（有机化学专业论文）无溶剂合成香豆素衍生物.pdf

中文摘要 大多数有机反应需要在有机溶剂中进行，在溶剂中反应物分子能均匀分散、稳定 交换能量。但是，大多数的有机溶剂易挥发、易燃、有毒、污染环境且难以回收，这 就增加了生产的危险性和毒害性，同时也增大了生产成本。故有溶剂参与的有机反应 有明显的缺点，因而，对无溶剂有机反应进行研究具有重要的实践意义和广泛的应用 前景。无溶剂反应，由于反应中没有溶剂分子参与，反应体系不同于溶液中，反应物 的局部浓度提高，增加了反应速率，大多反应在固态下进行，反应分子有序排列，提 高了反应的选择性和收率，同时，由于操作简单，可利用简单机械研磨、微波辐射和 超声波辐射等手段加速反应，因此是一种较理想的合成方法。 随着组合化学在药物研制和开发中的应用和发展，聚合物支载的合成技术也得到 了快速拓展，聚合物支载的试剂参与的有机合成反应比相应的小分子合成体系有独特 的优越性：能通过过滤除去过量的低分子试剂和副产物，大大简化反应操作；有些不 稳定和有毒性的试剂支载于聚合物上，其稳定性和安全性大大提高；提高试剂的选择 性，利用高分子空间立体效应，在高分子骨架上引入特定的光学结构，进行不对称合 成与拆分。 香豆素衍生物不仅具有许多的生理活性，如：抗菌、抗凝血、抗过敏和降压，特 别是某些衍生物具有抗h i v 活性和抗肿瘤活性，更为重要的是它们具有优异的光学特 性，是很好的荧光增白剂、激光染料、荧光探针及非线性光学材料。若在香豆素母体 结构上引入不同的功能基团，如：有广泛生物活性的1 ，3 ，4 一噻二唑，1 ，3 ，4 嗯二唑，硫 脲等生物活性基团，有可能增加香豆素类衍生物分子结构上的刚性和稳定性，以期增 加这类分子的生物活性和提高其荧光效率和激光量子效率等光学性能。 本文以香豆素一3 一羧酸为起始原料，使用无溶剂室温研磨、微波辐射，聚合物支载 试剂等方法设计合成了多个系列的新型香豆素类衍生物。 本论文分三个部分： 第一部分：无溶剂条件下，利用机械室温研磨，高产率地合成了n 一芳基一香豆素 一3 一酰胺；香豆素一3 一甲羧芳酯；在p e g 一4 0 0 存在下将香豆素3 一甲酰氯与硫氰酸钾混合 研磨得到中间体香豆素一3 一甲酰基异硫氰酸酯，该中间体与各种芳胺一起研磨得到了 n 一( 香豆素一3 一甲酰基) 一n 一芳基硫脲。首次利用廉价的湿高锰酸钾作为氧化剂，在室温 无溶剂条件下，采用研磨方法，将n - ( 香豆素3 一甲酰基1 n ，芳基硫脲转化为相应的 n 一( 香豆索一3 一甲酰基) 一n 芳基脲，该法反应条件温和、操作简单、且产率高。 i l 第二部分：在无溶剂微波辐射条件下，用可溶性的p e g ( p e g 6 0 0 0 ) 支载的磷 酰氯( p e g o p ( o ) c 1 2 ) 作脱水剂，香豆素一3 羧酸和取代的苯甲酰胼为原料，一锅法高 产率地合成了2 一芳基5 一( 香豆素- 3 _ 基) 1 ，3 ，4 一曝- - 。类似条件下，以取代的苯氧乙酸 和氨基硫脲为原料，一锅法合成了不同的2 一氨基一5 一芳氧亚甲基一1 ，3 ，4 噻二唑。然后， 以此中间体和香豆素3 甲酰氯或苯并呋喃2 甲酰氯为原料，在无溶剂干法研磨或微波 辐射条件下，高产率地合成了2 一芳氧亚甲基一5 一( 香豆素一3 甲酰胺基) 一l ，3 ，4 一噻二唑或2 芳氧亚甲基 5 - ( 苯并呋喃一2 一甲酰胺基) 。1 ，3 ，4 一噻二唑。该方法后处理简单，避免了刺激 性、腐蚀性的脱水剂的使用，无环境污染，且高分子( p e g ) 可重新回收利用，反应 过程可用t l c 监测，真正达到了绿色合成的目标。为杂环化合物库的组合合成提供 了简单有效的新方法。 第三部分：在无溶剂条件下，卡巴肼与两倍当量的各种醛和酮在室温下研磨可快 速，定量地得到1 ，5 - 二取代的双缩二氨基脲。该法与传统溶液法相比具有无有机溶剂 污染、反应速度快、产率高、和后处理简单等诸多优点。 用元素分析、红外光谱及核磁共振氢谱表征了以上三个系列化合物的结构，并对 波谱数据进行了分析。 i j j 合成路线图： os 7 a 一7 k n n c 洲文s 芦c h 2 0 8 a - 甜 i v a b s t r a c t t h et y p i c a lo r g a n i cs y n t h e s i sh a sl o n gb e e nc a r r i e do u ti no r g a n i cs o l v e n t sb e c a u s e r e a c t i o n si ns o l v e n t sp r o c e e dh o m o g e n e o u s l ya n de x c h a n g ee n e r g ys m o o t h l y h o w e v e r , m o s to fo r g a n i cs o l v e n t sa r ev o l a t i l e ，f l a m m a b l e ，t o x i ca n du n r e c o v e r a b l e s o l v e n t - f r e e r e a c t i o n s ，a v o i d