（有机化学专业论文）吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究.pdf

千琦芳：吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究 中文摘要 由于吡啶环的芳香性、碱性、吡啶氮原子的吸电子效应，以及吡啶环在反应 过程中是一个很好的离去基团，使得吡啶季铵盐具有丰富的化学反应性质，可以 进行亲核加成、m i c h a e l 加成、1 ，3 一偶极加成、亲核取代和o 迁移重排等反应，因 此吡啶季铵盐在有机合成化学中有着广泛的应用，是合成杂环化合物的良好合成 试剂。另一方面，多组份反应是一种高效的步合成法，通过多组份的串联反应 或多米诺反应，使得几种( 三种或以上) 简单易得的组份进行一步合成得到一个结构 复杂的单一化合物。多组份反应会聚性的合成路线与线性合成法、分步合成法相 比显示出很多优越性：分子多样化、分离纯化简单、高效且具有原子经济性，更 加接近理想的合成反应，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。 为此我们开展了一系列由现场生成的吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研 究，成功合成了具有生物活性的三员环化合物、多取代苯、含氮杂环化合物和2 ，3 二氢呋喃衍生物。取得的一些有意义的实验成果如下： 1 将芳醛、乙腈衍生物、对硝基溴化苄和吡啶进行了一锅煮反应，室温搅拌， 通过现场生成的吡啶季铵盐与芳亚甲基丙二腈再以三乙胺作碱进行反应，制得相 应的带有强吸电子基( 氰基) 的多取代环丙烷类化合物。在此基础上，用预先制备好 的吡啶盐( 氯乙酰基吗啉吡啶盐和氯乙酰基哌啶吡啶盐) 与芳香醛、丙二腈反应也得 到了相应的环丙烷衍生物。共得到5 1 个新结构的三员环化合物，其结构都通过 n m r 、i r 、l c m s 等方法的鉴定，并用单晶衍射方法测定了其中6 个环丙烷的单 晶结构。 2 以丙二腈、芳醛、氯乙酸为底物，在乙腈中用吡啶做碱进行多组份反应生 成了相应的未见报道的多取代苯。我们以丙二腈、芳醛、氯乙腈为底物，在乙腈 中用3 甲基吡啶做碱进行多组份反应，得到了未见报道的多取代苯并含氮杂环化 扬州人学硕十学位论文 合物。通过n m r 、i r 、l c m s 等方法的鉴定了2 1 个新结构的多取代苯以及苯并 含氮杂环化合物，并用单晶衍射方法测定了其中5 个苯并含氮杂环化合物和1 个 中间体的单晶结构。 3 通过芳醛、丙二酸亚异丙酯或者1 ，3 二甲基巴比妥酸、活泼溴甲基化合物 和吡啶衍生物在室温下搅拌反应，以三乙胺为碱得到一系列未见报道过的内盐化 合物。将1 ，3 环己二酮、5 ，5 二甲基1 ，3 环己二酮和4 羟基香豆素分别与芳醛、 活泼溴甲基化合物和吡啶进行加热反应，以三乙胺作碱得到了2 ，3 二氢呋哺衍生 物。所得到的7 6 个化合物都通过n m r 、i r 、l c m s 等方法的鉴定，并用单晶衍 射方法测定了其中3 个化合物的单晶结构。 关键词：吡啶季铵盐，吡啶叶立德，多组份反应，串联反应，m i c h a e l 加成，环化 反应，环丙烷，杂环化合物，2 ，3 二氢呋哺。 千琦芳：吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究3 c o l l e g eo fc h e m i s 时a n dc h e m i c a le n g i n e e r i n g ，y 抽g z h o uu n i v e r s i 吼y a n g z h o u ，c h i n a t h e s i sf o rm a s t e rd e g r e e t h es t u d yo fm u l t i c o m p o n e n tt a n d e mr e a c t i o n s i n d u c e d b yp y r i d i n i u ms a l t s a u t h o r ： q i f a n gw 撕g s u p e r v i s o r ： c h a o g u oy ，a n d a t e ：m a y ，2 0 0 9 a b s t r a c t d u et ot h ea r o m a t i cc h a r a c t e ro ft h ep y r i d i n eh e t e r o c y c l e ，i t sb a s i c i t ) ra n dt h e e l e c t r o n 一撇a c t i n gi n f l u e n c eo ft h en i t r o g e na t o m ，a n dt | l ep y r i d i n ec o r ei sa l s oag o o d 1 e a v i n g 掣d u p ，p y r i d i n i u m s a l ti sf o u n dh a v i n gv e r s a t i l ec h e m i c a lr e a c t i v i t i e s p 皿d i n i u mc a t i o n s c a i lb