（有机化学专业论文）氯化钯催化的氧杂蒽类衍生物的合成方法研究.pdf

_ - 。1 。 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究1 i l l li i l li ll1 i l l1 1 1 1 1 1 1 1i111iiiiill _ y17 6 8151 氯化钯催化的氧杂蒽类衍生物的合成方法研究 摘要 专业：有机化学姓名：连朝美导师：朱育林汪朝阳 许多含吡喃环的有机物都具有重要的生理和药理活性，如降血糖、抗过敏、 抗发育不良、抗菌、抗癌，并用于治疗过敏性气管炎等。氧杂葸类衍生物含有吡 喃环结构，是许多天然产物的基本结构单元，同时也是合成许多复杂有机化合物 的重要中间体。 氧杂葸类衍生物的合成是当前研究的一个热点，传统的合成方法是通过醛与 含活泼亚甲基的羰基化合物在酸或碱催化下反应得到。近年来，很多文献也报道 了通过芳香醛和1 。3 环己二酮类化合物生成氧杂葸二酮及其衍生物的方法。尽管 这些方法较传统方法已有很大改变，但还存在很多弊端，比如反应时间长，反应 温度高，催化剂制备复杂，后处理复杂等，因此仍有必要继续寻求简便、有效的 合成该类化合物的新方法。 钯催化反应是一类应用于碳碳键和碳一杂原子键形成的重要反应。该类型反 应具有催化剂用量少、反应条件温和、产率及选择性高、操作简便、对环境友好 等特点，被广泛应用于有机合成中。且二价钯有很强的亲电性，在空气中能稳定 存在且溶于大多数有机溶剂，成为现代有机合成必不可少的合成方法。在研究中 我们发现p d c l 2 是很有效的催化剂，通过k n o e v e n a g e l 缩合、m i c h a e l 加成和环缩 合反应，能得到多种类型的化合物。 我们以氯化钯作为催化剂，对氧杂蒽类衍生物的合成进行了全面系统的研 究： 一、探讨以芳香醛类化合物与1 ，3 环己二酮( 5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮) 为原 料，在p d c l 2 催化下，控制温度在8 0 c 回流反应合成氧杂葸二酮类化合物( 3 ) 的 反应。 二、探讨以芳香醛类化合物与1 ，3 环己二酮为原料，在p d c l 2 、硫脲的催化 下，控制温度在8 0 。c 回流反应合成i h 氧杂葸类化合物( 5 ) 的反应。 三、探讨以芳香醛类化合物与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮为原料，在p d c l 2 、 硫脲的催化下，控制温度在2 0 回流反应合成四酮类化合物( 4 ) 的反应。 氯化钯催化的氧杂蒽类衍生物的合成方法研究 实验过程中水杨醛类化合物呈现出不同的特性。 四、探讨以水杨醛类化合物与l ，3 环己二酮( 5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮) 为原 料，在p d c l 2 的催化下，控制温度在8 0 c 回流反应合成一氧代四氢化氧杂葸类化 合物( 6 ) 的反应。 五、探讨以水杨醛类化合物与1 ，3 环己二酮为原料，在p d c l 2 、硫脲的催化 下，控制温度在1 2 0 回流反应合成含氧氧杂葸类化合物( 7 ) 的反应。 另外我们以水杨醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮为原料，在p d c l 2 、硫脲的催 化下，控制温度在12 0 回流反应合成一种特殊产物( 8 ) 。 我们共合成了5 7 个化合物，其中有2 5 个新化合物。同时根据上述实验结果， 提出了可能的反应机理。 关键词：氧杂葸、氯化钯、催化、合成 氯化钯催化的氧杂蒽类衍生物的合成方法研究 t h er e s e a r c ho fs y n t h e s iso fx a n t h e n ec a t a l y z e db y a b s t r a c t p a l l a diu mc h l o rid e m a j o r ：o r g a n i cc h e m i s t r y , n a m e ：c h a o m e il i a n s u p e r v i s o r ：y u l i nz h u , z h a o y a n gw a n g x a n t h e n ed e r i v a t i v e si sa ni m p o r t a n ti n t e r m e d i a t ef o rs y n t h e s i so fm a n yc o m p l e x o r g a n i cc o m p o u n d sa n di st h eb a s i cs t r u c t u r eo fm a n yn a t u r a lp r o d u c t s x a n t h e n e d e r i v a t i v e sh a v ei m p o r t a n tp h y s i o l o g i c a la n dp h a r m a c o l o g i c a la c t i v i t i e s ，s u c ha s 1 6 w e r i n g b l o o d s u g a r ,a n t i a l l e r g y ，a n t i d y s p l a s i a ,a n t i - b a c t e r i a l ， a n t i - c a n c e r o t h e r w i s ei t s g o o df o r t h et r e a t m e n to fa l l e r g i cb r o n c h i t i s ，e t e ，s o x a n t h e n e d e r i v a t i v e si sah o tt o p i cf o rc u r r e n tr e s e a r c _ h u s u a l l y ，o x a n t h e n ed e r i v a t i v e sc a nb ep r e p a r e dt h r o u g hc o n d e n s a t i o no f a c t i v e c y c l o h e x a n e d i o n ed e r i v a t i v e s w i t ha l d e h y d ec a t a l y z e db yl e w i sa c i d so rb a s e h o w e v e r , t h e s er e s e a r c h e sw e r eu n s y s t e m i ca n du n c o m p r e h e n s i v ed o t ot h e s y n t h e s i z e dp r o d u c t se x h i b i t ah i 【g hd e g r e eo fd i v e r s i t y ，w h i c hi sb a s e du p o ns t r u c t u r a l v a r i a t i o n so ft h eu b i q u i t o u sc o m p o n e n t sa r o m a t i ca l d e h y d e ，1 , 3 一c y c l o h e x a n e d i o n e d e r i v a t i v e s ，a n dr e a c t i o nc o n d i t i o n s i na d d i t i o n , m a n yo ft h er e p o r t e dp r o c e d u r e s i n v o l v e dt h eu s eo f s t r o n ga c i d i cc o n d i t i o n s ，t e d i o u sw o r k u p ，e n v i r o n m e n t a ld i s p o s a l p r o b l e m sa n du s eo fe x c e s so ft o x i ca n dc o r r o s i v ec a t a l y s t s t oa v o i dt h e s el i m i t a t i o n s ， t h ed i s c o v e r yo fan e w ，e f f i c i e n ta n de n v i r o n m e n t a lb e n i g nc a t a l y s t sw i t hh i g h c a t a l y t i ca c t i v i t ya n ds i m p l ew o r k - u pf o rt h ep r e p a r a t i o no fx a n t h e n ed e r i v a t i v e s u n d e rn e u t r a l ，m i l da n dp r a c t i c a lc o n d i t i o n si so f p r i m ei n t e r e s t p a l l a d i u m - c a t a l y z e dm e t h o d o l o g yh a v eb e e nw i d e l yu s e df o rt h es y n t h e s e so f h e t e r o c y c l e s t h e s et r a n s f o r m a t i o n sp r o c e e du n d e re x c e p t i o n a l l y m i l dr e a c t i o n c o n d i t i o n sa n da l eh i g h l yc o m p a t i b l ew i t hp o l a rf u n c t i o n a lg r o u p s a sac o n t i n u a t i o n o fo u ro n g o i n gr e s e a r c ho nt h ed e v e l o p m e n to fp a l l a d i u m c a t