（有机化学专业论文）超声辐射下环氧查尔酮的合成.pdf

摘要 摘要 环氧查尔酮是一类重要的有机中间体，可以作为合成具有生理活性的天然产物、农 药和药物的前体。 0 【，d 不饱和酮的环氧化反应是合成环氧查尔酮方便而有效的方法之一。近年来，0 【，d 不饱和酮的环氧化反应在金属络合物、相转移催化剂和聚氨基酸等催化剂的催化下，取 得了很好的催化效果。论文总结了近年来0 【，d 不饱和酮环氧化反应的研究进展。 利用超声辐射和相转移催化相结合的方法，由芳香醛与氯代苯乙酮在氢氧化钠的水 溶液中，通过d a r z e i l s 缩合反应合成系列2 ，3 环氧1 ，3 二芳基丙酮，得到很好的效果； 在超声辐射和相转移催化下，利用次氯酸钠或过氧化氢水溶液，进行查尔酮的环氧化， 实现了水中环氧查尔酮的合成，收率7 4 9 9 。与传统的合成方法比较，超声辐射和相转 移催化相结合的方法，反应条件温和、溶剂无毒、反应时间短、产率高、对环境友好。 利用3 0 的过氧化氢水溶液作为氧化剂，以碱性氧化铝固载氟化钾代替强碱催化查 尔酮的环氧化，在超声辐射或常规搅拌下，均取得好的结果，没有副产物生成，反应时 间短，收率高。 关键词d a r z e n s 缩合环氧化相转移催化超声辐射氧化铝固载氟化钾 a b s 仃a c t a b s t r a c t e 枷x y c h a l c o n e sa r ev e 巧i 1 i l p o n a n ts y i l m e t i ci 1 1 t e 姗e d i a t 懿觚dc 锄s e r y e 蠲v 懿a t i l e p r e c u r s o r si ns ) r i l m e s i so f m 锄y n a t u r a lp r o d u c t s ，p e s t i c i d e 觚dd m gm o l e 饥l e s e p o x i d a t i o no f0 【，p u i l s a t u r a t e dk e t o n ei s o n eo ft h em o s te 伍c i 髓t 锄dp r a c t i c a l m e t h o d s 蠡t h e s y n t h e s i s o f印o x y c h a l c o n 鼯t h ed e v e l o p m e n to f 印o x i d a t i o no f 仅，p - u n s a t u r a t e dk e t o n e sc a t a l y z e db ym e t a lc o m p l e x e s ，p h a s et r a n s f 打c a t a l y s t ，p o l y 锄i n o a c i d sw 弱r e v i e w e di nt h j sp 印既s ) ，1 1 t h e s i so f2 ，3 一印o x y - 1 ，3 - d i a r y l - l p r o p a l l o n e ，妇d a r z c l l s c o n d e n s a t i o no fa r o m a t i ca l d e ：h y d e sw i t l lp h e n a c y lc h l o r i d ew a sc 枷e do l l ti ng o o d 姐e l d si i l m ea q u e o u ss o d i u mh y d r o x i d es o l 砸o n 蚰d e ru l t r 勰。瑚l di m i d i a t i o n t h ec o m b i n a t i o no f u l 饥峪o u l l da i l d p h a s e 觚n s f 打c a t a l y s i s w 弱m o r ee 伍c i e n tf 0 rm es y i l t h e s i so f 印o x y c h a l c o n e s as 嘶e so f2 ，3 一e p o x y l l ，3 - d i a r y l - l - p r o p a l l o n ew e r es ) ，1 1 t h e s i s v 记印o x i d a t i o no f c h a l c o n e sw i t ha q u e o u ss o d i 啪h y p o c l l l o r i t eo rh y d m g p e r o x i d e弱o x i d a n tu l l d c r u l t r a s o u n di r r a d i a t i o n t h i sp r o c e d u r eh a st h ea d v a l l t a g e so fm i l dc o n d i t i o n s ，s h o r t e rr e a c t i o n t i m e ，h i g l l ) ，i e l d sa n de n v i r o n m e l l t a l l y 衔e n d l y t