e h a v ea s e l e c 仃o p h i l e s a i l d 1 ，3 - d i p o l e st o t a l ( ep 眦i n c o n d e n s a t i o n ， m i c h a e l a d d i t i o n ，1 ， 3 d i p o l a ra d d i t i o n ， n u c l e a rs u b s t i t u t i o na j l d a r r a l l g e m e n tr e a c t i o n s p y r i d i n i u ms a l t sh a v ev a s t 印p l i c a t i o n st 0o r g a n i cs y n m e s e sa i l d e s p e c i a l l yi nt h es y n t h e s i so fh e t e r o c y c l e s 0 nt h eo t h e rh a n d ，m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n i n v o l v i n gt a l l d e mp r o c e s sw i t ha tl e a s tt h r e ed i f f e r e n ts i m p i es u b s t r a t e sh a se m e r g e da s ap o w e r m ls y n m e t i c s t r a t e g y t h em u l t i c o m p o n e n tt a i l d e mr e a c t i o n so rd o m i n o r e a c t i o n so f f e r s i g n i 6 c a n ta d v a l l t a g e s o 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 i sa j l d s t e p - b y s t e ps y n t h e s i s t h i sm e t h o d o l o g ya l l o w sm o l e c u l 2 l rc o m p l e x i t ya i l dd i v e r s i t yt o b ec r e a t e d b y t h ef - a c i l ef o m l a t i o no fs e v e r a ln e wc o v a l e n tb o n d si n o n e p o t t r a n s f o r m a t i o nw i t he a s i e ra n dl e s s s e p a r a t i o na j l dp u r m c a t i o n i t se m c i e n ta n d c o n v e n i e n t ，a n di sp r o v i d e dw i t ha t o m i ce c o n o m y ，a i l di sq u i t ec l o s e l y 印p r o a c h i n gt h e c o n c e p to f a ni d e a ls y n t h e s i s s o ，i th a sb e c o m ea ni m p o 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 j l dc o m b i n a t o r i a lc h e m i s t r y i nt h i st h e s i sw ew i s ht 0r e p o no u r s t u d yo nt h em u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n si n d u c e d b yp y r i d i n i u ms a l t st op r e p a r es o m ec y c l o p r o p a n e s ，b e n z e n ed e r i v a t i v e s ，n i t r o g e n c o n t a i n i n gh e t e r o c y c l e sa j l d2 ，3 一d i h y d r o f u r a l l sw i t hb i 0 1 0 9 i c a la c t i v i t y as e r i e so f s i g n i 6 c a n tr e s u l t sa n dd e v e l o p m e n t sh a v eb e e na c h i e v e da n dt h em a i ni n t r i g u i n gr e s u l t s a r ea sf i o l l o w s ： 1 o n e 巾o tm u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n so fp y r i d