（有机化学专业论文）ib族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究.pdf

， 1 0 江 瞄 n a 坷i r l gu m v e r s i 锣o f a e r o n a u t i c sa n da s t r o n a u t i c s t h eg r a d l 埝t es c h o o l c o l l e g eo fm a t e d a ls c i e n c e 锄dt e c l l l l o l o g ) ， v e r s a t i l ea n de x p e d i t i o u ss y n t h e s i so fa u r o n e s v i ai bg r o u pt r a n s i t i o nm e t a l - c a t a l y z e d c y c l i z a t i o n a t h e s i si n o r g a n i cc h e m i s 仃y b y m i n g d e n gl i n a d v i s e db y p r o x i a o q u a ny a o s u b m i t t e di np a n i a lf u l f i l l m e n t o ft h er e q u i r e m e n t s f o r t h ed e 铲e eo f m a s t e ro fn a t u 豫ls c i e n c e m a r c h ，2 0 1 0 _ 潮 0 产 一 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。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，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位 或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名：挫望叁查； 日 期：兰啦! ：垄! l 、一 j i 一 0 | 一 c 蛳 南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 本文研究了以银配合物或单质银为催化剂的分子内的氧亲核剂对不饱和炔键的加成一成 环反应通过对配体、溶剂、反应温度、添加剂等条件的调控，高效高选择性的合成了一系列 的环合产物3 ；同时我们利用水油两相易分离的特性，成功实现了橙酮类化合物5 的一锅法合 成。 重点研究了以银一膦配合物为催化剂的体系。在详细考察了反应温度，溶剂，添加剂，配体 等对反应的影响后发现：当以c y 3 p a g c l 为催化剂，水甲苯为溶剂，二异丙基乙胺为添加剂， 在室温下即表现出最好的催化活性。以此为最优条件，通过改变2 - ( 1 羟基3 苯基2 炔基) 苯酚 衍生物2 的取代基，合成一系列取代的环合产物3 ，产率最高可达9 l 。同时我们发现银盐阴 离子和反应温度在该体系的2 压异构体选择性方面起到了重要的作用：当以a g f 佗y 3 p 为催化 剂，在室温下反应得8 3 产率的z 型环合产物；同样以a g f c y 3 p 为催化剂，在l o o 下反应 得8 l 产率的e 型环合产物 初步的研究了单质银在该环合反应中的催化作用：在较高的温度下，膦配体( p h 3 p ，吼p ) 修饰的单质银展现出良好的催化活性，可以在较短的时间( 1 5h ) 高效的发生分子内的成环反 应，环合产物的产率稳定在7 8 8 5 之间 关键词：m 族金属，银一膦配合物，催化环合，橙酮，z 陋选择性，一锅法，单质银 m 族过渡金属催化的橙酮化合物的合成方法学研究 a b s t l a c t s i l v * p h o s p h 沁c o m p l 懿懿c 趾b c 砸l i z c d 勰h i g h l ye 街c i 饥tc 利y s tf o r 也ec y c l 删o f 2 ( 1 h y d r o x y - 3 - a 巧l p r o p - 2 y n y i ) p h o l s2t 0g i v ep 刚u c t3 ，w h i c hi s t h ek e yi n t