a l y z e dr e a c t i o n s ，p d c l 2 w a sd i s c o v e r e da sa ne f f i c i e n tc a t a l y s tf o rt h es t r a i g h t f o r w a r ds y n t h e s i so fal a r g e v a r i e t yo fd i v e r s i t y - s c a f f o l d sv i ak n o e v e n a g e lc o n d e n s a t i o n , m i c h a e la d d i t i o na n d c y c l o d c h y d r a t i o n i i i 氯化钯催化的氧杂蒽类衍生物的合成方法研究 i nt h i sp a p e r , w ed e s c r i b eam e t h o df o rt h ec o n s t r u c t i o no fx a n t h e n ed e r i v a t i v e s x a n t h e n e s ( 3 )u s i n gp d c l 2 嬲ac a t a l y s t , v i a t h ec o n d e n s a t i o no f 1 ，3 一c y c l o h e x a n e d i o n eo r ( 1 i m e d o n ea n da r o m a t i ca l d e h y d e s t e t r a k e t o n e s ( 4 ) u s i n gp d c l 2a n dt h i o u r e a 嬲ac a t a l y s tv i at h ec o n d e n s a t i o no f d i m e d o n ea n da r o m a t i ca l d e h y d e s h y d r o x y - x a n t h e n e s ( 5 ) ，u s i n gp d c l 2a n dt h i o u r e a 嬲ac a t a l y s t , v i a t h e c o n d e n s a t i o no f1 , 3 一c y c l o h e x a n e d i o n ea n da r o m a t i ca l d e h y d e s i nt h ec o u r s eo fe x p e r i e n t ，w ef o u n dt h a t2 - h y d r o x ya r o m a t i ca l d e h y d e se x h i b i t e d d i f f e r e n tb e h a v i o r st oa r o m a t i ca l d e h y d e su n d e rs i m i l a rr e a c t i o nc o n d i t i o n sf o r a f f o r d e dn o v e ls t r u c t i l r e s o x o - h e x a h y d r o x a n t h e n e s ( 6 ) u s i n gp d c l 2 嬲ac a t a l y s t , v i at h ec o n d e n s a t i o no f 1 ，3 - c y c l o h e x a n e d i o n eo rd i m e d o n ea n d2 - h y d r o x ya r o m a t i ca l d e h y d e s o x o - x a n t h e n e s ( 7 ) u s i n gp d c l 2a n dt h i o u r e a 嬲ac a t a l y s t , v i at h ec o n d e n s a t i o no f l ，3 一c y c l o h e x a n e d i o n ea n d2 - h y d r o x ya r o m a t i ca l d e h y d e s as p e c i a lx a n t h e n e ( $ ) d e r i v a t i v eo b t a i n e da tt h es a m ec o n d i t i o n w eh a ds y n t h e s i z e df i 衄- s e v e nc o n p o u n d s ，i n c l u d i n gt w e n t yn e wc o n p o u n d s t h e nt h em e c h a n i s mi sd i s c u s s e d k e yw o r d s ：x a n t h e n e ，p a l l a d i u m ，c a t a l y s i s ，s y n t h e s i v 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 