i n e ，p - n i t r o b e n z y lb r o m i d e ，a r o m a t i c a l d e h y d ea n da c e t o n i t r i l ed e r i v a t i v e sa tm o mt e m p e r a t u r ew e r eu s e dt os y n t h e s i z e c y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e sw i t ht r i e t h y l a m i n ea sc a t a l y s t u n d e rt h es i m i l a rr e a c t i o n ，t h e m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n so fa r o m a t i ca l d e h y d e ，p y d d i n i u ms a l t sd e f i v e df 如m - ( c h l o r o a c e t y l ) m o 叩h o l i n eo r - ( c h l o r o a c e t y l ) p i p e r i d i n ea n dm a l o n o n i t r i l ea l s oy i e l d c y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e s t b t a l l yf i r yo n en e wc y c l o p r o p a n e sw e r ep r e p a r e da n d c h a r a c t e r i z e db yn m r ，i r ，l c m ss p e c t r o s c o p ya j l d s i n g l ec r y s t a ls t r u c t u r eo fs i x c y c l o p r o p a n e sw e r ec o n f i m e db yx - r a yd i 脏a c t i o n 2 t h eo n e - p o tm u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o no fa r o m a t i ca l d e h y d e s ，m a l o n o n i t r i l ea i l d 2 一c h l o r o a c e t i ca c i da n dp y r i d i n ei n r e f l u x i n ga c e t o n i t r i l eg i v en l eu n r e p o r t e df i v e s u b s t i t i n e db e n z e n e si nm o d e r a t ey i e l d s a n dt h en o v e ln i t r o g e nc o n t a i n i n gh e t e r o c y c l i c c o m p o u n d sw e r ep r o d u c e di i lm u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n so fm a l o n o n i t r i l e ，a r o m a t i c a l d e h y d e s ， c h l o r o a c e t o n i t r i l ea n de x c e s s i v e 3 - p i c o l i n e i n r e n u x i n g a c e t o n i t r i l e t w e n t y o n en e wc o m p o m l d sw e r e 如l l y c h a r a c t e r i z e d b yn m r ，i r ， l c m s s p e c 乜o s c o p ya n dc o n 丘n n e db ys i n g l e - c r y s t a lx - r a yd i f ! e r a c t i o no fs i xc o m p o u n d s 3 c a t a l y z e db yt r i e m y l 锄i n et h em u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n so fa r o m a t i ca l d e h y d e s ， a c t i v a t e db r o m o m e t h y lc o m p o u n d s ，m e l d r u ma c i do r 1 ，3 一d i m e t l l y l b 打b i t u r i ca c i da 1 1 d p y r i d i n ed e r i v a t i v e si nt h er o o mt e m p e r a t u r ep