c l m e d i a t ct o s y n t l l e s i 趵孤m n e s5 ，w i t l lg d o d 妒e l d sa n dh i g hs t e r s e l e c t i v i 6 e si nm i ) 【e ds o l v 饥ts y s t 锄o fw a t 钉 锄dt o l u e n e c o m p a r e dw i m t 1 1 e p 矾耐m e 也o d t l l c v e lp 1 o s sp r o 、，i d e sac h e a p e rm 删c a t l a l y s t a n dam i l ( i c r 他a c d o nc o n d i t i o n t h i st h e s i sw 懿f o c u s e do nt 1 1 ec a t a l y dc y c l 蹦阳a c 6 0 nw i t hs i l v e “i h h o s p h i n ec o m p i c x e s 鹤c a t a l y s 忸t h ei n n u c eo ft l l er c t i o nc o n d i t i o n s ，跚c h 舔蛔n p e 咖m ，l v t s ，l i g 柚d s ，b 豳e w e 陀i n v e s t i g a t c d i i l d c t a i l c y 3p ：a g c lc o n l p l c xp f 0 v e dt ob et h cb e s tc h o i c co fc a t a l y s t s i 1 1 w a t e r - t o l u e n c 加【i x e d l v c n t ，a n d 扣p r 2 n e tw a sd i e t e n 】血e d t ob eas a t i s f k t o r yb a s e w i n ln l e o p t i i i l i z c dc o n d i t i o n as 谢豁o fc o q o 岫d s3w e 聆s y n n l e s 妇d ，锄du pt o9 l ) ，i e l dw 舔删e v e d o n 也eo t l l e rl 啪d w i t l ln u o r i d c 雒c o u n t 盯a n i o n ，t o t a ls t 盯e o l t i 、，i t i e st o2 雒dz i s o m e rw e 他 l l i e v e da th i g l l 呻e m t i l 他锄dr o o mt c m p e m t i l 他，托s p 吧c t i v e l y f u n h 口m o 陀，b yr e m o v i n gw a t 盯 蕾b mt l l e a c 6 m i ) 【t u l 销，t b et 0 i u 钮es o i u 石o nc c 唧【a j 蛐gc n l d ep r o d u c t s3c a nb e 仃e a t e db y 脚2 d i 僦n yw i 也o u t 如r t h 盯p u r i 丘c a t i o n a n dg i v e 制n e s5i n9 0 0 d ) ，i e l d s t h es n v 盯p o w d 盯t a l y s t ss h o w9 0 0 dt oe x c e u e n tc a t a l 蛳c t i 讯i e st o 柚矾l a t i 蛆o f2 、i t l l h i g h l y 他百o - a n ds t 即跎l t i v i t i 嚣b yn 把p r o m o t i o fc a t a l 州c 锄。吼to fp h o s p h i 鹏l i g 狮d s ( p h 3 p c y 3 p ) i nal n i x e d l v ts y s 锄no f w a t 盯a n do r g 1 i l i c l v 饥t 珊d 盯t h eh i g l l 盯t a n p l e r a n 珊，柚d 叩t o 8 5 妒e l do f 3w 私a c h i e v e 正 l 【e ”v o r d s ：i b 舀d l | p 咖s i 6 伽m e t a l s i l v e r l p h o s p c 唧l e x 伪，t a l y z e dc y c l i z a l i o n a u 伽髂， e 历i s o m e r e - p o t 他a c t i 帆，s i i v 盯p 煽1 d e r 一 川 - 一 l 歹 南京航空航天大学硕士学位论文 目录 第一章绪论。