h ep r o c e d u r ew a si m p r o v e db yk fa d s o r b c d b a s i ca l u m i n aw i ma q u e o u sh y d r o g e i lp e r o x i d ei ne m 锄0 1 t h ea d v 锄t a g eo ft h em e t l l o di sn o s i d er e a c t i o n ，s h o r t e rr e a c t i o nt i i l l e ，h i 曲够妒e l d s k e y w o r d sd a r z c i l sc o n d 锄s a t i o n ； e p o x i d a t i o n ； p h 弱e 仃觚s 衙 c a t a l y s i s ； u l t r 啪岫d i 1 1 r a d i a t i o n ；k f b a s i ca 1 2 0 3 l i 河北大学 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书 所使用过的材料。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 的说明并表示了致谢。 作者签名： 日期：迎速年上月生一日 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、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论文的复印件和电子版，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。 本学位论文属于 l 、保密口，在年月日解密后适用本授权声明。 2 、不保密a 。 ( 请在以上相应方格内打“) 作者签名： 导师签名： 日期：上强年月j l 日 日期：上咝年j 月j 色日 保护知识产权声明 本人为申请河北大学学位所提交的题目为( 榴声筘杆确积酬 的学位论文，是我个人在导师狲指导并与导师合作下取得的研究成果，研 究工作及取得的研究成果是在河北大学所提供的研究经费及导师的研究经费资 助下完成的。本人完全了解并严格遵守中华人民共和国为保护知识产权所制定的 各项法律、行政法规以及河北大学的相关规定。 本人声明如下：本论文的成果归河北大学所有，未经征得指导教师和河北大 学的书面同意和授权，本人保证不以任何形式公开和传播科研成果和科研工作内 容。如果违反本声明，本人愿意承担相应法律责任。 声明人： 作者签名： 导师签名： 日期：堑园年月生日 日期：二蛰盟年l 月生日 日期：劫笪月卫日 引言 己l 吉 - l口 环氧查尔酮是一类重要的有机中间体，通过开环、缩合、加成等反应，可以转化为 种类繁多的合成子，广泛应用于具有生理活性的天然产物、农药和药物的合成。 环氧化反应是有机化学中重要的反应之一。在碱性条件下，缺电子的仅，d 不饱和酮 在过氧化物作用下，生成环氧化合物的反应被称为w b i t z s c h e f j 衙反应。近年的研究热 点集中在不对称环氧化上，经过几代科学家的努力，已经取得了很大的进展，开发了许 多手性催化剂，包括金属催化剂、相转移催化剂、聚氨基酸等，已经成功应用在许多天 然产物和药物的合成中。 传统的环氧化方法存在反应时间长，收率低，需要大量有毒的有机溶剂等一些缺点： 超声辐射与传统的有机合成方法相比，因其操作方便简单，反应条件温和，可缩短反应 时间，提高反应收率，因此在有机合成中的应用非常广泛。 论文的主要目的是利用超声辐射技术应用于有机反应的特点，使用绿色、廉价的氧 化剂和催化剂改进环氧查尔酮的合成，缩短反应时间、提高收率，为目标物的合成探讨 方便而有效的方法，这对于拓宽声化学和相转移催化的应用范围以及工业生产实际均具 有意义。 河北大学理学硕十学位论文 第1 章 仪，p - 不饱和酮的环氧化研究进展 环氧查尔酮分子中含有两个手性碳原子，通过选择性开环和官能团转化等反应， 可以得到0 c 羟基酮、p 羟基酮、d 氨基醇等许多重要的的有机中间体【l 】，用以合成许多 有价值的天然产物和药物【2 】，因此研究环氧查尔酮的合成具有十分重要的意义。仪，p 不 饱和烯烃由于双键上高度的缺电子性，不容易进行环氧化反应，所以缺电子烯烃的环氧 化受到了人们的重视，成为有机化学领域研究的一个热点。其中，手性诱导条件下的0 c ，d 不饱和酮的环氧化倍受重视【3 】。0 【，p 不饱和酮的不对称环氧化已经取得了很大的进步。 这里，按环氧化过程中所用催化剂的类型，介绍近几年来查尔酮环氧化的研究进展。 1 1 金属络合物催化环氧化 1 9 9 6 年，e n d e r s 等【4 】发现，在氧气中使用化学计量的二乙基锌和n 甲基伪麻黄碱 作催化剂，可以使反式烯酮高收率地实现不对称环氧化( s c h e m e1 ) ，e e 值高达9 4 9 9 。 例如：在二乙基锌( 1 1m 0 1 ) 和n 甲基伪麻黄碱( 1 ，2 4m m 0 1 ) 催化下，1 ，3 二苯基丙烯 酮( 1m m 0 1 ) ，在oo c 无水甲苯中反应1 6h ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮的收率可达到9 4 ， 值为9 9 ，经过水解反应催化剂可以定量回收，旋光性没有变化。 