r o d u c et h em l r e p o r t e dz w i t t e r i o n i c c o m p o u n d s w h e n1 ，3 一c y c l o h e x a n d i o n e ，d i m e d o n e0 r4 - h y d r o x y c o 啪a r i nw a su s e di n t h er e a c t i o n ，n e wc y c l o h e x y l 如s e d2 ，3 d i h y d r o 如姗sw o u l db ef o m e di nh i 曲y i e l d s t o t a l l ys e v e n t y s i xn e wc o m p o u n d s 、v e r ec h a m c t e r i z e d b yn m r ， i r ， l c m s s p e c t r o s c o p ya n dc o n f i m l e db ys i n g l e c r y s t a lx - r a yd i 脏a c t i o no f 衄e ec o m p o u n d s k e y w o r d s ：p y r i d i n i u ms a l t ，p y r i d i n ey l i d e ，m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o n s ，t a l l d e mr e a c t i o n s ， m i c h a e la d d i t i o n s ，c y c l i z a t i o n ，c y c l o p r o p a j l e s ，p o l y s u b s t i t u t e db e n z e n e s ，h e t e r o c y c l e s ， d i h y d r o f u r a n s 1 1 4 扬州大学硕十学位论文 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：所里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 研究成粟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；委嫣书 签字日期： 枷0 年岁月眵日 学位论文版权使用授权书 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：互鸯喘 导南签名：乡拓萼件j 匐 签字日期：旧c 7 r 年，月修日签字日期：，夕年f 月巧日 ， ( 本页为学位论文末页。如论文为密件可不授权，但论文原刨必须声明) 于琦芳：吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究 第一章吡啶季铵盐在有机合成方面的应用 吡啶季铵盐是由吡啶与烷基化试剂发生- 烷基化反应得到的【1 ，2 1 ，是一种离子 化合物，其分子间依靠比范德瓦尔斯力大得多的离子键结合【3 1 。吡啶季铵盐可以作 相转移催化剂、聚合引发剂【4 1 、大范围运用的抗菌剂【5 1 、酶抑制剂【6 ，7 1 、酰化试剂8 1 、 染料、阳离子表面活性剂【9 】、离子液体等等。吡啶季铵盐可以用来合成二氢吡啶、 四氢毗啶、哌啶以及一些生物碱，是一类具有广泛用途的化合物。 吡啶季铵盐阳离子具有很好的平面性、电子容易转移、离域性好【1 0 】，由吡啶 季铵盐去氢形成的吡啶叶立德与著名的膦叶立德一样，是一类重要的合成子。由 于吡啶环的芳香性、碱性、吡啶氮原子的吸电子效应使得吡啶阳离子的化学性质 更加活泼，因此其具有更加丰富的反应性质【1 1 。1 2 】，可以发生亲核加成、m i c h a e l 加 成、1 ，3 偶极加成、亲核取代和o 迁移重排等反应，是合成杂环化合物的良好合成 试剂【l3 l 。并且吡啶季铵盐及其叶立德合成非常方便，因此被广泛的应用在有机合 成化学中1 1 4 j 。吡啶叶立德由于其氮原子的亲电子效应，使得杂环的2 ，4 ，6 位相对 来说带正电，活化了与氮相连的甲基、亚甲基、苄基或其它一些基团上的氢原子， 这种活化与乙酰基、亚甲基酮中氢原子的活化具有相同的原因和相似的程度。季 铵盐如o c 、) 甲代吡啶季铵盐中就存在这种活化，并且- 甲基和- 亚甲基等基团也 变得活泼，因此容易被一些亲核试剂进攻，与缺电子烯烃或炔烃很容易发生1 ，3 偶极加成反应，许多运用吡啶季铵盐的重要的合成反应都是基于这种活化现象。 若吡啶叶立德中的氮原子上连接着吸电子基团，那么就可能发生关环反应而得到 一个多环体系。 吡啶季铵盐可以与各类物质发生反应，在反应过程中吡啶季铵盐中的吡啶可 能会脱去，也有可能参与成环形成多环化合物，还可以发生开环反应。有关吡啶 季铵盐的应用早在1 9 6 3 年【1 5 】就有较详细的综述，本章总结了最近几年报道过的吡 啶季铵盐在有机合成中的新应用。 1 1m i c h a e l 加成 吡啶叶立德由于其氮原子的吸电子效应，活化了与氮相连的甲基、苄基或其 6 扬州大学硕十学位论文 它一些基团上的氢原子，形成的碳负离子会对0 【，p 不饱和羰基化合物进行亲核加成 反应，即m i c h a e 功口成。 