i n g t h eu s eo f o r g a n i cs o l v e n t s ，a r ec l e a n ，e f f e c t i v ea n d e c o n o m i c a lr e a c t i o n s ， i nw h i c ht h es a f e t yi s l a r g e l yi n c r e a s e d ，w o r k u pp r o c e d u r ei sc o n s i d e r a b l ys i m p l i f i e da n d t h ec o s ti sg r e a t l yr e d u c e d t h e r e f o r e ，s o l v e n t f r e eo r g a n i cr e a c t i o n sh a v ea t t r a c t e dm a n y i n t e r e s t si nc h e m i c a li n d u s t r y i n d e e d ，m o s to fs o l v e n t f r e eo r g a n i cr e a c t i o n so c c u ri ns o l i d s t a t e ，t h et i g h t l ya n dr e g u l a r l ya r r a n g e ds t r u c t u r e so f s o l i d sm a k et h er e a c t i o n sp r o c e e dm o r e e f f i c i e n t l ya n ds e l e c t i v e l yt h a ns o l u t i o no n e s f u r t h e r m o r e ，d u et ot h es i m p l i c i t yi np r o c e s s a n dh a n d l i n g , s o l v e n t f r e er e a c t i o n sc a nb ea c c e l e r a t e db ym e a n so fg r i n d i n g ，m i c r o w a v e i r r a d i a t i o na n du l t r a s o n i ci r r a d i a t i o n a st h e d e v e l o p m e n to f t h ec o m b i n a t o r i a l c h e m i s t r y , p o l y m e r - s u p p o r t e dr e a g e n t s b e c o m em o r ep o p u l a ri nr e c e n ty e a r s o r g a n i cr e a c t i o n so fp o l y m e r - s u p p o r t e dr e a g e n t s h a v em a n ya d v a n t a g e so v e rs m a l lm o l e c u l a rr e a c t i o n s ：e a s eo fs e p a r a t i o no fp r o d u c t sb y f i l t r a t i o nm a k et h ew o r k u p p r o c e d u r e b es i m p l i f i e d ；m o r es t a b l ea n ds a f ep r o p e r t ym a k et h e r e a c t i o n sb em o r ea v a i l a b l e ；e n h a n c e ds e l e c t i v i t ym a k et h er e a c t i o n sb es u i t a b l e t o u n s y m m e t r i c a ls y n t h e s i s t h u s ，t h ec o m b i n a t o r i a ls y n t h e s i so fh e t e r o c y c l ec o m p o u n d s a n d s c r e e n n i n g o f b i o l o g i c a l l y a c t i v e c o m p o u n d s h a v e e x t e n s i v e l y c o n d u c t e d u s i n g p o l y m e r - s u p p o r t e dr e a g e n t s c o u m a r i nd e r i v a t i v e sh a v ea t t r a c t e dm u c ha t t e n t i o nd u et ot h e i r a n t i b a c t e r i a l ， a n t i c o a g u l a n t s ，a n t i a l l e r g i c ，h y p o t e n s i v e , a n t i h i va n da n t i c a n c e ra c t i v i t i e s 。