目录 摘要i 1 a b s t r a c t 1i i 第一章氧杂蒽类衍生物的研究进展1 1 1 氧杂蒽二酮类衍生物的合成报道1 1 1 1 无外加催化剂条件下合成氧杂蒽类化合物1 1 1 2 微波辐射下反应合成氧杂蒽类化合物2 1 1 3 离子液体介质中反应合成氧杂蒽类衍生物4 1 1 4 水溶剂中合成氧杂葸类衍生物的反应5 1 1 5 无溶剂条件下合成氧杂蒽类衍生物的反应6 1 1 6 其他物质催化合成氧杂蒽类衍生物的方法7 1 2 氧杂蒽二酮类开环衍生物的合成7 1 2 1 无外加催化剂条件下合成氧杂蒽类化合物7 1 2 2 离子液体介质中反应合成氧杂蒽类衍生物8 1 2 3 水溶剂中合成氧杂蒽类衍生物的反应8 1 3 卜日氧杂蒽类化合物衍生物的合成8 1 4 含氧氧杂蒽类衍生物的合成9 1 5 其他物质催化合成氧杂蒽类衍生物的方法9 1 6 总结和展望10 第二章氧杂蒽二酮类化合物的合成1 1 2 1 前言1 1 2 2 实验1 1 v 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 2 2 1 主要试剂与仪器1 1 2 2 2 典型实验操作合成氧杂蒽二酮类化合物1 1 2 2 3 分析测试方法12 2 3 结果与讨论1 2 2 3 1 合成条件的讨论1 2 2 3 2 结果与晶体结构分析13 2 3 3 结论1 8 2 4 产物结构分析1 9 第三章1 - h 氧杂蒽类化合物的合成2 5 3 1 前言2 5 3 2 实验2 5 3 2 1 主要试剂与仪器2 5 3 2 2 典型实验操作合成1 - h 氧杂蒽类化合物2 5 3 2 3 分析测试方法2 6 3 3 结果与讨论2 6 3 3 1 合成条件的讨论2 6 3 3 2 结果与晶体结构分析2 7 3 3 3 结论3 1 3 4 产物结构分析3 2 第四章四酮类化合物的合成3 5 4 1 前言3 5 4 2 实验3 5 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 4 2 1 主要试剂与仪器3 5 4 2 2 典型实验操作合成四酮类化合物3 5 4 2 3 分析测试方法3 6 4 3 结果与讨论3 6 4 3 1 合成条件的讨论3 6 4 3 2 结果与晶体结构分析3 7 4 3 3 结论4 2 4 4 产物结构分析4 3 第五章卜氧代四氢化氧杂蒽类化合物的合成4 7 5 1 前言4 7 5 2 实验4 7 5 2 1 主要试剂与仪器4 7 5 2 2 典型实验操作合成卜氧代四氢化氧杂葸类化合物4 7 5 2 3 分析测试方法4 8 5 3 结果与讨论4 8 5 3 1 合成条件的讨论4 8 5 3 2 结果与晶体结构分析4 9 5 3 3 结论5 3 5 4 部分产物结构分析5 3 第六章含氧氧杂蒽类衍生物的合成5 8 6 1 前言5 8 6 2 实验5 8 v l i 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 6 2 1 主要试剂与仪器5 8 6 2 2 典型实验操作合成含氧氧杂蒽类衍生物5 8 6 2 3 分析测试方法5 9 6 3 结果与讨论5 9 6 3 1 合成条件的讨论5 9 6 3 2 结果与晶体结构分析6 1 6 3 3 结论6 4 6 4 产物结构分析6 5 6 5 特殊产物的合成6 6 6 5 1 化合物( 8 ) 晶体的合成6 6 6 5 2 化合物( 8 ) 晶体的结构分析6 6 探讨7 0 7 2 文献7 4 7 9 9 9 硕士学位期间发表的论文1 o o v i i i 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 第一章氧杂葸类衍生物的研究进展 钾离子通道开放剂作为一类抗高血压药物，近来成为心血管药物研究的一个 热点，其中具有代表性的药物克罗玛啉就属于苯并吡喃类化合物【l 翊，于是合成 含有苯并吡喃结构单元的化合物就引起了广大合成化学家的兴趣。氧杂葸类衍生 物由于含有吡喃环结构单元，不仅是合成许多复杂有机化合物的重要中间体，而 且存在于许多天然产物中。因此氧杂葸类衍生物的合成是当前研究的一个热点 【5 】 o 国内外关于氧杂蒽的合成方法有许多报道，也取得了飞速的进展。传统的合 成方法是通过醛与含活泼亚甲基的羰基化合物在酸或碱催化条件下进行。常用的 催化剂有胺【6 】、a 1 2 0 3 i t 、k f a 1 2 0 3 【8 】、n a i - i s 0 4 、酸性离子液体和可膨胀石墨等。 近年来研究报道此类反应也可以在固体酸、相转移催化剂、酸性树脂、微波、超 声等条件下催化完成，并取得的了良好的效果。 1 1 氧杂葸二酮类衍生物的合成报道 1 1 1 无外加催化剂条件下合成氧杂葸类化合物 1 9 9 7 年史达清1 9 等利用邻氯苯甲醛与5 , 5 二甲基1 ，3 环己二酮作为原料，用 n n - - - 甲基甲酰胺( d m f ) 作为溶剂，在没加任何催化剂条件下，反应得到了 3 , 3 ，6 ，6 一四甲基- 9 - 邻氯苯基1 ，8 - 二氧代3 , 4 ，5 ，6 ，7 ，9 一六氢化氧杂葸( s c h e m el 一1 ) 。 