1 1 1m i c h a e l 加成反应合成吡啶衍生物 2 ，4 ，6 三取代吡啶同其它多取代吡啶化合物一样，不仅是重要的生物活性物质 【1 6 1 ，而且在金属络合物【1 7 1 、光学器件、药物合成等方面都有重要的应用价值。目 前化学家们已发展了多种有价值的合成方法1 8 五2 1 。2 0 世纪8 0 年代，t e w a r i 小组【2 3 】 用溴化- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与0 【，p 不饱和酮化合物在醋酸存在的条件下，先发 生m i c h a e l 加成反应，生成1 ，5 二酮的中间体a ，再由醋酸铵提供氮源成环，脱去吡 啶季铵盐中的吡啶环，得到三取代吡啶( s c h e m e1 1 ) 。近期我们尝试着用氯化- 氰 甲基吡啶季铵盐代替溴化苯甲酰甲基吡啶季铵盐与a ，d 不饱和酮化合物在醋酸 醋酸铵存在的条件下，利用微波辐射促进反应【2 4 1 ，也成功得到了三取代吡啶。 严 x r n = r a r 2 一￥飞hb ， 一 = b r r 1 + n h 4 0 a c rr 2 s c h e m e1 1 三苯基吡啶可以通过- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与芳醛、芳酮缩合而成的查尔 酮的反应来制备。2 0 0 4 年，j a h n g 等人【2 5 】通过0 【，p 不饱和化合物与q 取代酮以及 一个氮源参与成环的 3 + 2 + 1 合成法，用醛和酮反应首先生成的0 【，p 不饱和酮化合 物与吡啶季铵盐去氢形成的吡啶叶立德发生m i c h a e l 加成反应，再由一个氮源参与 成坏得到了2 ，4 ，6 三取代吡啶。我们曾用- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与芳醛、芳香 酮在醋酸醋酸铵体系下，用微波辐射进行一锅煮反应，采用 3 + 2 + l 】合成法一步得 到三芳基毗啶( e q 1 1 ) 。我们还尝试着用环酮代替芳酮进行反应，得到骈联吡啶 衍生物。由于微波辐射的辅助，两步反应的硒h n k e 合成吡啶的方法一锅煮就可 以进行。这些反应的过程如下：芳醛首先与环酮反应生成双苯亚甲基环酮，然后 与- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐进行m i c h a e l 加成反应，得到l ，5 二酮衍生物的中间 体，再与氨成环最后脱去吡啶阳离子生成带环的吡啶化合物。 |酊kr 干琦芳：n 比啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究 7 a 心h o +ar c o c h ，j 旦! l 。n h 4 0 a c ，h o a c p ( e q 1 1 ) r | 2 0 0 5 年，j a g a t h 等人【2 7 】用- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐和对溴苯乙酮及吡哗醛缩 合成的烯酮化合物反应得到了三取代的吡啶化合物b ( e q 1 2 ) 。 b rn h 4 0 a c h o a c ，h 2 0 4 - 6 h r e f i u x b b r 三联吡啶及其衍生物是一类具有独特性质的配体【2 8 3 1 1 ，随着对三联吡啶化合 物的深入研究，很多三联吡啶化合物被合成【3 2 - 3 4 】并应用于化学研究中。n e w k o n e 等人【3 5 】将2 乙酰吡啶与芳醛首先缩合成含吡啶基的a ，p 不饱和酮化合物，再与 - ( 2 乙酰吡啶基) 吡啶季铵盐以及一个氮源反应，采用 3 + 2 + l 】的合成法，制备了一 系列的三联吡啶衍生物( e q 1 3 ) 。近期屠树江等人3 6 1 也采用了类似的方法，制备了 三联吡啶。 舀叶c 逼岔r 1 - 3 ) r - c o n s t a b l e 等人例合成了许多带有二茂铁基团的三联吡啶。用一分子的2 ，6 一二 乙酰吡啶与两分子的二茂铁甲醛所合成。【，p 。不饱和酮化合物，然后再与两分子的 - ( 2 乙酰吡啶基) 吡啶季铵盐反应得到了带有两个二茂铁基团的五联吡啶。接着他 们用双二茂铁甲醛与2 乙酰吡啶首先缩合成0 【，d 不饱和酮化合物，再与- ( 2 一乙酰 吡啶基) 吡啶季铵盐反应得到了带二茂铁的含六个吡啶环的化合物( e q 1 4 ) ，他们还 合成了带有两个二茂铁基团的六联吡啶化合物c 。 + hp一o c c 、扎 i + 一o c c 巩 c r 芸 辜r 扬州大学硕士学位论文 1 1 2m i c h a e l 加成反应合成多取代苯 ( e q 1 4 ) k r 6 h n k e 和他的合作者在利用吡啶季铵盐作原料与a ，d 不饱和酮化合物反应合 成吡啶衍生物方面作了很多研究，而与伐，p 一不饱和腈化合物的反应却很少报道。 1 9 9 8 年，a 1 o m r a j l 小组【3 8 】用吡啶季铵盐与0 【，d 不饱和腈化合物在吡啶中加热回流 反应，制备了多取代苯。近期我们课题组以吡啶作为溶剂，将芳醛、丙二腈和溴 乙酸乙酯进行一锅煮反应，也同样得到了一系列的多取代苯。