f u r t h e r m o r e ， c o u m a r i nd e r i v a t i v e sh a v ea l s ob e e n e x t e n s i v e l y u s e da s o p t i c a lb l e a c h i n ga g e n t s ， l u m i n e s c e n tp r o b e s ，a c t i v em e d i af o rt u n a b l ed y el a s e r s ，a n dn o n l i n e a ro p i t i c a lm a t e r a r i a l s i n c et h e i re x c e l l e n to p i t i c a l p r o p e r t i e s c o u m a r i nd e r i v a t i v e sb e a r i n g1 , 3 ，4 - o x a d i a z o l e ， 1 , 3 ，4 一t h i a d i a z o l ea n dt h i o u r e am o i e t i e sm a yb eg o o da c t i v ec o m p o u n d so ro p t i c a lm a t e r i a l s p o s s e s s i n gh i g hf l u o r e s c e n c eq u a n t u my i e l d sa n d l a s e rq u a n t u m y i e l d s i nt h i st h e s i s ，w ed e s i g n e da n d s y n t h e s i z e dt h r e es e r i e so fc o u m a r i nd e r i v a t i v e sf r o m c o u m a r i n3 一c a r b o x y l i ca c i du s i n gr o o m t e m p r e t u r eg r i n d i n g , m i c r o w a v ei r r a d i a t i o na n d p o l y m e r s u p p o r t e dr e a g e n tu n d e r s o l v e n t f r e ec o n d i t i o n v p a r ti ：n a r y l c o u m a r i n - 3 一c a r b o x a m i d e sa n dc o u m a r i n 一3 一c a r b o x y l a t e sw e r er a p i d l y s y n t h e s i z e du n d e rs o l v e n t f r e ec o n d i t i o na n dr o o m t e m p e r a t u r eg r i n d i n g i na d d i t i o n ，t h e m i x t u r eo fc o u m a r i n 3 - c a r b o x y l i ca c i dc h l o r i d ea n dp o t a s s i u mt h i o c y a n a t ei nt h ep r e s e n c e o fp o l y ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) - 4 0 0 ( p e g 一4 0 0 ) w a sg r o u n dt of l i n tg i v en c o u m a r o y li s o c y a n a t e a sa ni n t e r m e d i a t e t h i si n t e r m e d i a t ew a sf u r t h e rg r o u n dw i t hav a r i e t yo fa r y la m i n e st o a f f o r dn c o u m a r o y l n - a r y l t h i o u r e a s n - c o u m a r o y l n a r y l t h i o u r e a sw e r ef u r t h e rg r o u n d w i t hw e tp o t a s s i u mp e r m a n g a n a t et op r o d u c ec o r r e s p o n d i n gn _ 。c o u m a r o y l _ n 。