c h o 占a + d m f h s c s c h e m e1 - 1 邻氯苯甲醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮的反应 2 0 0 1 年屠书江等改变溶剂，利用乙二醇作为溶剂无外加催化剂条件下合 成了氧杂蒽二酮类产物。其实验是由对氯苯甲醛与5 ，5 二甲基1 ，3 。环己二酮在乙 二醇中反应得到3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 一对氯苯基1 ，8 二氧代2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 六氢氧杂葸 ( s c h e m e1 - 2 ) 。 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 。+ 。一 s c h e m e1 4 芳醛，1 , 3 环己二酮的反应 2 0 0 6 年蒋虹【1 5 】等以芳醛、4 羟基香豆素为原料，乙醇为能量转移剂，在微 波辐射下合成了一系列9 芳基1 ，8 二氧代9 - - - 苯并【c ，h i - 2 ，7 ，1 0 三氧杂葸 ( s c h e m e1 - 5 ) 。 oa ro s c h e m e1 - 6 乙二醛的水合物和5 ，5 二甲基1 3 环2 - 酮的反应 微波辐射由于多方面的优点近些年在有机合成方面有广泛的应用，但是将离 子液体与微波辐射相结合应用于有机合成的报道却比较少。2 0 0 7 年唐然肖等 报道了以酸性离子h 2 s 0 4 催化剂，由芳香醛和l ，3 环2 - - 酮衍生物为原料，在微 波辐射下合成了一系列9 芳基八氢化氧杂葸二酮类化合物( s c h e m el 一7 ) 。 o肘o a r c h o + 。一& 始 s c h e m el - 7 芳香醛和1 。3 环己二酮衍生物的反应 3 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 1 1 3 离子液体介质中反应合成氧杂蒽类衍生物 离子液体介质作为绿色溶剂引起了人们的广泛关注在有机合成应用中成为 一个热点领域，关于这方面的报道也是层出不穷。2 0 0 5 年范学森1 8 】等报道了以 室温离子液体 b m i m 【b f 4 作为介质f e c l 3 6 h 2 0 催化芳香醛与5 ，5 - 二甲基一1 ，3 - 环己二酮的缩合反应得到了氧杂葸二酮类的衍生物( s c h e m e1 8 ) 。 oa ro a r c h o+ o f e c l 3 6 h 2 0 i - 【b m i m b f 4 】 r s c h e m el 遗芳香醛与5 ，5 二甲基1 ，3 司：己二酮的缩合反应 2 0 0 7 年马晶君1 1 9 】等相继又报道了在1 丁基3 甲基咪唑四氟硼酸盐 b m i m b f 4 介质中采用无污染的n a h s 0 4 作为催化剂由芳香醛与l ，3 - 环己二酮 衍生物制备9 - 芳基一2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 六氢2 h - 氧杂葸1 ，8 二酮( s c h e m e1 9 ) 的反应。 o舡o a r c h o+ b m i m b f 4 n a h s 0 4 s c h e m e1 - 9 芳香醛与1 ，3 环己二酮衍生物的反应 同年徐海波【2 0 1 首次报道了以酸性离子液体 b m i i i l 】h 2 s 0 4 为催化剂，以芳香醛 和1 ，3 环己二酮衍生物为原料合成一系列9 芳基八氢化氧杂葸二酮类化合物 ( s c h e m e1 - 1 0 ) 。 a r c h o + b m i m h 2 s 0 4 c 2 h s o h r oa ro s c h e m e1 1 0 芳香醛和1 ，3 一环己二酮衍生物的反应 2 0 0 8 年王桂兰1 2 1 1 等报道了显示酸性离子液体1 - ( 3 磺酸) 丙基3 甲基咪唑磷 酸二氢盐( h s 0 3 ( c n 2 ) 3 m i m h 2 p 0 4 ) 能有效促进l ，3 一环己二酮和芳香醛的缩合反 应，生成9 - 芳基2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 一六氢2 h - 氧杂葸1 ，8 二酮( s c h e m e1 - 1 1 ) 。 a r c h o + s c h e m e1 - 1 11 , 3 - 环己二酮和芳香醛的缩合反应 4 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 马晶军【冽在2 0 0 8 年再次报道了酸性离子液体 b m i m h 2 s 0 4 能促进芳香醛和 5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮的缩合反应，生成3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 芳基1 ，8 二氧代 一1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 一八氢化氧杂葸( s c h e m e1 - 1 2 ) 。 