在反应过程中，溴 乙酸乙酯与吡啶快速的生成了溴化- 乙酸乙酯基吡啶季铵盐，吡啶季铵盐脱氢形 成吡啶叶立德，而芳醛和丙二腈也很快的缩合成q ，d 不饱和腈化合物。吡啶叶立德 的碳负离子进攻伐，p 不饱和腈化合物p 位的碳，然后环化脱去吡啶得到三员环。在 吡啶作为溶剂下，三员环开环得到的碳负离子再次进攻a ，p 不饱和腈化合物b 位的 碳之后成环，得到多取代苯( s c h e m e1 2 ) 。 半节一 c h 2 c 0 2 e t毒_ c 0 2 e t a r + h - - - - - - - - - - - a r s c h e m e1 2 c c如疙刚面 h h 洲示 囝 一 一 弘 譬一 n 毗 趣h 犀洲 | + 昔 瘁洲 千琦芳：吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究9 1 1 3 通过m i c h a e i 力口成反应合成三员环 环丙烷是一类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【3 9 ， 4 0 1 ，合成环丙烷的方法有许多种。2 0 0 4 年，k 0 1 i i m a 等人【4 1 1 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，在各种碱性溶液中反应，以较高的产率生 成反式结构的环丙烷衍生物【4 2 4 5 】( e q 1 5 ) 。 囝文o p 拦等p k + p h n 笋， y 锄a d a 用普通的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，同样可以得到反式结构的环丙烷衍生物4 6 1 ( e q 1 6 ) 。 o c n + r ：卢n l 手 ( e q 1 与) 1 1 4 通过m i c h a e l 力日成反应合成其他化合物 2 0 0 0 年，融s i t a n o 等人【4 7 】用_ 苯甲酰甲基吡啶季铵盐和4 苯亚甲基5 苯基3 异唑酮在甲苯中加热回流反应，并没有得到预期的吡啶环，而是生成了产物d ( e q 1 7 ) 。在此过程中，_ 苯甲酰甲基吡啶季铵盐首先与4 苯亚甲基5 苯基3 异唑酮 发生m i c h a e l 加成反应，关键在于c 4 一c 6 发生断裂，生成c 4 阴离子化合物和另外 一种吡啶盐，此吡啶盐水解得到- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐和芳醛。c 4 阴离子化合 物与- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐反应后，再与芳醛、醋酸铵分解得到的n h 3 发生 m a n n i c h 反应，最后脱水得到化合物d 。 + p h 瀵等p h d ( e q 1 - 7 ) 1 0 扬州人学硕十学位论文 1 21 ，3 偶极加成 1 ，3 偶极环加成反应是普遍而有效的五员坏的合成方法之一。由毗啶季铵盐去 氢形成的吡啶叶立德与缺电子烯烃发生l ，3 偶极环加成反应生成四氢中氮茚，四氢 中氮茚可以开环，然后再与其它化合物反应，生成多种氮杂环产物，因此，吡啶叶 立德在中氮茚合成上有广泛用途h 8 1 。吡啶叶立德只与某些特殊结构的烯烃，发生 1 ，3 偶极环加成，生成的中间体容易脱去一个小分子，从而进一步芳构化转变成中 氮茚，这是合成中氮茚的重要方法【4 9 5 0 1 ，已被广泛研究。2 0 0 7 年乐贵洲等人【5 l 】对 中氮茚的合成方法做了较为详细的综述。 啦h1 眠一 c o p h ( e q 1 8 ) 1 9 9 8 年，张学春等人【5 2 】用吡啶叶立德与2 ，2 二氢多氟烷基羧酸乙酯进行l ，3 偶极环加成反应，合成了含多氟烷基的中氮茚衍生物。1 9 9 9 年，他们利用- 苯甲 酰甲基吡啶季铵盐与2 溴一3 ，3 ，3 一三氟丙烯进行反应【5 3 1 ，得到含三氟甲基的中氮茚 化合物，产率为4 0 ( e q 1 - 8 ) 。 飘一c - c 阱。篙r c o p h 朱士正、陈庆云等人【5 4 。5 6 1 利用吡啶叶立德合成了许多含氟中氮茚，他们将多 氟乙烯溶解在d m f 中，分别与吡啶、喹啉、异喹啉的季铵盐在k 2 c 0 3 e t 3 n 条件下， 通过1 ，3 偶极环加成得到一系列含氟的中氮茚及苯并中氮茚衍生物。他们还用多氟 丙烯与- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐或- 腈甲基吡啶季铵盐等反应【5 7 】，合成了含氟的 中氮茚( e q 1 9 ) 。 c 厂+ 刚酬c 。p h = c h 2 c o p h ( e q 1 - 1 0 ) 王炳祥、胡宏纹等人【5 8 枷1 在利用吡啶叶立德1 ，3 偶极环加成反应合成中氮茚化 于琦芳：吡啶季饺盐促进的多组份串联反应的研究 l l 合物方面作了很多研究。1 9 9 9 年，他们在一种温和的氧化剂二氢铬酸四吡啶合钴 ( t p c d ) p y 4 c o ( h c r 0 4 ) 2 的存在下，用氯化- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与查尔酮在碱 性条件下，发生l ，3 偶极环加成反应，顺利地得到了中氮茚化合物刚( e q 1 1 0 ) 。 