l 1 1引言1 1 2 银盐催化的偶联反应4 1 2 1 钯一银共催化的偶联反应。5 1 2 2 银单独催化的偶联反应6 1 3 银盐催化的杂环化反应8 1 3 1 丙二烯类衍生物的杂环化反应9 1 3 2 炔类衍生物的杂环化反应碳一氧键的生成l o 1 3 3 炔类衍生物的杂环化反应碳一氮键的生成1 2 1 4 本论文研究背景1 3 1 5 本论文研究内容1 8 第二章实验部分2 l 2 i实验仪器2 l 2 2 化学试剂2 2 2 3 取代水杨醛的合成2 3 2 3 15 溴2 羟基苯甲醛l b 的合成2 3 2 3 2 3 ，5 二溴2 羟基苯甲醛1 c 的合成2 4 2 3 35 氯2 羟基苯甲醛l d 的合成2 4 2 3 4 3 ，5 二氯2 羟基苯甲醛l e 的合成2 4 2 3 5 5 硝基2 羟基苯甲醛l f 的合成2 5 2 3 6 5 氯2 - 羟基3 硝基苯甲醛l g 的合成2 5 2 3 7 2 羟基5 叔丁基苯甲醛的合成2 5 2 3 83 溴5 叔丁基2 羟基苯甲醛l h 的合成2 6 2 3 92 羟基3 硝基5 叔丁基苯甲醛1 l 的合成2 6 2 42 ( 1 羟基3 苯基2 炔基) 苯酚2 a 及其衍生物2 b 2 n 的合成。2 7 2 4 12 ( 1 羟基3 苯基2 炔基) 苯酚2 _ 的合成2 7 2 4 2 2 - ( 1 羟基3 苯基2 炔基) 苯酚衍生物2 b 以n 的合成2 8 2 5 催化剂的制备2 9 m i b 族过渡金属催化的橙酮化合物的合成方法学研究 2 5 1催化剂p h 3 螂i 的制备2 9 2 5 2 催化剂c y 3 p a g c l 的制备2 9 2 5 3 催化剂单质银的制备2 9 2 6 银盐配合物催化的分子内的成环反应3 0 2 6 1 c y 3 p a g c l 催化的3 a 的合成3 0 2 6 2 c y 3 p a g c l 催化的3 n 的合成3 0 2 6 3a g f c y 3 p 催化合成z 型化合物3 a 3 3 2 6 4a g f c y 3 p 催化合成e 型化合物4 量3 3 2 6 5 一锅法( 环化一氧化) 合成橙酮类化合物5 b 3 4 2 7 单质银催化的分子内的成环反应3 4 第三章结果与讨论3 5 3 1 银盐催化的分子内的成环反应3 5 3 1 1 引言3 5 3 1 2 底物2 - ( 1 羟基3 苯基2 炔基) 苯酚2 a 及其衍生物2 b 2 n 的合成3 6 3 1 3 环化反应条件的探索一3 7 3 1 4 催化体系对底物适用性的研究。4 0 3 1 5嬲选择性的研究4 2 3 i 6 一锅法( 环化一氧化) 合成橙酮类化合物4 4 3 1 7 小结。4 5 3 2 单质银催化的分子内的成环反应4 5 3 2 1 引言4 5 3 2 2 单质银催化的环化反应的初步研究。4 6 3 2 3 小结4 7 第四章结论4 8 参考文献4 9 致谢5 5 在学期间的研究成果及发表的学术论文5 6 附录5 7 一一 i o - 一 k f ： 南京航空航天大学硕士学位论文 图1 1 图1 2 图 图 图 图 3 4 5 6 图1 7 图1 8 图1 9 图1 1 0 图1 i i 图1 1 2 图1 1 3 图1 1 4 图1 1 5 图1 1 6 图i 1 7 图1 1 8 图1 1 9 图1 2 0 图1 2 l 图1 2 2 图i 2 3 图1 2 4 图1 2 5 图1 2 6 图1 2 7 图1 2 8 图清单 银盐作为脱卤试剂促进的有机反应一2 银盐参与的亲核取代3 银盐参与的消除反应3 银炔类化合物参与的各种有机反应3 金属交换机理图4 、) l ，m 乜- t y i 圮反应4 p l - a g 共催化的偶联反应5 p d - a g 共催化的偶联反应的进一步研究。5 p d - a g 共催化的偶联反应的机理6 a g i 催化的炔烃与卤化物的偶联反应7 a g o t f 催化的炔烃分子内的偶联反应。