a r c h o + 【b m i m h 2 s 0 4 s c h e m e1 1 2 芳香醛和5 ，5 二甲基一l ，3 - 环己二酮的缩合反应 离子液体作为介质的报道可谓屡见报端，人们都争相利用不同类型的离子液 体来促进此类反应的进行。李玉玲2 3 1 等2 0 0 8 年也相继报道了芳醛和两分子的5 ，5 二甲基- l ，3 一环己二酮在离子液体 b m i m + 】 b f 4 中在对甲苯磺酸催化下，合成了 3 ，3 ，6 ，6 - 四甲基1 ，8 二氧代- 9 一芳基1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 - 八氢化氧杂葸系列化合物 ( s c h e m el - 1 3 ) 。反应如下： a r c h o 4 - i o n i ci i q u i d t s 0 h8 0 oa ro s c h e m el - 1 3 芳醛和两分子的5 ，5 一二甲基- l ，3 环己二酮的反应 1 1 4 水溶剂中合成氧杂蒽类衍生物的反应 水作为环保性溶剂受到了化学家的青睐，2 0 0 3 年史达清2 4 1 等报道了芳醛与 5 ，5 一二甲基一l ，3 环己二酮在氯化三乙基苄基铵( t e b a ) 催化下，当在体系中存在对 甲苯磺酸时，则生成3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 芳基一1 ，8 一二氧代八氢化氧杂葸( s c h e m e 1 - 1 4 ) 。 a r c h o + t e b a t s o h h 2 0 oa ro s c h e m e1 1 4 芳醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮于对甲苯磺酸中的反应 2 0 0 5 年靳通收【2 5 】等以氨基磺酸和十二烷醇硫酸钠( s d s ) 为复合催化剂，芳醛 和5 ，5 - 二甲基一1 ，3 环己二酮为原料，于水中合成了3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 芳基1 ，8 - 二 氧代一l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 一八氢化氧杂蒽( s c h e m e1 - 1 5 ) 。 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 a r o h o + 氨基磺酸+ s d s s c h e m e1 - 1 5 芳醛和5 ，5 一二甲基1 ，3 环己二酮为原料的反应 2 0 0 9 年张美月2 q 等在无相转移剂存在下，水相中由甲酸催化芳香醛与5 ，5 二甲基- l ，3 - 环己二酮缩合反应制备了3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 芳基一1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 八氢 化氧杂葸- 1 ，8 - 二酮( s c h e m el - 1 6 ) 。 a r o h o + o 甲酸 h 2 0 回流 s c h e m el 1 6 芳香醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮缩合反应 1 1 5 无溶剂条件下合成氧杂葸类衍生物的反应 2 0 0 9 年孙大伟口7 1 在无溶剂研磨条件下，以硼酸为催化剂由芳香醛与1 , 3 环 己二酮衍生物制备了9 一芳基1 ，8 一二氧代氧杂葸衍生物( s c h e m e1 1 7 ) 。 。+ 。 s c h e m e1 - 1 7 以硼酸为催化剂芳香醛与1 , 3 环己二酮衍生物的反应 同年吕宏艳口引等相继报道了利用z r o c l 2 8 h 2 0 作为催化剂在无溶剂条件下 芳香醛与1 ，3 一环己二酮衍生物合成l ，8 一二氧八氢氧杂葸衍生物( s c h e m e1 1 8 ) 。 + v z 帕c 1 2 8 h 2 0 s c h e m el - 1 8z r o c l 2 8 h 2 0 作为催化剂芳香醛与1 , 3 环己二酮衍生物的反应 6 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 1 1 6 其他物质催化合成氧杂葸类衍生物的方法 2 0 0 5 年赵青杰凹1 等以4 嘧啶甲醛和1 ，3 环己二酮为原料在n a f i o n - h 的催化 下合成9 嘧啶基1 ，8 二氧代2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 六氢氧杂葸( s c h e m e1 - 1 9 ) 。 