r 1 r 长b r 篙蔫器r 今孵，、n 7 b 。 ( b ) e t 3 n ，p h c h 3 ，8 0 一9 0 0 c”b n 、 一 、 亡h 2 c o o h 5 7 一9 2 他们还报道了溴化乙酸基吡啶季铵盐与活性烯烃发生l ，3 一偶极环加成得到 四氢中氮茚，接着被m n 0 2 氧化去氢并脱羧得到中氮茚【6 2 1 。该方法简单有效，产率 高，而且代替了较昂贵的炔烃作试剂( e q 1 1 1 ) 。他们还选择不同的氧化剂如 c r 0 3 【6 3 】，t p c d 【删以及不同的吡啶季铵盐【6 5 】进行了相关的反应研究。 c h 2 c o p h o o t p c d ，d m f - - - - - - - - - - b a s e 。9 0 0 c ( e q 1 - 1 2 ) 他们还研究了在t p c d 的存在下，用氯化- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与1 ，4 一萘 醌在碱性条件下反应【6 6 】，得到了萘并【2 ，3 a 】中氮茚1 ，6 一二酮。接着他们又用1 ，4 ，4 a ， 8 a 四氢1 ，4 桥亚甲基萘5 ，8 二酮代替1 ，4 萘醌与氯化- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐 进行反应，一步法合成了中氮茚类多环化合物，产率为4 5 ( e q 1 1 2 ) 。 y 杏g 一毗姆肾g 杏y y 夺童 y 夺g c o o r l c o o r c o o rc o o r s c h e m e1 3 y z r = ： 付y + 2 h 2 1 2 扬州人学硕十学位论文 d i n i c a 等人6 8 】将含有活泼氢的双吡啶季铵盐用k f a 1 2 0 3 作为催化剂，在微波 辐射作用下脱去与氮相连的碳上一个活泼氢原子，形成碳负离子，再与炔类化合 物发生1 ，3 偶极环加成，生成四氢中氮茚，最后经过脱氢芳构化得到双中氮茚衍 生物( s c h e m e1 3 ) 。 r r 2 r 3 c h 2 c o c o o e t r 4 一c 兰c r 4 k 2 c 0 3 c h c l 3 4 5 一7 9 r 4( e q 1 - 1 3 ) c o c o o e t k a k e s h i 【6 9 】报道将- 丙酮酸乙酯基吡啶季铵盐与炔烃经1 ，3 偶极环加成给出中 氮茚( e q 1 - 1 3 ) ，然后与水杨醛进行l o e v e n a g e l 缩合形成含有香豆素结构的化合物。 啡邺篆 含硝基烯烃也应用于中氮茚的合成反应中，w e a v e r 等【7 0 】首次利用1 ，1 二硝基 2 ，2 二碘乙烯与吡啶叶立德发生l ，3 偶极环加成，再立即消去h i 和h n 0 2 、芳构化 形成中氮茚，但产率较低( e q 1 - 1 4 ) 。 咣刊。嚷星二孚f r ( e q 1 - 1 5 ) o 2 0 0 5 年，王绍武等人【7 1 1 从价廉易得的三氟乙醇出发，首先合成了沸点较高的 含氟砌块2 ，2 二氟乙烯基对甲苯磺酸酯，再与吡啶或异喹啉的溴盐在d m f 溶剂中， 以k 2 c 0 3 与e t 3 n 作为混合碱，7 0 条件下通过1 ，3 偶极反应，以5 0 7 0 的产率合 成得到2 一氟中氮茚衍生物( e q 1 1 5 ) 。 o r o r r 1 一c 善c r 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - b a s e 2 5 一7 0 r 于琦芳：吡啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究1 3 g h o s h 等1 7 2 j 利用苯并吡喃酮的吡啶碘盐在k 2 c 0 3 作用下与活泼炔烃或丙烯腈 发生1 ，3 偶极环加成，均得到3 苯并吡哺酮的中氮茚衍生物。值得注意的是丙烯腈 与吡啶叶立德环加成形成的中i 日j 体四氢中氮茚，直接在空气中就被氧化成中氮茚 ( e q 1 1 6 ) 。d a w o o d 等【7 3j 利用含苯并呋哺的吡啶季铵盐在e t 3 n 作用下与丁炔二酸二 甲酯( d m a d ) 或用m n 0 2 作氧化剂与丙烯腈或丙炔酸甲酯通过1 ，3 一偶极环加成、芳 构化得到具有抗痉挛、消炎活性的中氮茚。 1 3 吡啶季铵盐参与的其他反应 1 3 1m a n n i c h 反应 r 融h 2 刊。一 c | 算州2 c 6 p y 二弘a r _ c h o s c 聪m 洲2 1 + a r c h o - h 2 0l + n h 3 叫a ，一二斌， a rol 1 4 扬州大学硕十学位论文 1 3 2亲核取代 1 9 9 8 年，k i m p e 等人【7 6 1 用- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐与2 ( 1 ，2 二羟基乙基) 1 ，4 萘醌反应得到化合物e ，产率约为9 7 ( e q 1 1 7 ) 。 