7 c y 3 p a g c l 催化的苯甲醛与炔烃的偶联反应及其机理8 a g o t f 催化的l ，3 二酮与苯乙烯的偶联反应8 银盐催化的丙二烯醇类衍生物的杂环化反应9 银盐催化的丙二烯酮类衍生物的杂环化反应9 a 9 2 c 0 3 催化的炔醇类化合物的杂环化反应1 0 a 9 2 c 0 3 催化的炔酸类化合物的杂环化反应l o 不同银盐催化的炔酸类化合物的杂环化反应1 0 不同形态银催化的炔酸类化合物的杂环化反应1 l a g n 0 3 催化的炔酮类化合物的杂环化反应1 l 不同银盐催化的炔酮类化合物的杂环化反应1 i a g s b f 6 催化的炔酮类化合物的杂环化反应以及反应机理1 2 不同金属盐催化的炔基胺类化合物的杂环化反应1 2 a g o t f 催化的炔基亚胺类化合物的杂环化反应1 3 a g o t f 催化的炔基亚胺类化合物的选择性杂环化反应1 3 黄酮类与橙酮类化合物的结构式1 4 具有镇痛、抗炎活性的橙酮类化合物的通式1 4 提取自哈蜜紫玉兰的橙酮类化合物的结构式1 4 v m 族过渡金属催化的橙酮化合物的合成方法学研究 图1 2 9同细胞周期蛋白依赖性激酶发生作用的橙酮类化合物的结构式1 5 图1 3 0 控制人体黑色素的橙酮类化合物的结构通式1 5 图1 3 ls h i m 盯合成橙酮类化合物的路线1 5 图1 3 2 陈学敏合成橙酮类化合物的路线1 6 图1 3 3 t i n g - t i n gj o n g 以j 吨n 0 3 催化合成橙酮类化合物一l 6 图1 3 4v 撇合成橙酮类化合物的方法1 6 图1 3 5a f o 反应合成橙酮类化合物l7 图1 3 6g o p a lb o s e 合成橙酮类化合物的路线1 7 图1 3 7 g i o r g i oo r c a r 以醋酸钯催化合成橙酮类化合物l8 图1 3 8p a t r i c kp a i e 合成橙酮类化合物的路线1 8 图1 3 9 本课题组合成橙酮类化合物的路线1 9 图1 4 0 反应机理l 9 图2 15 溴2 羟基苯甲醛的合成2 3 图2 23 ，5 二溴2 羟基苯甲醛的合成。2 4 图2 35 氯- 2 羟基苯甲醛的合成2 4 图2 43 ，5 二氯2 羟基苯甲醛的合成2 4 图2 55 硝基2 羟基苯甲醛的合成2 5 图2 65 氯2 羟基3 硝基苯甲醛的合成2 5 图2 72 羟基5 叔丁基苯甲醛的合成2 5 图2 83 溴5 叔丁基2 羟基苯甲醛的合成2 6 图2 92 羟基3 硝基- 5 叔丁基苯甲醛的合成2 6 图2 1 02 - ( 1 掘基3 苯基2 炔基) 苯酚的合成2 7 图2 1 lp h 3 p a g c l 的制备。2 9 图2 1 2c ) 廿! a g c l 的制备2 9 图2 1 3c 弘咐l 催化合成3 _ 一3 0 图2 1 4a g f 忉扩催化合成z 型化合物3 - 3 3 图2 1 5a 鳓p 催化合成e 型化合物4 a 3 3 图2 1 6 一锅法( 环化- 氧化) 合成橙酮类化合物5 3 4 图2 1 7 单质银催化的环化反应3 4 图3 1 橙酮类化合物的合成路线一3 5 图3 2 不同银盐配合物催化的环化反应一3 7 图3 3 嬲型产物的核磁图比较4 4 一 ， ， 南京航空航天大学硕士学位论文 图3 4 一锅法( 环化一氧化) 合成橙酮类化合物4 4 图3 5 单质银催化的邻炔基苯甲酸的环化反应。4 6 图3 6 单质银的制备图。4 6 图3 7 单质银的s e m 图( i ) 和e d s 图( i i ) 4 6 v 法学研究 一 毒 南京航空航天大学硕士学位论文 注释表 t e 仃a l l y d r o f i l i 硼 n - b u 锣l ，屯h 9 t b u 明，c 4 h 9 p h e n y l ，- c 6 h 5 n u c l e 盯m a 弘e t i cr e s 伽衄c e a n a l y t i c a l 豫a g 饥t m i 】l i m o l e g 舳 w | a v cn m n b e f c h e r i l i c a ls h i f t h o u r m c l t i n gp o 缸 c a t a l y s t d c l 耋 弛 从 一 g _ 晷 6 h 叫 吣 眦 一 ， l 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 基于金属有机化学的有机催化反应已经成为现代有机合成的重要基石之一。