a r y l u r e a si n h i g hy i e l d t h i ss o l v e n t - f r e em e t h o dh a sa d v a n t a g e so f n ou s eo fo r g a n i cs o l v e n t s ，f a s tr a t e ， h i g hy i e l da n ds i m p l ew o r k - u pp r o c e d u r e p a r ti i ：2 - a r y l 一5 - ( c o u m a r i n 一3 - y 1 ) 一1 ，3 ，4 一o x a d i a z o l e sw e r ee f f i c i e n t l y s y n t h e s i z e db y m i c r o w a v ea c c e l e r a t e ds o l v e n t f r e e p r o c e d u r e i n h i g hy i e l d v i at h ec o n d e n s a t i o no f c o u m a r i n 一3 一c a r b o x y l i c a c i dw i t h r u n ) s u b s t i t u d e d b e n z o i ca c i d h y d r a z i d e s u s i n g p o l y ( e t h y l e n eg l y c 0 1 ) ( p e g ) s u p p o r t e dd i c h l o r o p h o s p h a t e a s d e h y d r a t i o nr e a g e n t m e a n w h i l e2 - a m i n o - 5 一a r y l o x y m e t h y l 一1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e sw e r ea l s or a p i d l ys y n t h e s i z e dv i a t h ec o n d e n s a t i o no ft h i o s e m i c a r b a z i d ew i t h ( u n ) s u b s t i t u d e da r y l o x y a c e t i ca c i du s i n gt h e s a m e d e h y d r a t i o nr e a g e n t t h e f u r t h e rr e a c t i o n so f 2 一a m i n o - 5 一a r y l o x y m e t h y l 一1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e sw i t hc o u m a r i n - 3 - c a r b o x y l i ca c i dc h l o r i d eo r b e n z o f u r a n - 2 - c a r b o x y l i c a c i d c h l o r i d et oa f f o r d 2 - a r y l o x y m e t h y l 一5 一( c o u m a r i n 一3 - c a r b a m i d o ) - 1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e s o r 2 - a r y l o x y m e t h y l 一5 一c o e n z o - f u r a n 一2 - c a r b a m i d o ) 一1 ，3 ，4 一t h i a d i a z o l e sb ym e a n so f s o l v e n t - f r e e g r i n d i n g o r s o l v e n t f r e e m i c r o w a v ei r r a d i a t i o n t h i si sa n e n v i r o n m e n t a l l y f r i e n d l y , r e a d i l yo p e r a t e d ，a n ds a f ep r o t o c o la n ds u i t a b l et oc o m b i n a t o r i a ls y n t h e s i so fh e t e r o c y c l i c c o m p o u n d l i b r a r i e s p a r ti i i ：t h er e a c t i o n so f c a r b o h y d r a z i d ew i t h2e q o fv a r i o u sa l d e h y d e sa n dk e t o n e s u n d e r s o l v e n t f r e ea n d r o o m - t e m p e r a