，p 不饱和酮进行m i c h a e l 加成反应，然后再加入溴代苯乙酮，并未发生反应。 o b r + ：+ r 影一r s c h e m e1 3 l r 2 o 毛 1。绦 宋肖锴：丙二睛参与的多组分串联反应研究 1 7 a b d e l r a z e k 等人【9 1 1 预期将苯甲酰乙酸乙酯与丙二腈发生k n o e v e n a g e l 缩合反应 后再进行其他反应，他们发现以哌啶作为催化剂，在乙醇中加热回流，得到的却 是c 1 a i s e n 缩合产物，发生了消去反应，脱去一分子的乙醇。然后将c l a i s e n 缩合 产物在甲苯中加热回流得到化合物r ，化合物r 在醋酸和硫酸中加热回流又得到 了化合物s ( s c h e m e1 - 3 2 ) 。 参考文献 曰，c n p h 儿c o z 附： p h p hc n 啪：c 夕气n o 氅 p h s c h e m e1 3 2 o c n n h 2 邺。4 p p h h s c n o h 1 f r e e m a n ，f c 乃p ，”尺p v1 9 6 9 ，6 9 ，5 9 l 2 b i g i ，f ；c o n f o r t i ，m l ；m a g g i ，r ；p i c c i 衄o ，a ；s 耐o r i ，gg 陀p 刀c 厅p 聊2 0 0 0 ，2 ， 1 0 1 3 w r 锄g ，x s ；z e n g ，z s ；l i ，yl e ta 1 跏砌c d m 聊甜门2 0 0 5 ，3 5 ，1 9 1 5 4 w 觚g ，g 、m ；w a n g ，b l c 庇f 行一( ) 侈( 砀p 聊2 0 0 4 ，2 4 ( 1 ) ，8 5 5 k a m b e ，s ；s a r r o ，k 5 咖历c d m 聊“刀1 9 8 0 ，3 6 6 6 r e n ，z j ；c a o ，w g ；t o n g ，w q 妙玎砌c d 聊聊扰门2 0 0 2 ，3 2 ( 2 2 ) ，3 4 7 5 7 g a o ，y ；s h i ，d q ；z h o u ，l h c 厅f ，z jd 得c 厅p 朋1 9 9 6 ，13 ( 6 ) ，5 4 8 8 t u ，s j ；r o n g ，l c ；g a o ，y ；g u o ，s m ；l u ，s h ；y a n g ，x j 锄砌z 劬p 朋 2 0 0 2 ，2 2 ( 5 ) ，3 6 4 9 w a n g ，x s ；z e n g ，z s ；s h i ，d q e ta 1 c 乃砌，( ) 傅c 办p 聊2 0 0 5 ，2 5 ( 9 ) ，1 1 3 8 1 0 g ，x s ；l i ，yl ；s 1 1 i ，d q e ta 1 c 饧f 咒一d 停c 办p 朋2 0 0 5 ，2 5 ( 9 ) ，1 1 0 7 1 8扬州大学硕士学位论文 1 1 h a s s a n i e n ，m a ；z a h f a i l ，s a ；e i - g l a b y ，s a ，伽坊口，2c 向g m 。c 1 9 9 9 ，7 6 ，3 5 0 1 2 s m ，d q ；z h a n g ，z ；t u ，s j e ta 1 c 饧f ，z ，d 侈( 砀p 聊2 0 0 3 ，2 3 ( 1 1 ) ，1 3 1 4 1 3 g ，x s ；s h i ，d q ；t u ，s j 国玩，劬p m 2 0 0 3 ，2 1 ，1 1 1 4 1 4 w 撕g ，x s ；s 1 1 i ，d q e ta 1 c 厅f n ，d 得c 加聊2 0 0 4 ，2 4 ( 1 1 ) ，1 4 5 4 1 5 t usj ，g a oy e ta 1 跏砌c d 聊聊“”2 0 0 2 ，3 2 ( 1 4 ) ，2 1 3 7 1 6 t u ，s j ；j i a n g ，h ；g a o ，ye ta 1 鳓汛一魄劬绷2 0 0 3 ，2 3 ( 5 ) ，4 8 8 1 7 e l i n s o n ，m n ；d o r o f e e v ，a s ；f e d u c o v i c h ，s k ；g o r b u n o v ，s v ；n a s y b u l l i n ，r f ；m i l o s e r d o v ；f m ；n i k i s h i n ，gi e “，：，l ：7 得c 厅p 聊2 0 0 6 ，4 3 3 5 18 e 1 i n s o n ，m n ；v b r e s h c h