该方法不但在 基础研究方面常盛不衰，而且已经广泛地应用于工业生产，成为现代精细化学品及药物合成工 业长足发展的重要动力之一 在传统的金属有机反应中，大多数有机金属试剂( 或中间体) 对水和空气敏感，操作要求 严格，所要求的无水、无氧条件不但要求使用大量的挥发性有机溶剂，而且导致了大量不必要 的消耗( 如干燥剂、惰性气体等) ，更增加了大规模应用的难度；此外，对含有活泼氢的底物， 如含羟基、羧基等，则必须首先进行保护，再在反应后脱去保护基，这又增加了额外的反应步 骤。而在精细化学品和药物的生产中，每增加一步反应都将导致废弃物呈指数规模大量增加 而反观在生物体内的金属有机催化反应( 如某些金属酶的反应) 则都是在温和的条件下在水介 质中完成的。正基于此，发展对空气及水不敏感乃至在水相中的金属有机合成反应，成为近年 来合成方法学研究的一个热点，受到日益广泛的重视【l 】 相对于有机溶剂，水作为溶剂具有无毒。不可燃，低挥发，易于有机产物分离及实现催化 剂循环利用等特点，是理想的绿色化溶剂。目前的研究表明：在许多情况下，水相中的金属有 机反应，不仅仅是溶剂的改变，更表现出许多独特而有趣的性质。对该方向的研究不仅具有重 要的理论意义，也具有相当的工业应用前景。 现代有机合成正向高选择性( 包括化学选择性、区域选择性、立体选择性、对映选择性) 、 催化、高产率、温和简便、原料易得、不产生或少产生废料的方向发展。要实现上述要求，过 渡金属有机络合物催化是最有希望的途径。过渡金属因为含有未被填满的d 轨道，除了能形成 p 键，且能与许多s 键配体络合，既能把电子供给配体，又能从配体中接受电子，因而可逆地 改变氧化态和配位数，这种性质在催化反应中起着重要的作用使用过渡金属配合物作催化剂 的优点显而易见。首先，反应条件温和，无需高压，高温就能顺利的反应。其次，它作为催化 剂具有高选择性，高收率，用量少的特点。而且反应结束后可回收，循环再利用，减少了环境 污染【2 】目前这方面的研究已经取得了重要的进展【羽。比如烯丙基过渡金属络合物用于烯丙基 烷基化，环化和环加成；过渡金属化合物的交叉偶联反应( c r o s sc o u p l i n gr e t i o n ) ；金属卡宾 络合物的环加成反应及其它有关反应，低价钛用于醛酮的还原偶联；卤化物的还原偶联和烃化： 氮化物的还原偶联和还原环化反应；有机钴催化的不饱和醛酮的分子内环化和羰基钴催化的环 氧化开环反应这些有机合成反应都具有独特的选择性，方法简便，反应条件温和及原料来源 易得的优点 1 i b 族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究 在金属参与的合成方法学的研究中，相对于对如钌、铑、钯等过渡金属的研究，对m 族后 过渡金属的研究较少，尤其是银的化合物。然而自从1 9 世纪7 0 年代开始，后过渡金属银以其 独特的特性受到了越来越广泛的关注。 下面介绍银的化合物促进有机反应的三种较常见的方式： ( 1 ) 银盐可以夺去有机金属中间体上的卤素形成稳定不溶解的卤化银，同时形成活性更高 的有机金属中间体，达到促进反应的作用。 有关反应如图1 1 所示，p d 中间体l 和银盐发生作用得到带正电的p d 中间体2 。相对于原来 的中间体1 ，有机中间体2 有着更强的亲核能力，更快的与烯烃上的不饱和键发生作用【4 】。图1 2 的亲核取代f 5 】和图1 3 的消除反应【6 j ，也是利用了卤化银的不溶解性，使银离子在反应中专门和 卤素发生作用，促进有机反应的进行。 2 k f p 岫 r zl y 介沁 i i 电 2 z z b h b r 赡砼 一 风纠2 图1 1 银盐作为脱卤试剂促进的有机反应 j 膏 固 x、fp ) 南京航空航天大学硕士学位论文 b a 9 2 c 0 3 m e c n r 上 6 2 图1 2 银盐参与的亲核取代 b 图1 3 银盐参与的消除反应 ( 2 ) 银盐可以和具有丌系统的不饱和键形成兀配位键，促进亲核加成反应的进行 有关反应如图1 4 所示，若亲核试剂是在同一个分子内的话，将发生环化反应如果具有冗 系统的不饱和化合物是端基炔类化合物或者甲硅烷基炔类化合物，与银盐作用，将产生银炔类 化合物，它可以作为有机金属试剂参与到不同的反应中m r 兰二 r 毛三三_ 一z l a g 避 一令一 图1 4 银炔类化合物参与的各种有机反应 ( 3 ) 银盐可以通过有机银中间体的形式，和其他的有机金属中间体发生金属交换，得到的 新的中间体经还原消除得偶联产物。 