t u r eg r i n d i n g c o n d i t i o n e x p e d i t i o u s l y a f f o r d e d c a r b o h y d r a z o n e si n e x c e l l e n t y i e l d t h i ss y n t h e t i cs t r a t e g yc o m p a r e dw i t h t r a d i t i o n a l s o l u t i o np r o t o c o l sh a sa d v a n t a g e so fn oo r g a n i cs o l v e n tp o l l u t i o n ，e l e v a t e dr e a c t i o nr a t e ， h i 曲y i e l da n ds i m p l ew o r k u p p r o c e d u r e t h es t r u c t u r e so fa l l c o m p o u n d sw e r ec o n f i r m e db ye l e m e n t a la n a l y s i s ，i ra n d1 h n m r v i 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，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得西北师范大学或其他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。 签名：j 坌兰 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学 校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：3 皇兰 导师签名日期触、j 。玑 豫北师范大学硕士学位论文无溶齐q 合成香豆素衍生物 绪论 一香豆素衍生物的研究进展 香豆素( c o u m a r i n ) 即苯并a 一吡喃酮，它可看作邻羟基肉桂酸的内酯。有香豆素类、 呋喃香豆素、吡喃香豆素和异香豆素。现已发现的香豆素类化合物有1 0 0 多种，它们 广泛分布于自然界多种植物中，具有许多的生理活性【h 】，已被广泛应用在香料工业， 医药工业和农药工业中。更为重要的是它们还具有优异的光学特性，是很好的荧光增 白剂、激光染料、荧光探针及非线性光学材料。 1 1 香豆素类化合物的生物活性 1 1 1 抗h i v 活性 h i v - i - r t 是人类免疫缺陷病毒i 型逆转录酶，是爱滋病病毒复制过程的一个重 要的酶，抗爱滋病病毒药物研究着基曩点是寻找对逆转录酶榔铋有效前化合物。近年己报 道的抑制h i v 活性的天然物质主要有：生物碱、黄酮、木质素及香豆素等，其中香豆 素类化合物由于分子量小，合成简单，生物利用率高等特点，引起了科学家的广泛关 注。 1 9 9 2 年。k a s h m a n 等 4 1 从马来西亚热带雨林植物c a l o p h l l u m l a n i g e r u m 中分离出的 s 种香豆素类似物c a l a n o l i d e s 都具有抗爱滋病活性。化合物1 能抑制a z t - 抗体，h i v - i 和g 9 1 0 6 菌株，毒性低，安全性高，是目前抗爱滋病的热点先导物，有可能成为新 一代非核苷酸类药物。 p i l l 掣5 】从c a l o p h y l l u mi n o p h y l l u m 中分离出了i n o p h y l l u m s2 和i n o p h y l l u m s 3 ， 具有较强的抑制h i v 逆转录酶活性和抗h i v - i 活性。m c k k e e 6 , 7 1 研究发现c a l a n o t i d e 4 也具有抗h i v 活性。 1 2 3 4 1 1 2 抗肿瘤活性 西北师范大学硕士学位论文无溶弃u 合成香豆素衍生物 虽然近年来世界各国在抗肿瘤药物的研究上取得了较大的发展，但由于对癌细胞 的病变和转移以及药物对癌细胞的作用机理不十分清楚，所以目前难以彻底根治该类 疾病。至多能起到非常有限的延缓生命的作用。香豆素类化合物的抗肿瘤活性为抗肿 瘤药物的研究和开发开辟了新的领域。 香豆素类化合物不仅能直接抑制癌细胞，如肾癌、肺癌、结肠癌、前列腺癌和白 血病等。而且可通过增强肌体免疫功能产生抗癌作用。这类化合物能增强巨噬细胞的 作用，活化并增强单核细胞的数量，调节单核细胞与巨噬细胞对淋巴细胞的活化以及 增强白细胞介素等以发挥抗癌作用。 张庆林等 8 】从蛇床子中分离得3 种逆转肿瘤细胞药耐药活性香豆素类化合物，分 别为i m p 酬o f i n ，e d u l t i n ，3 1 _ i s o b u t y r y l o x y - o - a e e t y l - c o l u m b i o n e t i n ，体外实验表明这3 种化合物对耐药的肿瘤细胞k b v 2 0 0 具有明显的逆转作用。 