金厶吵讧c a t 1 r l 八办r 2 脊 反应中二乙基锌先与催化剂n 甲基伪麻黄碱形成锌络合物2 【5 1 ，氧气分子插入到乙 基和锌原子之间，形成过氧化锌分子3 【6 】；然后查尔酮的羰基与3 的锌原子配位，同时 3 的氧原子进攻查尔酮的d 位碳原子，类似于迈克尔加成反应，形成中间体4 ，随后关 环，生成环氧酮和5 【7 1 。 e t 2 z i l +r + 0 h 卜e 【2 z n o 对 e 2 2 1 1 0 r + q r o o z n o r k 从一一r 黄一k r 警隙 第1 章0 【，p 一不饱和酮的环氧化研究进展 j a c k s o n 等【8 】报道在丁基锂和( + ) 酒石酸二乙酯( d e t ) 的催化下，叔丁基过氧化氢作氧 化剂，进行1 ，3 二苯基丙烯酮的环氧化反应，得到7 5 收率的环氧化产物，e e 值为6 2 ； 改用价廉易得的二丁基镁代替丁基锂，产物的对映选择性有了很大的提高，例如：在 1 1 ( + ) 一酒石酸二乙酯( d e t ) 和1 0 的二丁镁的催化下，1 ，3 二苯基丙烯酮在甲苯中反应 2 4h ，2 ，3 一环氧l ，3 二苯基丙酮的收率可以达到6 1 ，对映选择性高达9 4 ( s c h e m e3 ) 。 其他的不饱和酮也有很好的对映选择性，e e 值高达8 1 9 2 ，但反应时间需要长达几天， 收率较低( 表1 ) 。 9 b u 2 m g ( 0 le q u i v ) o qo a ，灯：业= k 火眨 表l1 3 二芳基丙酮的环氧化反应 1 阻b l ele p o x 翊a t i o no fc h a l c o n e sc a t a l y z e db yb u 2 m ga n d ( + ) d e t 。( - ) - d e tw a su s e d b o u g a u c l l i 等【9 】发现l n n a 3 【一b 玳o l 】3 可以高效催化查耳酮的环氧化反应，例如， 在1 0 的l i l n a 3 俾) - b i n o l 】3 的催化下，叔丁基过氧化氢( 1 5e q i u v ) 作氧化剂，1 ，3 二苯 基丙烯酮在四氢呋喃中室温下反应l oh ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮可获得9 0 的收率， e e 值6 2 ；用过氧化异丙苯为氧化剂，环氧化产物的收率为9 3 ，e e 值提高到8 3 ；在 职) 3 羟甲基b i n o l 与l a - ( o p “) 3 形成的金属络合物的催化下，过氧化异丙苯作氧化 剂，在4 a 分子筛的催化下，值提高到9 1 。 i j l ( q 阼i b + i j l - j 汀y b 墙4 a b b 胤c 蕾( 蜥) - l a - 3 姆击呱y m d 坶l - n o i ( l a - 7 ) 唧 r t y b b i n o i 毗( y b 啕 y b - 妯y 如舯d m b i 卜唧。( 1 m 7 ) 6 r h7 r 2 叽0 h s c h e m e 4 3 河北大学理学硕+ 学位论文 s h i b 嬲a l ( i 等【l o 】发现在绝对干燥的y b b i n o l 催化体系中，环氧化反应的对映选择 性小于2 5 ；加入少量水( 相对于y b ( o p r - i ) 3 摩尔量的4 5 倍) 可以大大提高催化体系的 对映选择性，在4 a 分子筛的参与下，叔丁基过氧化氢作氧化剂，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙 酮的收率可以达9 2 ，e e 值为9 4 ；s h i b a s a k i 认为加入水分子与镱原子的配位，控制 叔丁基过氧化氢与查尔酮的空间排布，形成不对称的环氧化环境，从而使对映选择性提 高。分子筛在这个催化体系中是必需的，在镱催化剂的制备或环氧化时，不加入分子筛， 环氧化反应不能进行或者对映选择性严重下降( s c h e m e5 ) 。 声b w l s c h e m e 5 s h i b a s a l 【i 等【l l 】还发现y b 3 一羟甲基b i n o l 能催化( z ) 烯酮的环氧化反应，得到c 证 为主的环氧化合物。 i i l a l l a g a 等1 2 1 系统地研究了s l l i b a s a l 【i 体系中的添加剂效应，对2 ，6 二甲基吡啶n 氧 化物、1 ，3 二甲基2 咪唑啉酮、三丁基氧膦、三苯基氧膦、三( 邻甲苯基) 氧膦、三( 对甲 苯基) 氧膦和六次甲基磷酰胺的筛选结果显示，三苯氧膦的效果最佳。以叔丁基过氧化 氢为氧化剂，添加1 5m o l 的三苯氧膦，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮的收率为9 9 ，值 9 6 。 