有关反应如图1 5 所示，银盐通过有机银中间体l 的形式，与钯的中间体2 发生金属交换，得 到的新的中间体3 在不同的有机溶剂中发生还原消除反应得高产率的偶联产物【s 1 。银盐参与的 w 1 i 舷t y p e 反应，也是利用格利雅试剂和银发生一系列的金属转移和金属再结合过程，合成对称 的烷魁9 】( 如图1 6 ) 3 盖娥 一2 m 族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究 瓷“p d 文+ 2 c l l 留白弛 蚵r 惫。曲 8 1 图1 5 金属交换机理图 c d c l 39 7 c d 3 c n9 2 f f c l 2 r - m g x +a g y r - a g + m g x y 2r - a g 一r - r + 2 a g 图1 6 w 1 l 舷咖e 反应 以上可以看出，银盐化合物在传统上多作为定量的金属试剂使用，少有其作为过渡金属催 化剂参与反应的实例。然而，最近几十年，随着对后过渡金属的性质越来越多的研究，银盐以 其独特的催化特性受到了越来越广泛的关注【1 0 1 。下面主要介绍银盐作为催化剂在偶联反应和分 子内成环反应这两方面的研究进展。 1 2 银盐催化的偶联反应 碳一碳键的形成反应是有机化学的基础之一，金属催化的碳一碳键形成是合成方法学研究中 的重要方向。烃基的偶联反应是形成碳一碳键的重要方法。目前，以过渡金属作为偶联反应 的催化剂已经得到世界各范围内的广泛关注，在这些金属中，贵金属钯催化偶联反应具有 选择性好，产率高，合成步骤短等优点，因而在有机合成中的应用不断扩展例如钯催化的 n e g i s h i 反应( 卤化物与有机锌) ，s t i l l 反应( 卤化物和有机锡) ，s l l z u l 【i 反应( 卤化物和有机 硼) 和h k 反应( 卤化物和烯烃) ，这些反应在合成天然产物、聚合物、功能材料、液晶、药 物分子及生物活性化合物中均有广泛的用途。然而目前，随着对银的性质越来越多的研究，银 盐也已经广泛的应用于各类的碳一碳键的形成反应中。 。 4 南京航空航天大学硕士学位论文 1 2 1 钯一银共催化的偶联反应 1 9 9 2 年，p a t r i c kp a l e l l l 】以p d ( p p h 3 ) 4 和a g i 作为共催化剂，在1 5 当量的“b 州f 的参与下，使 连有叔丁基二甲基硅基，三甲基硅基或三异丙基硅基的炔类衍生物和碘化物在室温下发生偶联 反应，如图1 7 所示，偶联产率高达9 9 以上。同年，p a t r i c k p a l c 【1 2 】对此催化体系作了进一步的 研究，如图1 8 所示，虽然单独以p d ( p p h 3 ) 4 为催化剂的体系同样可以使连有硅基的炔类衍生物和 碘化物发生偶联反应，然而此体系对底物的适用性不强，对于大位阻的底物无法得到高产率的 偶联产物。 r 9 5 图1 1 7a 9 2 c 0 3 催化的炔酸类化合物的杂环化反应 1 9 9 5 年，n e 百s h i 【2 2 l 以共轭烯炔酸为底物，通过官能团的控制以及在不同银盐催化下，发生 竞争性的五元环或六元环的杂环化反应，分别得到呋喃酮或吡咯酮类的化合物。如图1 1 8 所示， 银盐阴离子在反应选择性中发挥着重要作用 r i o h 尝b 移。 h 塑：! 塑堂皇、 专o ，；o+ k 、丫u p u d 坶，2 3 也 脚h e x a 9 2 c c b 刚 a 昏) a c 9 l 9 a g n 0 3 “，3 6 鸥哦 构| 钠 图1 1 8 不同银盐催化的炔酸类化合物的杂环化反应 p 南京航空航天大学硕士学位论文 2 0 0 0 年，b e l l i 姐【2 3 】以不同形态的银为催化剂，在不同的反应条件下，选择性合成苯并呋喃 酮或异香豆素类化合物。如图1 1 9 所示，以硝酸银为催化剂，丙酮为溶剂，在室温下反应主要 得到异香豆素类化合物；以单质银为催化剂，d m f 为溶剂，在6 0 下反应主要得到苯并呋喃 酮类化合物。 a g c a t r l + r l 不仅如此，含有炔基的酮类化合物也可以发生分子内的杂环化反应。