l e e 9 1 等从缅甸的k a y e ao s s a m i c a ( c l u s i a c e a e ) 树皮中分得四种新的香豆素，其中 有3 种显示出很好的抗c 0 1 2 ，和k bl n c a p 人肿瘤细胞的细胞毒性。 g u l l e t 等 1 q 1 1 】从c d i s p a r 分离出1 2 个4 苯基香豆素，其中i s o d i s p a r5 和 d i s p a r i n o l6 对k b 细胞显示出细胞毒性活性，其表明该类化合物可能发展为有价值 的抗癌药物先导化合物。 o hp h h 。由叙。 r 酽 人5 1 1 3 其它活性 c h e n 等 1 2 1 得到8 种香豆素，其中o m p h a l o c a r p i n o l ，5 ，7 一d i m e t h o x y - 8 0 l - m e t h y l - 2 1 - o x o b u t y l ) c o u m a d n 。o m p h a m u r i n 具有显著的抗血小板凝聚活性。 s c h i n k o v i t z 等1 1 3 从p e u e e d a n u mo s t m t h i u m k o c h ( a p i a c e a e ) 得到o s t u t h i n ( 6 - g e r a n y l - 7 - h y d r o x y c o u m a r i n ) 具有显著的抗分支杆菌活性。 另外，4 一芳基取代香豆素可以作为一种重要的医药中间体，可用于治疗由d n a 病毒引起的病毒感染，如疱疹、痘病毒、腺病毒、刺瘤病毒等【1 4 1 。在农用化学制品 中，香豆素衍生物被开发为第二代抗凝血杀鼠剂，如杀鼠斛坫】等，具有高效、无致突 变和致癌作用，并且维生素k 1 为其特效解毒剂，增加了它的使用安全性。另外，一 些香豆素类化合物还有杀菌和生物调节作用【1 7 1 。 2 馥北师范人学硕士学位论文无溶剂台成香豆素衍生物 由于香豆素类化合物广泛的生物活性，促使人们在这方面进行了更深入的研究， 希望通过大规模筛选寻找生物活性较强的小分子非肽类抑制剂，然后进行结构优化， 以期找到新一代的抗肿瘤、抗爱滋病药物。 1 2 具有生物活性的香豆素类化合物的合成进展 4 取代香豆素类化合物：抗h i v 活性的新型香豆素类化合物，主要有c a l a n o l i d e 和i n o p h y l l u m 两种结构，其c 一4 分别由正丙基或苯基取代，这是一类结构新颖具有 高度特异性的h i v - 1p , t 抑制剂。香豆素类化合物4 一位取代基对其构效关系的重要意 义，弓l 起了广泛关注，其合成也是香豆素类化合物合成研究的热点。 w u 等【1 8 】用p d 催化，4 一甲苯磺酰基香豆素与末端乙炔反应，得到产率为7 2 9 2 的4 取代香豆素类化合物。 同年， 试剂反应， c a l a a o l i d e 的合成：自k a s h m a n 发现9 有较强的抗h i v - 1 活性后，9 的合成研究 就如火如茶，其活性主要在于d 环上的两个甲基处于反式双直立，和其羟基的构型。 c h e n e r a 等【2 0 】提出一种合成9 的路线，总产率为1 5 。同时，k u c h e r e n k o 等3 和 p r a s h a n t 等。4 也分别提出了合成化合物9 的合成路线。 h 。a 。- h 9 徐嵩，徐世平等【2 3 】用药理拼合原理，设计合成了系列以香豆素为母体，有第三代 维甲结构特征( 二苯乙烯结构l o ) 的新香豆素衍生物并通过药理筛选，说明该类化合物 有一定的抗肿瘤活性。 西北师范大学硕士学位论文无溶剂合成香豆素衍生物 c o o h 0 州c n o e r、_ ，、= = 1 1 。受体拮抗剂是当前临床治疗良性前列腺增生的一类有效药物。方浩，夏林等1 2 4 】 结合苯基哌嗪类n1 受体拮抗剂的构效关系，构建相应的药效团模型，设计合成了香豆 素 1 0 4 ( 取代苯基) 1 哌嗪基 - 烷基 酰胺类衍生物，初步生物活性表明，目标化合物 1 1 有较好的a 一受体拮抗活性。 1 3 光学特性 香豆素也是最早发现具有荧光性质的物质之一，许多天然的和人工合成的香豆素 衍生物都是具有强烈荧光的化合物，荧光量子产率( 由f ) 甚高，可用激光染料、荧光材料 【2 5 】、新型光电材料f 2 q 等。从分子结构看，香豆素化合物通过内酯结构使二苯乙烯化合 物双键被固定为反式如7 ，使得双键的旋转被阻抑起来，提高其光稳定性，使原来荧 光量子产率( 中f ) 较低的二苯乙烯化合物转变成了荧光量子产率( 中f ) 较高的香豆素化合 物，避免t - - 苯乙烯化合物在紫外光照射下顺反式的相互转化 2 7 。2 9 】。香豆素型荧光增 白剂就是通过固定分子结构使分子呈刚性来增强化合物的荧光性能，如7 氨基3 苯基 香豆素和三聚氯氰衍生物缩合可生成s f g 5 9 ，可供聚氯乙烯塑料增白使用【3 0 】。 激光染料是一种染料激光器专用的高量子产率的荧光染料。它在激光光源( s t 称 光泵) 的作用下，可产生出在一定范围内可调波长的激光【3 l 】。