9 + v c 2 h s o hn y v s c h e m ei 1 94 嘧啶甲醛和1 ，3 一环己二酮的反应 2 0 0 7 年张英群3 川等报道了在可膨胀石墨催化下，以芳香醛和5 , 5 二甲基1 ，3 环2 - - 酮在乙醇水中回流缩合制备了3 ，3 ，6 ，6 四甲基9 芳基1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，7 ，8 八氢化 氧杂葸一1 ，8 - 二酮的反应( s c h e m e1 - 2 0 ) 。其反应时间短且催化剂价廉易得，对环境 友好，经简单处理可重复使用。 a r c h o + o 可膨胀石墨 乙醇一水 s c h e m e1 2 0 可膨胀石墨催化下芳香醛和5 ，5 - 二甲基1 ，3 环己二酮的反应 1 2 氧杂葸二酮类开环衍生物的合成 1 2 1 无外加催化剂条件下合成氧杂葸类化合物 1 9 9 8 年史达清【3 l 】等报道了利用水杨醛与5 , 5 二甲基一l ，3 环己二酮在- 二 甲基甲酰胺中反应得到了，3 , 3 二甲基9 ( 5 ，5 二甲基3 羟基2 环己烯1 酮2 基) 一1 - 氧代一2 ，3 ，4 ，9 - 四氢化氧杂葸( s c h e m e1 - 2 1 ) 。 o d m f s c h e m e1 2 1 水杨醛与5 ，5 二甲基1 ，3 一环己二酮的反应 7 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 1 2 2 离子液体介质中反应合成氧杂葸类衍生物 离子液体介质作为绿色溶剂引起了人们的广泛关注在有机合成应用中成为 一个热点领域，关于这方面的报道也是层出不穷。2 0 0 5 年范学森【l8 】等报道了以 室温离子液体 b m i m b f 4 作为介质f e c l 3 6 h 2 0 和t m s c i 催化芳香醛与5 ，5 一二 甲基1 ，3 环己二酮的缩合反应，得到了氧杂葸二酮类的开环衍生物( s c h e m e 1 - 2 2 ) 。 a l c h o + f e c l 3 6 h 2 0 + t m s c i b m i m b f 4 r oa ro s c h e m e1 - 2 2 芳香醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮的缩合反应 1 2 3 水溶剂中合成氧杂葸类衍生物的反应 水作为环保性溶剂受到了化学家的青睐，2 0 0 3 年史达清【2 4 1 等报道了芳醛与 5 ，5 二甲基一1 ，3 环己二酮在氯化- - z , 基苄基铵( t e b a ) 催化下，于水中生成2 ，2 一 芳亚甲基双( 3 羟基- 5 ，5 一二甲基2 - 环己烯一1 酮) ( s c h e m e1 - 2 3 ) 。 a r c h o4 - o t e b a h 2 0 s c h e m e1 2 3 芳醛与5 ，5 - 二甲基1 ，3 环己二酮于水中的反应 1 31 - h 氧杂葸类化合物衍生物的合成 1 9 9 8 年史达清p 2 1 等报道了利用邻甲氧基苯甲醛与5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮 在n , n - - - 甲基甲酰胺中反应得到，3 ，3 ，6 ，6 四甲基_ 4 a - 羟基9 - 邻甲氧基苯基一1 ，8 - 二氧代2 ，3 , 4 , 4 a , 5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，9 a - 十氢化- l 俅氧杂葸( s c h e m e1 - 2 4 ) 。 占删3 o d m f s c h e m e1 2 4 邻甲氧基苯甲醛与5 ，5 - 二甲基1 ，3 环己二酮的反应 8 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 1 4 含氧氧杂葸类衍生物的合成 水作为环保性溶剂受到了化学家的青睐，2 0 0 3 年史达清2 4 1 等报道了芳醛与 5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮在氯化- - - 7 _ , 基苄基铵( t e b a ) 催化下于水中加入对甲苯 磺酸存在时，生成3 ，3 - 二甲基一9 一( 3 羟基5 ，5 二甲基2 环己烯1 酮一2 基) 一1 氧代四 氢化氧杂葸( s c h e m e1 - 2 5 ) 。 r 。+ o t e b a t s o h r s c h e m e1 - 2 5 芳醛与5 ，5 一二甲基1 ，3 环己二酮于对甲苯磺酸中的反应 1 5 其他物质催化合成氧杂葸类衍生物的方法 2 0 0 7 年刘迪【3 3 1 等以j 9 萘酚，芳醛为原料，硫酸氢钠为催化剂，在无溶剂条 件下合成了1 4 一烷基( 芳基) - 1 4 h - - - 苯并【村】氧杂葸类化合物( s c h e m e1 - 2 6 ) 。 + g y h n a h s 0 4 s c h e m e1 - 2 6 口萘酚，芳醛为原料的反应 2 0 0 9 年楚惠元f 蚓等以自制的煤基活性炭负载硫酸为催化剂，口萘酚、醛和 脂肪醛为原料，用一锅法成功合成了1 1 个1 4 - 烷基( 芳基) 一1 4 h - - 苯并【硝】氧杂葸 类化合物( s c h e m e1 - 2 7 ) ，反应时间0 1 1h ，收率7 1 , - - - - 9 6 。