但是目前只有少量文 献报道这方面的内容通过含有炔基的酮类化合物的分子内环化反应，可以合成带有不同官能 团的核营酸类化合物。如图1 2 0 所示，在催化量的硝酸银的作用下，5 炔基尿嘧啶类化合物发 生杂环化作用生成呋喃嘧啶核苷类化合物 a g n 0 3 ( 0 2e q u i v ) a c e t o n c 3 7 9 5 图1 2 0a g n 0 3 催化的炔酮类化合物的杂环化反应 2 0 0 7 年，p h i l i p p eb c l m o n 产5 1 通过改变催化剂银盐阴离子的种类，提高反应的区域选择性， 得到五元环或六元环的环化产物( 图1 2 1 ) r l a g + ( o 0 5e q i l i v ) m e o h r t 9 0 r 1 r 2 o m e o m e r i 5 e x 砌i g6 _ e n d 0 - d i g a g o t f 01 0 0 a g o a c 4 5，5 2 a 9 2 0 l o o，0 图1 2 l不同银盐催化的炔酮类化合物的杂环化反应 2 0 0 9 年，l i u 【2 q 研究以a g s b f 4 为催化剂高效合成1 h - 异苯并吡喃1 亚胺类衍生物( 如图 l l i b 族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究 嘶：詈哩k 醇郇必形科 r 2 n 、r 3 埘 图1 2 2a g s b f 6 催化的炔酮类化合物的杂环化反应以及反应机理 1 3 3 炔类衍生物的杂环化反应碳一氮键的生成 与银盐催化的，生成碳一氧键的杂环化反应不同，目前只有少量文献有报道含胺基的炔类 化合物在银盐的催化下发生杂环化反应形成碳一氮键。 r 删e s 【2 刀以a g o t f 为银盐催化剂，炔基胺类化合物为底物，合成吡咯烷类化合物，从图1 2 3 可以看出，在同样的溶剂体系及反应温度下，a g o t 珀勺催化效果强于p d c l 2 和办c 1 2 h 】i n苛m 一心弛 m n 、 r e n 峨 p d a 2 4 7 抽a 2 6 5 a | ；伽r f 6 似 图1 2 3 不同金属盐催化的炔基胺类化合物的杂环化反应 南京航空航天大学硕士学位论文 2 0 0 5 年，n l 【ia s 【2 8 】同样以a g o t 伪催化剂，以二氯甲烷为溶剂体系，在不同的亲核试 剂的存在下，合成二氢异喹啉类衍生物。如图1 2 4 所示，当r l 或r 2 取代不同性质的官能团时。 环合产物二氢异喹啉类化合物的产率都能稳定在7 0 9 0 之间。同时，n a o l 【ia s a o 通过对反应中 间体及反应机理的研究做出推论：若底物苯亚胺的邻位上无炔基官能团时，杂环化反应无法进 行 r l r 2 +h n u a g o t f c h 2 c 1 2 r l r 2 图1 2 4a g o t f 催化的炔基亚胺类化合物的杂环化反应 2 0 0 8 年，j u i l l i a n gz h a n g f 2 9 通过对反应条件和底物官能团的控制，以a g o t 伪催化剂，合成 异喹啉及异喹啉酮类的化合物。如图1 2 5 所示，当r 为烷基，反应溶剂为d m a ，温度为1 1 0 时， 将得到异喹啉类的化合物；当r 为乙酰基时，反应溶剂为d m f ，在室温下反应1 2h 将得到异喹 啉酮类的化合物。两种路线得到的环合产物的产率都可以达到9 3 以上。 嘶黧 舶 爻端 l i 竺! 丝2 0 ，r d 灌r o 9 3 图1 2 5a g o t f 催化的炔基亚胺类化合物的选择性杂环化反应 综上所述，绝大多数以银盐催化的偶联反应和分子内的成环反应，均利用了银盐的路易斯 酸性，在此过程中的银盐的阴离子源主要为三氟甲磺酸根，硝酸根等非配位性的离子，以此来 增强银盐的路易斯酸性，使其更有效地促进有机反应的进行而通过y a 0 和l i 【1 6 j 的文献中我们 发现：当引入卤素等配位性的离子时，在合适的配体的修饰下，银盐可以展现出新颖而又有趣 的催化活性 1 4 本论文研究背景 黄酮类化合物是一类重要的天然有机化合物，是许多中草药的主要有效成分之一由于其 具有多种生理活性，引起了国内外的广泛重视，研究进展很快，截止到1 9 9 3 年统计，黄酮类化 合物总数已超过4 0 0 0 个嗍。黄酮类化合物的化学结构是两个具有酚羟基的苯环( a 环与b 环) 通 过中央三个碳原子相互连接而成的一系列化合物。 