p u 等使用修饰过的聚合联萘酚和二乙基锌作催化剂，以叔丁基过氧化氢氧化0 c ，p 不饱和酮，环氧酮的收率为6 7 9 8 ，值为3 9 8 1 。 聚联萘酚催化剂 n e m o t 0 等以4 a 分子筛和1 0 的l a b i n o l p h 3 a s = o 络合物为催化剂，叔丁基 4 第1 章，b 一不饱和酮的环氧化研究进展 过氧化氢作氧化剂，l ，3 二苯基丙烯酮在四氢呋喃中反应3m i n ，2 ，3 一环氧1 ，3 二苯基丙 酮的收率可以达到9 5 ，e e 值为9 7 ；若在络合物的制备中把三苯氧砷的量增加至4 0 i n 0 1 ，延长反应时间至3 0m i n ，2 ，3 环氧1 ，3 二芳基丙酮的收率可以达到9 8 ，e e 值为 9 7 。s h i b a s a “还将该体系成功地用于1 1 d e o x y p g f l a f l 5 1 和( + ) 一d e c u r s i n f l 6 1 的全合成中的 环氧化步骤，收率( 8 4 和9 4 ) 和对映选择性( e e 值9 7 和9 6 ) 均很好。 ( d e c u 巧i n v h e s 【1 7 】由) ( + ) 一1 ，1 2 联萘酚制备了6 ，6 取代的联萘酚手性配体与三异丙氧基镧配 位，以过氧化异丙苯为氧化剂，以1 ，3 二苯基丙烯酮为底物对配体的催化活性进行了筛 选，发现( 回一1 4 和僻) 1 4 形成的镧络合物具有最好的对映催化活性，2 ，3 一环氧一1 ，3 一二苯丙 酮的收率可以达到9 2 ，e e 值9 2 。 l a ( o - p r - ) 3 + ( s p ：r = r = h ；( s ) - 9 ：r = m e ，r _ h ；( s ) - 1 0 ：r = s i m e 3 ，r _ h ； ( s ) i l l ：r h 2 c h 2 0 c h 3 ；( s ) - 1 2 ：r i _ 2 c h 3 0 c 6 h 4 ，r kh ； ( s ) 1 3 ：r = b r ，r 生h ；( s ) 一1 4 ：r = hr f _ b r ；( r ) - 1 5 ：r = hr | = b 巧 ( s ) 1 6 ：r = h ，r i = p l l ；( s ) - 1 7 ：r = h ；r i = m e s c h e m e 6 在l n 1 4 和g d 1 5 催化下，以过氧化异丙苯对仪，d - 不饱和酮进行环氧化反应，获得 了8 1 9 5 的收率，e e 值为7 3 9 5 ，显示了良好的化学收率与高的对映选择性。 + c 正p ( 妒l n 明t 5m o 阮 t h f s c h e m e7 ，久戤 k 1 r 2 硌伽一 从 河北大学理学硕十学何论文 表2 镧或镓络合物催化烯酮的环氧化反应 7 i a b l e2e p o x i d a t i o no fe n o n ek e t o n e sc a t a i y z e db yl ao rg dc o m p l e x e s 高分子固载催化剂具有可回收、产物易于分离纯化、操作简便等优点，受到了化学 家的广泛重视。k u m a r a s w a m y 等【1 8 1 将手性联萘酚体连到可溶性聚乙二醇的链上，然后 与c a c l 2 在碱性条件下络合，制得可溶性的高分子固载催化剂，催化l ，3 二苯基丙烯酮 的环氧化反应，以叔丁基过氧化氢为氧化剂，加入4 a 分子筛，在oo c 时反应2 4h ，环 氧化产物的收率为9 2 ，e e 值为4 5 。催化剂循环使用3 次催化活性没有降低。只是 产物的对映选择性不太高( e e 5 0 ) 。 r ：。曙c a 可溶性高分子催化剂 j a y a p r a k a s h 等1 9 1 以聚苯乙烯固载的手性联萘酚与l a 、y b 形成的手性催化剂， 1 5 m 0 1 的p h 3 p o 作助剂，过氧化异丙苯作氧化剂，1 ，3 一二苯基丙烯酮在常温四氢呋喃中 反应2 0h ，环氧化产物的收率为9 6 ，e e 值高达9 8 ；镧络合物的催化活性普遍高于 镱络合物，催化剂经过回收后，补加一定量的p h 3 p o ，仍然具有高的催化活性。 6 第l 章0 【，p 一不饱和酮的环氧化研究进展 苯乙烯固载催化剂 1 2 相转移催化下的环氧化 从天然产物如麻黄碱f 2 0 】、降松香【2 l 】、手性吡咯烷【嬲、( 功一甘露糖【2 3 】等出发，经过分 子修饰，合成手性相转移催化剂用以催化环氧化反应，或以手性脯氨醇【2 4 1 、p 一氨醇【2 5 】 等有机小分子为催化剂进行环氧化均有报道，但大多数反应收率低，对映选择性不高， 反应时间长。以金鸡钠碱为手性源的相转移催化剂在仪，d 一不饱和酮的环氧化反应中在取 得高的化学收率的同时，也获得了高的对映选择性。 言b r ；上 咿甲n m 眯 h - - c o h o h 1 r n 吃 麻黄碱衍生季铵盐降松香衍生季铵盐手性氨基醇 r p h 氮取代一1 5 一冠一5 1 9 7 6 ，w y h b e r g 等【2 q 以奎宁为原料，以苄氯进行氮烷基化反应，制备了苄基奎宁氯 化铵，用于催化l ，3 一二苯基丙烯酮与次氯酸钠的反应，在室温甲苯中反应7 2h ，环氧化 物的收率为6 6 ，、c e 值为2 5 。