传统的激光器只能产生特 定波长的激光，例如：氦镉激光器激光波长为3 2 5n m 、氩激光器激光波长为4 8 8 5n m 、 钇铝石榴石激光器( y a g ) 激光波长为1 0 6 0n m ，这使得激光器的应用受到许多限制。为 了实现激光器在一定范围内可连续输出所需要波长的激光，染料激光器便应运而生。 1 9 6 7 年s o r o k i n 用r h o d a m i n e6 g 染料制成了第一台染料激光器。从此，激光染料的研 究便迅速发展起来。迄今为止，已筛选了近千种激光染料，只有4 6 类符合要求，香豆素 类化合物便是其中的一类。通过对香豆素母体进行化学修饰，可实现可见光区域内连 续的波长变化。常见的香豆素类激光染料的基本分子结构如8 ，一般在母体的3 位和 7 一位有不同的吸电子和供电子取代基，与香豆素的内酯环形成“推拉”共轭电子体系， 化合物变成了带有强烈荧光的功能染料。此染料可作为荧光染料应用于太阳能收集器 和激光器1 3 2 】。香豆索类激光染料的特性是具有极高的荧光效率，s t o k e s 位移大，随染 料溶液的p h 值增加，激光波长向红移。由于这类染料主要用于水下电视、通讯、照 明、监视、测距等，尤其是在军事上也有应用，如近年来发展起来的荧光化学敏感器 4 西北师范大学硕士学位论文无溶剂合成香豆素衍生物 一，册一，聪x = s o , n 8 料涂层的u v - c c d ( u v - c h a r g e c o u p l e d - d e v i c e s ) 探测器不仅具有全方位、全天候的预 另外，香豆素类化合物具有独特的光物理和光化学性质，在发光材料i n3 4 埽口光记 录材料【3 s 】方面得到了广泛的应用。它们不仅具有很强的吸光能力和发光效率，同时通 物又是一类可供选择的优良的光敏剂。y a m a o k a 3 6 1 曾报道了香豆素酮类化合物和 3 , 3 ，4 ，4 四叔丁基二苯甲酰活化剂组成的复合体系可用于引发光聚合反应。何勇等【3 7 】 2 0 0 4 年，中科院王涛等合成出结构为1 2 所示的激光染料【3 硼。 渤：n 驭x 吒h i h 廿州岛心k 2 0 0 0 年，华东理工大学王娟等以新的方法合成了结构为1 3 所示的激光染料【3 9 】。 酸乙酯与n 取代基苯酚缩合制三氟甲醛香豆素的工艺，改用浓h 2 s 。4 作催化剂，合成出 结构1 4 的激光染料【4 0 1 。 鸭杰掩嘟，n 呶 h 是e 入 嘟，n 从太 r 1 ，r 2 ，r 3 = c h 3 ，c f 3 1 3 c 4 h 9 1 4 1 9 9 1 年前苏联的k n o p a c h e v a v 等合成出结构为1 5 所示的双荧光团香豆素类染料 西北师范人学硕十学位论文无溶剂合成香豆索衍生物 【4 。该类化合物不溶于苯，微溶于乙醇及氯仿，具有较强的荧光。 1 9 9 2 年乌克兰的t o l m a c h e v a v s 等合成了结构为1 6 所示的含1 ，2 ，3 ，3 一四甲基吲哚 基团的香豆素类激光染料【4 2 1 。 1 9 9 3 年，华东理工大学的何斌等合成了结构为1 7 所示的香豆素类激光染料【4 3 】。 目前，香豆素类衍生物仍然是国内外科学家的研究热点之一，如：杀虫剂h 】、新 的荧光物质【4 5 舶1 、抗癌药物【4 7 】、抗菌素【柏】等大量的香豆素衍生物被合成出来。我国近 几年来也发表了很多研究论文，如：北京大学邢其毅等对3 一巯基香豆素及其衍生物的 研究 4 9 1 ，南京大学的胡宏纹对8 羟基香豆素的研究1 5 0 1 ，清华大学的李隆弟等对4 甲 基7 羟基香豆素的发光特性的研究。近期香豆素类功能材料的研究进展很快，除了 激光染料和荧光染料方面的应用，由于香豆素化合物的荧光量子效率高，化学修饰性 强，通过化合物结构修饰可得到发射红，绿蓝，黄等各种颜色荧光的衍生物，从而被 广泛应用于电致发光领域的研究【5 2 郴】。香豆素化合物还被应用于高分子电光材料来调 制连续波长的光束，二极管激光的倍频，谐波产生光折射1 5 6 1 。在化学中，香豆素化合 物被用作高效液相色谱的荧光衍生试剂【翎，蛋白质研究中的有关荧光探针以及荧光离 子电泳等1 5 。最近，有研究人员设计了香豆素化合物1 8 ，最终开发了一种高效染料 敏化的纳米级晶体t i 0 2 太阳能电池f 5 9 1 。德国的b a u e r l e 等人利用钯催化的组合化学方 法筛选出下面两个荧光量子效率较高的3 一位乙烯键共轭延长的1 9 和3 一位乙炔键共 轭延长的2 0 【6 0 , 6 1 】。近年来也有人研究香豆素化合物的多齿寡聚体1 6 2 1 ，多齿型分子有一 个较大的表面积且可以连接不同的光吸收基团，可以使转换效率进一步提高。 二无溶剂有机合成 西北师范大学硕士学位论文无溶剂合成香豆素衍生物 在自然科学的发展过程中，有机合成起着巨大的推动作用，它对人类的生产和生活 具有不可估量的意义。药物、化肥、人造纤维、洗涤剂、杀虫剂、保鲜剂、染料以及 具有各种性能的现代材料等，无一不是有机合成的产物。可以说当今国计民生的各个方 面、科学研究的不同领域都离不开有机合成的产品。