橙酮类化合物可看作是黄酮的c 环分出一个碳原子变成五元环，其余部位不变。橙酮类化 合物是一种稀有黄酮体类型，最初为从某些菊科植物花中所得到的花色素，对鲜花的呈色起重 1 3 i b 族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究 要作用。所以将它们称为花橙色素类色素( 加曲o c h l o rp i 印蝴椭) 。其结构为苯并呋喃的衍生物， 可视为相应黄酮类的同分异构体( 如图1 2 6 ) 。 o 黄酮 o 橙酮 图1 2 6 黄酮类与橙酮类化合物的结构式 橙酮类化合物具有重要的药理活性： ( 1 ) 镇痛、抗炎活性【3 l 】：德国专利报道具有下列结构通式( 图1 2 7 ) 的橙酮类化合物的镇痛、 抗炎活性强子阿司匹林且毒性很小，l d 5 0 5 0 0m 啦g 。 o 图i 2 7 具有镇痛、抗炎活性的橙酮类化合物的通式 ( 2 ) 作为增殖细胞生长抑制剂，可用于抗肿瘤【3 2 】：陈学敏等报道对合成橙酮类化合物进行海 虾幼虫致死性生物测定，发现6 羟基橙酮有很强的细胞毒活性，证实了它的抗肿瘤作用。还可 作为免疫抑制剂，用于自身免疫性疾病。 ( 3 ) 醛糖还原酶抑制剂及脂质类过氧化物抑制剃3 3 】：硫黄菊橙酮、金鸡菊橙酮以及它们的葡萄 糖苷作为醛糖还原酶抑制剂，可缓解和治疗糖尿病综合症，如糖尿病神经症、视网膜症、白内 障、糖尿病肾病等。还可以作为脂质类过氧化物抑制剂，用于心血管系统疾病和抗衰老等 ( 4 ) w 缸t 【3 4 】报道一种提取自u v 撕ah 锄i l t o n i i ( 哈蜜紫玉兰) 的橙酮类化合物( 结构式如图1 2 8 所示) ，能和9l ( b 长的线性d n a 载体片段发生一定的作用，从而起到一定的抗癌的作用。 o h 图1 2 8 提取自哈蜜紫玉兰的橙酮类化合物的结构式 ( 5 ) 2 0 0 2 年，j o s 印hs c h 0 印t ；一3 5 1 教授发现具有下列结构通式( 图1 2 9 ) 的橙酮类化合物可以 和细胞周期蛋白依赖性激酶发生作用，目前此化合物已广泛运用于临床医学上 1 4 南京航空航天大学硕士学位论文 h 。印哟电 r 2 叭，。p r 。毗煳 一：= 焘1 o r i ；i 间h 0 h c h o 毒a 虬仨n1 i 肿 h c l h ，o oh“。叼w o o ho i i c 、c h 3 c ln a 0 觚 0 h 图1 3 is h i l m 盯合成橙酮类化合物的路线 1 5 i b 族过渡金属催化的橙酮类化合物的合成方法学研究 2 0 0 2 年，陈学敏教授改进了这个方法【翊，将上述反应产生的2 ，4 ，6 一三羟基- a 一氯乙酰苯直 接与相应的芳香醛在碱性下缩合也得到了橙酮类化合物( 如图1 3 2 ) 。 h o r 0 h _ o 。 n 10 n a 0 h 2 ) h c l h a h 归 + c 衄1 2 c 三n ， 础2 h o r r = r k h o h ro c 、c i l 2 c l o h 图1 3 2 陈学敏合成橙酮类化合物的路线 一 1 9 9 0 年，讹g t i n gj o n g 【3 明研究以a g n 0 3 为催化剂高效合成橙酮类化合物的反应体系。如图 1 3 3 所示，在最优条件下( a g n 0 30 3e 州v m e o h5m l ) ，室温下反应生成橙酮类化合物的产 率在8 5 。9 5 之间。此催化体系缺点：( 1 ) 催化剂用量过多；( 2 ) 底物适用性差；( 3 ) 有少量副 产物黄酮类化合物生成。 r 2 r2 r o a g n 0 3 ( o 3 州v ) r m e o h r t o 8 5 9 5 图1 3 3t i n g - t i n gj o n g 以a | g n 0 3 催化合成橙酮类化合物 1 9 9 2 年，v 撇【加】用苯并呋喃和芳基醛作为反应底物，在铝的表面上发生一个偶联反应， 得到橙酮类化合物这个反应体系的缺点主要有2 点：( 1 ) 合成反应底物苯并呋喃的实验条件 比较苛刻同时得到苯并呋喃的产率较低：( 2 ) 橙酮类化合物的产率不是很理想( 如图1 3 4 ) r 2 r o + 咖d 醇当r 0 图1 3 4 、嗽合成橙酮类化合物的方法 1 9 9 6 年，m i c h a c lb 锄e 1 1