若以3 0 过氧化氢作为氧化剂，2 ，3 环氧1 ，3 一二苯基丙 酮的收率可以提高到9 9 ，值为2 5 ；以2 甲基1 ，4 萘醌为底物，2 ，3 环氧2 甲基 萘醌的收率为9 0 ，只是值较低f 2 7 1 。 苄基奎宁氯化铵 c r 在h 2 0 2 n a o h 的氧化体系下，1 苯基3 一( 2 甲氧苯基) 丙烯酮，在水甲苯中，2 lo c 下反应1 8h ，2 ，3 环氧一1 苯基3 ( 2 甲氧苯基) 丙酮的收率为9 2 【2 8 】，e e 值为4 8 ；以叔 7 河北大学理学硕十学位论文 丁基过氧化氢作氧化剂，对平面结构的取代环己烯酮进行环氧化，收率只有5 4 6 0 ， e e 值也比较低( 1 5 2 0 ) 【2 9 】。 a m i 等【3 l 】以辛可宁为手性源，使用对位带有不同取代基的苄氯，进行氮烷基化反应， 合成了手性相转移催化剂( 1 8 - 2 5 ) 。以3 0 h 2 0 2 氧化1 ，3 二苯基丙烯酮为模板反应对催化 剂进行筛选，结果表明，苄基化辛克宁2 5 ( x = i ) 具有最好的催化活性。在5m 0 1 的2 5 的催化下，利用过氧化氢一氢氧化锂在正丁醚中4o c 反应3 7h ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙 烯酮的收率为9 7 ，值为8 4 。影响催化活性的结构因素是苄基辛可宁分子中手性 仲醇上的羟基、氮苄基和喹啉环骨架，如分子中羟基被烷基化或去掉喹啉环，将失去催 化活性。 x 1 8 ：x - c f 3 ；1 9 ：净h ； 加：x n q ；2 l ：x _ 旬m e ； 2 2 ：) ( - f ；2 3 ：x 气= l ； 2 4 ：x 每b f ；2 5 ：x 寻i ； 苄基化辛克宁季铵盐 2 0 0 2 年a d 锄等【3 2 1 在辛可宁衍生的相转移催化剂的催化下，以市售的过氧化异丙 苯作为氧化剂，对异黄酮进行环氧化反应，在甲苯水中常温反应2 0h ，环氧化产物的 收率为9 7 ，值9 8 。 a d a m 催化剂 o o h p h 女 k o h 盯c - - - - - - 二- - - t o l u 朗翟鼍e r ，2 0 0 cm e o 2 0h 。 s c h e m e 8 y i e l d9 7 ；e 秭，9 8 第1 章仪，p 一不饱和酮的环氧化研究进展 王永梅等【3 3 】把奎宁连接到聚乙二醇( p e g ) 上，合成了可溶性手性双季铵盐，用于催 化查尔酮的环氧化，以叔丁基过氧化氢一氢氧化钾为氧化体系，在oo c 二氯甲烷溶液中 反应4 8h ，2 ，3 一环氧一1 ，3 一二苯基丙酮的收率9 0 ，值为8 6 ，催化剂经过简单过滤 即可回收，操作非常简便。 n h 聚乙二醇固载相转移催化剂 l ) r g o 等【蚓对啪e 娼的催化剂体系进行改进，用9 蒽亚甲基氯对辛可宁进行氮烷 基化反应，制备n 9 葸甲基辛可尼丁氯化铵。利用1 0 的量催化n a c l o 水溶液对l ，3 二苯基丙烯酮的环氧化，在甲苯中室温下反应4 8h ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮的收率只 有6 5 ，e e 值3 9 ；使用3 0 的h 2 0 2 水溶液作氧化剂，在甲苯中反应4 8h ，收率小于 1 0 ，显然催化效果不佳。后来，作者对催化剂进行了分子修饰，用苄溴对羟基进行苄 基化，在同样的条件下相同的时间内，产物的收率可以达到9 0 ，e c 值为8 1 ，对映 选择性有了很大的提高。 争蒽亚甲基辛可宁氯化铵苄基化争葸亚甲基轲宁氯化铵 1 9 9 9 年c o r e y 和z h a i l g 阙以二氢化辛可尼丁为原料，用9 葸甲基溴进行氮烷基化， 合成了n 9 蒽甲基二氢化辛可尼丁溴化铵，用以催化次氯酸钾溶液与1 ，3 二苯基丙烯酮 的反应，在_ 4 0o c 甲苯中反应1 2h ，产物的收率9 6 ，e e 值高达9 3 。 9 河北大学理学硕十学位论文 n - 9 蒽甲基二氢化辛可尼丁溴化铵 p h c o r e y 三维反应模型 为解释催化体系的立体选择性，c o r e y 提出一个铵阳离子、亚苄基- 4 氟苯乙酮和次氯 酸根离子相互作用的三维排列模型。在这个模型中，底物的芳环与羰基呈扭曲状态夹在 催化剂的乙基和喹啉环之间，次氯酸根阴离子与氮正离子形成紧密离子对，羰基氧通过 范德华力紧靠在n + 离子，这种排列使次氯酸根离子中的亲核性氧易接近烯酮的p 碳， 并且使得烯酮只有一个面是可接近的，因此非平面型烯酮有利于环氧化反应。 m a m o k a 等【3 6 】以合成具有识别前手性烯酮且具有高效催化活性和优良对映选择性的 催化剂为目标，合成了3 3 位上含有二芳基羟甲基( d i p h e n y l h y d r o x y m e t h y l ) 的联萘酚， 以1 3 二苯基丙烯酮为底物，以次氯酸钠作氧化剂，考察了催化剂的活性。