o o h i e q u i v e t 3 n c h 3 c n r t 2 0 h e q 1 - 1 7 ) 接着他们【7 7 】用- 苯甲酰甲基吡啶盐与2 取代的萘醌化合物反应得到化合物f 后，再提供一个氮源室温反应两天，得到主要产物g ，只生成了极少量类似化合 物e 的物质。主要产物g 的产率约为7 1 9 2 ( s c h e m e1 5 ) 。 o of s c h e m e1 5 1 0e q u i v n h 3 一e t o h r t 。2 d r o og r 1 3 3 分子内的环化反应 用吡啶季铵盐和烯烃或炔烃类化合物发生1 ，3 偶极加成反应合成中氮茚的方 法已有很多报道，而利用吡啶季铵盐自身环化作用来合成中氮茚的报道却很少。 孙立军等人【7 8 】这一方面做了研究，他们以d m f 的二甲基乙缩醛作为试剂，将吡啶 季铵盐加热到1 3 0 1 3 5 进行自身环化反应( e q 1 1 8 ) 。结果发现3 酰基中氮茚与2 烷基中氮茚的比率与产率取决于r 基团，当r 基团为苯基时，2 苯基中氮茚的产率 能达到9 3 ；当r 基团为叔丁基时，3 叔丁基甲酰基中氮茚与2 叔丁基中氮茚的比 率为9 2 ：8 ，能够分离出8 0 的3 叔丁基甲酰基中氮茚。 q a r ( m e o ) 2 c h n m e 2 + 分眯叫舶， + 卟i 、沁 ( + ri r 呲 i 于琦芳：毗啶季铵盐促进的多组份串联反应的研究1 5 1 3 4 一锅煮反应 许多有关吡啶季铵盐的反应，最后吡啶环是脱去的，相当于毗啶在整个反应 当中充当了催化剂的作用。化学家们就考虑采用一锅煮的方法进行反应，g u a n t 等 人就用一锅煮的方法成功合成了一系列的三员环。c h u a n g 等人【8 0 1 曾尝试着用卤 代酮类化合物与吡啶衍生物以及q ，p 。不饱和羰基化合物进行一锅煮反应，成功的合 成了呋喃衍生物( e q 1 1 9 ) 。一锅煮的方法与先合成吡啶盐再进行反应的方法相比， 产率得到了提高。 r o o o宁4 + x 沙r + 嗡墼r r ( e q ，1 - 1 9 ) b o m a h 等入剐以吡啶作为溶剂，a 1 2 0 3 为催化剂，将溴代苯乙酮与炔烃在微波 辐射下进行一锅煮反应( e q 1 2 0 ) 。这种多元反应是组合化学中研究的重要领域【8 2 】， 与二组份反应相比，产率等各个方面都有显著的提高【8 3 】。该一锅煮反应实质上也 是由溴代苯乙酮与吡啶首先生成- 苯甲酰甲基吡啶季铵盐，再与炔烃发生1 ，3 偶极 环加成反应生成中氮茚衍生物。 综上所述，最近几年吡啶季铵盐参与了各类地反应，在反应过程中毗啶季铵 盐中的吡啶环可能会脱去，也有可能参与成环形成多环化合物。从现阶段的研究 情况来看，用吡啶季铵盐来合成多种杂环化合物是它的主要方向。用吡啶季铵盐 来合成各种化合物的潜力还是非常巨大的。我们相信随着有机化学家的不懈努力 以及研究的深入，吡啶季铵盐还会更多的被应用于有机合成中，合成出其他更多 更新的化合物。 1 6扬州大学硕七学位论文 参考文献 1 c h e n ，z ；z h o u ，l m ；c h e n ，h r m 办“口6 ，所( 厢抛2 0 0 4 ，2 5 ( 2 ) ，16 5 ( i n c h i n e s e ) ( 陈志，周丽梅，陈慧茹等，西华师范大学学报，2 0 0 4 ，2 5 ( 2 ) ，16 5 ) 2l e g a u l t ，c ；c h a r e t t e ，a b ，d 停c 办p 研2 0 0 3 ，6 8 ( 18 ) ，7 1 19 3x u ，c x ；x u ，h g ；m e n g ，r p ；f e n g ，x y ；z a h n g ，j y ；c u i ，y p ( 玩f ，z ， “垅f ，2 e s c p 门c p2 0 0 6 ，2 7 ( 5 ) ，6 7 9 ( i nc h i n e s e ) ( 徐春祥，徐洪光，孟瑞平，冯雪元， 张家雨，崔平，发光学报，2 0 0 6 ，2 7 ( 5 ) ，6 7 9 ) 4 a t m a c a ，l ；o n e n ，a ；y a g c i ，y e “rp d 纱棚一2 0 0 1 ，3 7 ( 4 ) ，6 7 7 5 p e m a k ，j ；k a l e w s k a ，j ；k s y c i n s k a ，h ；c y b u l s k i ，j e “r 歹拖厦c 磊p m 2 0 0 1 ， 3 6 ( 1 1 ) ，8 9 9 6e d a ，m ；k u r c h ，m j 死驴d 庇p 咖d 甩p 旺2 0 0 1 ，4 2 ( 11 ) ，2 0 6 3 7p a l i n ，r ；c l a r k ，j k ；c o w l e y ，p ；m u i r ，a w ；p o w ，e ；p r o s s e r ，a b ；t a y l o r ，r ； z h a n g ，m q 曰f d d ，苫a 妃矗c 办p 聊三p 配2 0 0 2 ，l2 ( 18 ) ，2 5 6 9 8 s c r i v e n ，e f v ( z p ，行- 5 b c 尺p v 1 9 8 3 ，12 ，12 9 9 w o n g ，y s