该方法不仅反应 时间短，产率高，而且催化剂价廉易得，对环境友好。 r c h o ! 塑! 坦， l o o s c h e m e1 2 7 口萘酚、醛和脂肪醛的反应 9 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 1 6 总结和展望 综上所述，芳醛和l ，3 一环己二酮类化合物在不同溶剂和催化剂条件下可以生 成不同类型的产物。氧杂蒽类衍生物的合成反应经过十几年的发展，已成为研究 广泛、投入研究力量较多、倍受重视和关注的一类反应，但一直以来人们只是在 改变溶剂和催化剂方面主要针对合成氧杂葸二酮类产物进行研究，而未全面和系 统的对合成所有类型化合物进行研究，没有展示其产物的多样性。 此外，由于钯催化反应是一类应用于碳碳键和碳杂原子键形成杂环的重要 反应。该类型反应具有催化剂用量少、反应条件温和、产率及选择性高、操作简 便、对环境友好、后处理简单等特点。因此被广泛应用于有机合成中，成为现代 有机合成化学家必不可少的合成方法。且二价钯有很强的亲电性，在空气中能稳 定存在且溶于大多数有机溶剂，与极性官能团也具有高度的融合性。为了全面和 系统的对合成所有类型化合物进行研究，我们采用钯化合物作为催化剂。在研究 中我们发现p d c l 2 是很有效的催化剂，通过k n o e v e n a g e l 缩合，m i c h a e l 加成和 环缩合反应，能得到多种类型的化合物，并丰富氧杂葸类衍生物的合成方法。 在论文中我们利用氯化钯作为催化剂，以芳香醛和l ，3 环己二酮( 5 ，5 二甲基 1 ，3 环己二酮) 为原料对合成的不同类型的产物进行全面、系统的研究。实验结 果表明合成了氧杂化葸二酮( 3 ) ，四酮( 4 ) ，1 h - 氧杂葸( 5 ) ，1 氧代四氢化氧杂葸( 6 ) ， 含氧氧杂蒽( 7 ) 五类化合物( s c h e m e1 - 2 s ) 。同时也表明对催化此类反应的合成， 氯化钯是一种极好的催化剂。整个反应方程如下： p d c l 2 t h i o u r e a ( 4 ：x = h )( 5 ：x = h )( 6 ：x = o h ) s c h e m e1 - 2 8 芳香醛与l ，3 环己二酮类化合物反应生成氧杂化葸二酮( 3 ) ，四酮( 4 ) ，i h - 氧杂葸 ( 5 ) ，l 一氧代四氢化氧杂葸( 6 ) ，含氧氧杂蒽( 7 ) 五类化合物 1 0 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 第二章氧杂蒽二酮类化合物的合成 2 1 前言 氧杂蒽二酮类衍生物具有重要的生理和药理活性，如降血糖【3 5 1 、抗过敏【3 6 】、 抗发育不良【3 7 】、抗菌、抗癌3 8 ，3 9 1 ，并用于治疗过敏性气管炎【4 0 1 等。在光学治疗【4 l 】 及肌弛缓剂【4 2 弓1 起的偏瘫方面也有很好的功效。除此之外，还应用于染料1 4 3 】、 激光技术【4 4 1 、可视化生物分子荧光材料等方面【4 5 】。因此得到许多药物化学家和 有机化学家的重视l 舶j 。 目前国内外大多数报道是关于合成氧杂葸二酮类化合物。如在，二甲基 甲酰胺，乙二醇，醋酸酐，各种离子液体中，水中，或在微波促进下进行。此外 还有很多报道利用硫酸氢钠，石墨等作为催化剂来合成此类化合物。 本章介绍以氯化钯作为催化剂，芳香醛与l ，3 环己二酮类化合物为原料，合 成一系列氧杂葸二酮类化合物。 2 2 实验 2 2 1 主要试剂与仪器 苯甲醛类( 分析纯)阿法爱莎公司 环己二酮( 分析纯)阿法爱莎公司 乙腈( 分析纯)天津大茂化学试剂厂 p d c l 2 ( 分析纯)天津科密欧化学试剂开发中心 乙醇( 分析纯)广州化学试剂厂 丙酮( 分析纯)上海申翔化学试剂有限公司 旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂 8 5 2 数显加热磁力搅拌器上海君竺仪器有限公司 a u y - 2 2 0 电子天平中国航天科技集团公司第一计量测试究所 红外光谱仪德国b r u k e rv e c t o r 3 3 型 核磁共振仪德国v a r i a n 公司d r x - 4 0 0 型 x 5 显微熔点测定仪，温度计未经校正。 其它试剂分别为市售化学纯或分析纯。 2 2 2 典型实验操作合成氧杂葸二酮类化合物 将芳香醛( s m m o o 、l ，3 一环己二酮( 5 ，5 二甲基一l ，3 一环己二酮) ( 1 0 m m 0 1 ) 及无水 乙腈( 1 2 m l ) 、p d c l 2 ( 0 0 0 2 m m 0 1 ) 力l l k2 5 r n l 圆底烧瓶中加热回流1 2 1 8 小时。粗 l l 氯化钯催化的氧杂葸类衍生物的合成方法研究 产品倒入水中静置、抽滤，用无水乙醇重结晶得到无色晶体3 ( s c h e m e2 ) 。 c h o i 囟+ 、 r 1 o p d c l 2 c h 3 c n r 2 r 2 123 s c h e