一直以来，人们已经形成了一种 固定的思维模式，认为有机反应总是在溶液中进行，因为有机溶剂能很好地溶解有机 物，保证物料混合均匀、能量交换稳定。但是，有机溶剂的毒性和不可回收己成了环 境污染的主要源头，使人类社会的可持续发展受到极大的威胁，这就使化学家面临新的 挑战，要去探索、研究对人类健康和环境较少或没有危害的绿色化学。于是各国政府、 学术界纷纷呼吁采取措施从根本上预防和控制污染。1 9 9 6 年，美国设立了“总统绿色 化学挑战奖”，用来奖励利用化学原理从根本上减少化学污染取得的成就。有机合成 作为化学合成的重要组成部分，在绿色化学中居于举足轻重的地位，在绿色化学及其 理念指导下，最终要实现绿色合成。绿色有机合成是指采用无毒、无害的原料、催化 剂和溶剂或无溶剂，选择具有高选择性、高转化率，不生产或少生产副产品的对环境 友好的反应进行合成，其目的是通过新的合成反应和方法，开发制备单位产品污染系 数最低、资源和能源消耗最少的先进合成方法和技术，从合成反应入手，从根本上消 除或减少环境污染。无溶剂有机合成就是绿色有机合成的重要组成部分。因为它不使 用溶剂，而且在反应速度、产率、选择性方面，均优于溶液反应【抖7 3 】。 无溶剂有机合成反应【5 7 j 因其不使用溶剂，因而彻底避免了反应过程中溶剂对环境 的污染，同时又降低了生产成本；另外，由于没有溶剂的介入，它有着与传统溶液反 应不同的新的分子环境，在固态时。反应物分子构象相对稳定，可利用形成包结物、 混晶、分子晶体等手段控制反应物的分子构型，尤其是通过与光学活性的主体化合物 形成包结物控制反应物的分子构型，实现对映选择性的不对称合成，因而有可能使反 应的速率、选择性和转化率得到提高；同时还可使产物的分离提纯变得较为简单；另 外这类反应可通过室温研磨、微波辐射、超声波辐射、振荡和光照等简洁技术就可以 实现。基于以上诸多优点，无溶剂有机合成反应近年来得到了合成化学家的重视。 最近，t a n a k a 7 4 等对固相反应作了详细的综述，我国化学家在固态有机合成方面 也做了贡献，如臧洪俊等【7 5 j 在t a n a k a 综述的基础上，也总结了近年来一些典型的在 固相条件下进行的反应。如偶联反应、缩合反应、重排反应、氧化还原反应、加成反 应、羰基化合物的保护和脱保护、亲核取代反应。因此，固态化学涉及面很广，几乎 可以涉及到各类反应，忻新泉【7 6 】等对固态反应的热力学分析后提出，固态反应一旦发 生将进行到底，若不计操作过程中的损失，产率将达到1 0 0 。毫无疑问，固态合成 西北师范大学硕士学位论文无溶剂合成香豆素衍生物 的发展前景是诱人的。2 1 世纪的有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型 三大趋势发展，即绿色合成方向发展【7 7 】。 本章以绿色合成为主题，简单介绍在无溶剂研磨、微波辐射和超声辐射下，一些 典型的固体状态下的有机合成反应。 2 1 氧化反应 近几年来，固载氧化剂在有机合成中的应用已引起人们的注意f 删。通过选择适 当的固载支撑体，许多重要的有机反应均能在固相条件下实现，在传统的合成中，由 c = n 官能团化合物制各醛、酮需较强的氧化条件，酸碱介质，繁杂的工序。最近， h a j i p o u r 等在无溶剂室温干法研磨条件下，把高锰酸钾支载到湿的硅胶上，成功地、 高产率地将 c = n 官能团化合物氧化成了酮。 k m n 0 4 ，w e t s i 0 2 r i r 2 0 = x 磊磊磊 r i r 2 归o x = n i - i p h n h c o n h 2 酚的氧化反应：将等摩尔的氢醌2 1 与硝酸铈( i v ) 铵混合后，然后室温放置2 天，得到高产率的氧化产物醌，若在超声辐射下，反应在两小时完成，且产率增加【7 8 ，9 1 。 r 2 r 1 r 3 凡 o h 2 1 ar 1 - r = h br i = b r 。r 2 = r 3 = h ，r 4 = o m e cr i = r 3 = t - b u r 2 = r 4 = h o r 3 r 4 s o l i dr e a c t i o n s o l i d ( u s ) 8 4 - 8 7 9 8 9 8 9 8 制各酰基膦酸酯的一种方法是a 羟基膦酸酯的氧化反应，另外一种是三烷基亚膦 酸酯和酰氯的反应【8 2 】。该法反应时间长、氧化剂需特殊处理【8 3 , 8 4 1 ，最近，h r o u z a b a d i 等【8 5 】报道，在固相条件下，1 羟基膦酸酯在z n c r 2 0 7 3 h 2 0 作用下发生氧化反应，生 成酰基膦酸酯，产率高达9 0 9 6 ，该法反应快、收率高、氧化剂底物摩尔比小、不 需载体。 oo r 丫) 21 s o l 塑v e n t - f r 生e er 丫) a i丌 o h 9 0 - 9 6 o 。 v a r m a 等【8 6 j 报道，在固体状态下，用c u s 0 4 a 1 2 0 3 做氧化剂，微波辐射下，2 - 3 分钟内，苯偶姻很容易氧化成二苯乙二酮，产率高达8 2 9 2 。 。玲 r r 硒北师范大学硕十学位论文无溶剂合成香豆索衍生物 2 2 还原反应 曾有许多文献报道n