在2 6 的催 化下oo c 的甲苯中反应2 4h ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮的收率为6 9 ，e e 值为6 6 ；而 在对比实验中，3 ，3 位上为在二苯甲基的催化剂3 1 的催化下，只有少量的环氧化物生成 ( 3 ) ，e e 值为4 6 。m a r u o k a 认为羟基可以通过氢键作用起到识别烯酮的作用。 2 ：a 吼r 啦 3 l ：舾盹 2 7 ：膊( b c 6 h 4 - 舡氆 缝a r 哇纠o 班6 i b 黔心 嚣：a h ， h ：一1r 畸i ； 3 9 ：a m ，钳氇c 一； 相转移催化剂2 6 - 3 l 在这种思路下，m a r u o k a 合成了3 ，3 位上含有二芳基羟甲( d i p h e n y l h y d r o x y m 甜l y l ) 的催化剂2 7 3 0 ，使环氧化反应的对映选择性提高到8 0 ，进一步的探索证明：在另一 个联萘酚的4 ，4 位置上引入3 ，5 二苯基苯基，催化剂3 0 的催化活性和对映选择性都得 到了大的提高。例如，在3m 0 1 的3 0 的催化下，用1 3 的次氯酸钠水溶液为氧化剂， 1 0 雹 b 南吁 、叫圹蘑 第l 章0 【，b 一不饱和酮的环氧化研究进展 在甲苯中oo c 反应2 4h ，环氧查尔酮的收率为9 9 ，值为9 6 ；其他的烯酮也有好 的化学收率( 8 9 一9 9 ) ，c c 值为8 9 9 9 。 o r ，少v 介r 2 3 0 3 啪l 1 3 n a c l o - - - - - t o l u 明皇0o c s c h e m e 9 表3 相转移催化下0 【，d 不饱和酮的环氧化反应 t h b i e3e p o x i d a t i o no f 伍，p u n s a t l i r a t e di 潆t o n e sc a t a l y z e db yp h a s et r a n s f e rc a t a l y s t 1 3 聚氨基酸催化环氧化 1 9 8 0 年j u l i 丘等【3 7 】用聚氨基酸，例如，聚( 回丙氨酸( 3 2 ) ，聚5 苄基( 跏谷氨酸( 3 3 ) ， 聚5 - 丁基一( s ) 谷氨酸( 3 4 ) 等催化查尔酮的不对称环氧化，其中，聚( 回- 丙氨酸( 3 2 ) 的催化 性能最好。在h 2 0 2 n a o h 的氧化体系中，1 ，3 二苯基丙烯酮在聚氨基酸水一甲苯三相于 室温反应2 4h ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基丙酮的收率为8 5 ，e e 值为9 3 。 3 2 ，r 导m e 3 3 ，r = c h 2 c h 2 c o o c h 2 c 6 h 5 3 4 ，r - = c h 2 c h 2 c h 2 c o o ( 田携c h 3 ，m - 3 3 聚氨基酸 1 9 8 2 年，j u l i 矗和c o l o i l l l a 【3 8 】系统地研究了溶剂、温度、聚氨基酸链的长度等对环氧 化反应的影响，甲苯和四氯化碳是最佳溶剂。在环己烷中反应虽最快，但产物没有对映 1 1 艮 七 一 o i c h c i r h n 一一一 河北大学理学硕十学位论文 h l j 一”一t b u 赣釉靠h 1 2 第l 章0 【，b 一不饱和酮的环氧化研究进展 弋h h 丫 0 u 一7 i ：p o i y - l l e 憾i 脯 一 s c h e m el o r o b e n s 【4 2 1 对j u l i 磊- c o l o n n a 的催化体系进行改进，把聚氨基酸固定到聚苯乙烯上， 利用非亲核性的碱d b u 和非水性的氧化剂脲一过氧化氢络合物，将环氧化反应于非水条 件下的固液两相中进行，大大缩短了反应时间，扩展了底物的适用范围。例如：把查 尔酮加入到干燥的四氢呋喃中，加入聚苯乙烯固载的聚氨基酸，脲过氧化氢络合物和 1 ，8 一二氮杂双环 5 4 o 】一7 一十一烯( d b u ) ，反应3 0m i n ，2 ，3 一环氧- 1 ，3 一二苯基酮的收率为 1 0 0 ，e e 值大于9 5 。固相催化剂经过简单过滤即可回收，重复使用六次，反应速度、 产物收率和光学纯度都不会降低。 g e l l 一4 3 1 将聚亮氨酸固载在硅胶上( s i l i c a 6 0 ) ，使用尿素双氧水( u h p ) 氧化体系，1 ( 2 氨基苯基) 3 苯基丙烯酮在干燥的四氢呋喃中常温下反应3h ，产物的收率为8 5 ， 值为9 3 ；而在聚亮氨酸的催化下，反应3h ，环氧产物的收率为3 5 ，e e 为5 。硅 胶固载聚亮氨酸可以使反应速率提高，成功解决了催化剂失活的问题。 2 0 0 1 年，l 渤哪s 【蜘合成了可溶于四氢呋喃的聚氨基酸催化剂，在均相条件下催化 烯酮的环氧化反应，在过氧化氢脲的氧化体系下反应3 0m i n ，2 ，3 环氧1 ，3 二苯基酮的 收率为9 4 ，值为9 7 。 h ( l 椰寸v 0 七n h 2 可溶性聚氨基酸 t s o g o e v a 等【4 5 1 使用氨基聚乙二醇和苯乙烯胺甲基苯乙烯共聚物激活氨基酸n 羧酸 酐聚合反应，合成了新型的可溶性高分子负载寡聚l 亮氨酸，于连续操作化学酶膜反应 器中，以脲一过氧化氢的四氢呋喃溶液氧化查尔酮1 5m i n ，2 ，3 一环氧1 ，3 二苯基酮的收率 为9 9 ，e e 值为9 4 。 河北入学理学硕十学位论文 h h 、n 冉趟化。p 斟 吖 水溶性高分子枝接寡l 亮氨酸( o k g o ) h 1 9 9 3 年，l a i l t o s 和n o v a c k 【倒将聚氨基酸用于催化s k & f 1 0 4 3 5 3 全合成中的环氧化 步骤，e e 为9 5 。 s k f 1 0 4 3 5 3 r r o b e n s 【4 7 1 将其发展的高分子聚合物固载聚氨基酸催化的环氧化反应，应用于下列手 性天然产物和药物的全合成中，比如：d i l t i a z 锄【4 7 a 1 、1 奴o l ( t m ) s i d ec h a i n 【4 7 引、 ( + ) c l a u s e i l 锄i d c 【4 侧、( r ) 2 p h e n y l p r o p 锄o i ca c i d 【4 7 c 。、( + ) ( s ) 一f e i l o p r o f e n 【4 7 d 】、手性醇【4 7 c 1 、 ( + ) - g o n i o p y p y r o n e 【4 7 f 1 、g a l a c t o n i ca c i dd 嘶v a t i v e 【4 7 9 1 和d u c e r s i n 【1 6 】。 h o 。o 棚6 a 攫m 塑 三 删妒阳v 刚 砉h 伽【o l ( t 呐s 址d l a i n ( + ) d a 谱e m r n j d c ( 跏2 咱叫p r o p a n o i c 解甜 鳓h 僦艾p h 兰刚从r ，h o o c p h h o o c 一一、p hr y v 付( s ) - f 唧o f e n 附p h e n y l p r o p i o n i c 撕d手性醇 h oh oa a o h 3 j c ( 廿g o n i o p y p y m n eg a l a c t o n i c 孔i dd e r i v a t i v e d e c 鹏m 1 4 第1 章d ，b 一不饱和酮的环氧化研究进展 综上所述，在金属络合物，相转移催化剂和聚氨基酸的催化下，0 c ，p 不饱和酮的环氧 化反应取得了巨大的进展，其中高分子固载的多聚氨基酸催化的环氧化反应的对映选择 性最好，通过选用非亲核性的碱( d b u ) ，与生物膜分离技术结合，在固液或均相下反应， 可以高收率和高对应选择性地合成环氧酮；催化剂可回收利用，操作简单，产物易于分 离，为合成具有手性的天然产物和药物提供了一个可靠的途径；同时也为连续化，大规 模的生产打下了坚实的基础。 1 5 河北大学理学硕十学位论文 第2 章超声辐射和相转移催化下的d a 亿e n s 缩合 环氧化合物是一类重要的活性物质和应用广泛的有机中间体，通过进行开环、缩合、 加成等反应，可以转化成种类繁多的合成子，广泛应用于具有生理活性的天然产物、药 物和农药的合成【4 6 4 7 ，4 引。 d a 亿吼s 缩合反应是一种重要的有机合成反应，可形成碳氧三元环，是制备环氧化 合物的一种重要方法【4 9 】。然而，传统的d a r z 吼s 缩合反应是在有机溶剂中需强碱( 如r o n 巩 r o kn a n h 2 ) 存在下进行的【5 0 1 ，反应时间长、副产物多、产率低，不适于大规模的生产 需要。 水作为反应溶剂已经应用于有机反应中【5 l 】。二十世纪八十年代，b r e s l o w 【锄发现水 可以作为有机反应的溶剂。近十年来，已发现越来越多的有机反应在水溶剂中进行比在 有机溶剂中具有更多的优尉5 3 1 ，如，价廉、危险小、环境友好等。 二十世纪八十年代以来，随着声化学的发展，超声波在有机合成中的应用研究呈蓬 勃发展之势，与传统的有机合成方法比较，操作方便、反应条件温和、反应时间缩短、 反应产率提高，特别是对异相反应更为有效【剐。我们实验室曾报道了一系列超声波促进 的有机反应，且取得了好的效果5 5 1 ，这促使我们利用超声辐射技术在氢氧化钠水溶液中。 通过氯代苯乙酮和芳香醛进行d a r z e l l s 缩合反应，合成系列2 ，3 一环氧一l ，3 一二芳基丙酮 ( s c h e m e1 1 ) 。 r l a - l k 2 1 实验部分 h + 9 人a 等 ar _ h ，b 删，cr _ 4 _ b r ，dr _ 灯2 ， er 习一研，fr 于3 - n q ，gl b 2 - n q ，hr 亍3 c l ， ii 戡c h 3 0 ，jr - _ 4 c h 3 ，kr 之，4 a 2 s c h e m e1 1 3 a - 3 k r 2 1 1 仪器和试剂 液体醛酮在使用前经过蒸馏纯化，其他试剂均为分析纯。熔点用x 4 型显微熔点仪 测定，温度计未校正。b r u c k e r a 、，a n c e 型核磁共振仪( 4 0 0 m h z ，c d c l 3 作溶剂，t m s 1 6 铲 第2 章超声辐射和相转移催化f 的d a r z e i l s 绢合 作内标) 。b u g 2 5 0 6 超声仪器清洗器( 功率2 5 0w ，频率2 5k h z ，上海必能信超声有限 公司) 。h e r a e u s ( c h n o r a p i d ) 元素分析仪。 2 1 2 实验步骤 在2 5m l 圆底烧瓶中，依次加入氯代苯乙酮0 1 5 5 甙2 ，1n h n 0 1 ) 、芳香醛( 1 ，l 咖0 1 ) 、 氢氧化钠o 0 4 0 甙lm m 0 1 ) 和3m l 蒸馏水( 若采用相转移催化，可将催化剂一并加入) ，将 反应瓶置于超声波清洗器中于一定的温度下反应，用薄层色谱跟踪反应至原料消失，停 止反应：用1 0 3m l 乙酸乙酯萃取，萃取液以无水硫酸镁干燥1 2h ，然后减压蒸出溶剂， 以硅胶( 2 0 0 3 0 0 目) 柱层析分离纯化( 淋洗剂为石油醚与乙醚的混合物) 。产物经过熔点 测定，1 h - n m r 或元素分析数据证实。 3 a 无色同体，m p 8 3 8 5o c ( 8 4 8 5 ) 酬；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 占：4 0 8 ( d l h ，户1 6h z ，c h ) ，4 3 0 ( d ，l h ，芦1 6h z ，c h ) ，7 3 9 - 8 0 1 ( m ，1 0 h ，p h - h ) 3 b 无色固体，m p 6 9 7 0o c ( 6 8 - 71 ) 5 q ；1 hn m r ( c d c b ，4 0 0m h z ) 6 ：4 0 6 ( d ，户1 6h z ，1 h ，c h ) ， 4 2 5 ( d ，与1 6h z l h ，c h ) ，7 2 6 8 0 0 ( m ，9 h ，p h h ) 3 c 向色固体，m p 8 3 8 5o c ( 8 5 8 6 ) 【5 6 1 ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 巧：4 0 4 ( d ，。芦1 6h z ，l h ，c h ) ，4 。2 5 ( d ，。卢1 6h z ，lh ，c h ) ，7 2 3 7 9 9 ( m ，9 h ，p h - h ) 3 d 黄色固体，m p 1 4 1 1 4 lo c ( 1 4 0 - 1 4 2 ) ；1 hn t ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 6 ：4 2 l ( 也声1 6h z ，l h ，c h ) ， 4 2 7 ( d ，户1 6h z ，l h ，c h ) ，7 51 8 2 8 ( m ，9 h ，p h - h ) 3 e 白色同体，m p 5 6 5 8o c ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) j ：4 3 0 ( d ，乒1 6h z ，1 h ，c h ) ，4 0 8 ( d ，户1 6 h z ，l h ，c h ) ，7 3 9 8 o l ( m ，9 h ，p h h ) a n a l c a l c df o rc l5 h l l 0 2 b r ：c5 9 4 3 ，h3 6 6 ；f o u n dc 5 9 5 8 ，h 3 8 2 3 f 白色固体，m p 1 1 5 1 1 7o c ( 1 1 5 11 6 ) 【3 3 j ；1 hn m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 每：4 2 l ( d ，户1 2h z ，l h ，c h ) ， 4 3 0 ( d 卢1 2h z ，l h ，c h ) ，7 2 6 - 8 2 4 ( m ，9 h ，p h - h ) 3 9 淡黄色同体，m p 1 1 0 1 l lo c ；1 h 以r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 6 ：4 2 2 ( d ，j _ 1 2h z ，1 h ，c h ) ，4 “( d ， 卢1 2h z ，l h ，c h ) ，7 2 6 8 2 3 ( m ，9 h ，p h h ) a n a l c a l c df o rc 1 5 h l l 0 4 n ：c6 6 9 l ，h4 1 2 ，n5 2 0 ； f o u n dc6 7 1 0 h4 2 6 ，n5 2 1 3 h 无色片状固体，m p 。5 6 5 8o c ( 5 6 5 9 ) 【5 9 l ；1 h - n m r ( c d c l 3 ，4 0 0m h z ) 6 ：4 。0 6 ( d ，乒1 2h z ，l h ，c h ) ， 4 2 6 ( d ，。卢1 2h z ，l h ，c h ) ，7 2 6 - 8 o l ( m ，9 h ，p h h ) 3 i ：白色固体，m p 8 3 8 5o c ( 9 0 9 1 ) 删；1 hn 凇( c