（有机化学专业论文）二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究.pdf

二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 中文摘要 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 中文摘要 本文的主要内容是二茂铁衍生物的合成。首先，以二茂铁为起始原料，合成了 二茂铁醛、酮，采用超声波辐射技术设计并合成了一系列二茂铁基a ，肛不饱和羰基 化合物( - - 茂铁基查耳酮) 。而后，将二茂铁基查耳酮与胺进行m i c h a e l 加成，得 到系列新的b 一氨基二茂铁羰基化合物。 本文重点对二茂铁基查耳酮与胺的m i c h a e l 加成反应进行了合成方法学上的研 究。发现常温、无溶剂、无催化荆条件下，超声波辐射或固相研磨对脂肪胺与二茂 铁基查耳酮的m i c h a e l 加成反应非常有效。与传统方法( 有机溶剂、加热、强碱或 l e w i s 酸催化) 相比，反应条件温和，时问短，反应产率明显提高。这种方法，不 仅具有一定的化学选择性，而且操作清洁、简便，符合绿色化学的发展方向。 关键词：二茂铁；胺；查耳酮；b 一氨基羰基化合物；m i c h a e l 加成；无溶剂； 超声；固相研磨 作者：杨锦明 指导教师：纪顺俊教授 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 英文摘要 s t u d y 0 1 1m i c h a e la d d i t i o no fa m i n e st of e r r o c e n y lc h a l c o n e s a b s t r a c t t h i sp a p e rd e s c d l ，e dt h es y n t h e s i so ff e r r o c e n ed e r i v a t i v e s t ob e g i n n i n gw i t h ，w e u t i l i z e dt h et e c h n i q u e so fs o l v e n t f r e ec o n d i t i o na n du l t r a s o n i ci r r a d i a t i o nt os y n t h e s i sa s e r i e so ff e r r o c e n y lc h a l c o n e s ( f e r r o e e n y l e n o n e s ) v i aa l d o lc o n d e n s a t i o no ff e r r o e e n y l k e t o n e so ra l d e h y d e s a f t e rm i c h a e la d d i t i o no ff e r r o e e n y l e n o n e sw i t ha m i n e s , m a n y i b - a m i n of e r r o c e n y lk e t o n e sa l eo b t a i n e d ，w h i c hn oo t h e rr e f e r e n c e s a v a i l a b l ei nt h e l i t e r a t u r er e p o l t 以lt od a t e t h i st h e s i sm a i l l l yf o c u s e do nan e wm e t h o d o l o g yf o ra ni n t e r m o l e c u l a ra z a - m i c h a e l a d d i t i o no fa m i n e st oa ，i l - u n s a t u r a t e dc a r b o n y lc o m p o u n d s i tw a sf o u n dt h a taf a c i l e m i c h a e la d d i t i o no ff e r r o e e n y l e n o n e sw i t ha l i p h a f i ca m i n e si nt h ea b s e n c eo fs o l v e n ta n d c a t a l y s ta tr o o mt e m p e r a t u r ec o u l da f f o r d1 3 - a m i n of e r r o c e n y lk e t o n e sr a p i d l yi nh i g h y i e l d sb yu s i n gu l t r a s o u n di r r a d i m i o no rg r i n d i n ga ts o l i ds t a t e h o w e v e r , a r o m a t i ca m i n e s d i dn o tu n d e r g ot h ec o n j u g a t ea d d i t i o na ta l l ，a n dt h er e a c t i o n su n d e re x i s t i n gm e t h o d sd i d n o tp r o c e e do rt o o kp l a c ei nl o wy i e l da f t e ral o n gr e a c t i o nt i m e a p a r tf r o me x p e r i m e n t a l s i i n p i i c i t y a n ds e l e c t i v i t y ，t h e a d v a n t a g e s o ft h i s m e t h o d o l o g ya l e t h e r a p i d , e n v i r o n m e n t a l l yb e n i g na n dl e s se x p e n s i v ep r o c e s s e s ，w h i c hw i l lc o n t r i b u t et ot h ep r o g r e s s o f g r e e nc h e m i s t r y k o m , a r d s ：f e r r o c e n e ；a m i n e ；c h a l c o n e ；i b - a m i n oc a l b o n y lc o m p o u n d s ；m i c h a e l a d d i t i o n ；s o l v e n t - f r e e ；u l t r a s u n i c a t i o n ；g r i n d n w r i t t e nb y ：j i n - m i n gy a n g s u p e r v i s e db y ：p r o f = s h t m - j u nj i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创。l 生声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：埤日期： 学位论文使用授权声明 沙，f ，旷 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：递：l ： 日期：趟：丛! 壁 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 本文已发表或待发表的论文 已发表论文： 本文已发表或待发表的论文 1 u l t r a s o u n d i r r a d i a t e dm i c h a e la d d i t i o no f a m i n e st of e r r o c e n y l e n o n e su n d e r s o l v e n t - f r e ea n dc a t a l y s t - f r e ec o n d i t i o n sa tr o o mt e m p e r a t u r e i 旦：丛i gy 垫g ，s h u n o u nj i ，+ d a - g o n gg u ，z h i l i a n gs h e n ，s h u n 。y iw a n g j o u r n a lo f o r g a n o m e t a l l i cc h e m i s t r y2 0 0 5 ，6 9 0 ，2 9 8 9 - - 2 9 9 5 会议论文： 1 s y n t h e s i so fi - f e r r o c e n y l - 3 - a m i n oc a r b o n y lc o m p o u n d sb yb e i n gg r o u n d i nf r e e s o l v e n t j i n - m i n gy a n g ，s h u n - j u nj i + c h i n e s e j o u r n a lo f o r g a n i cc h e m i s t r y2 0 0 5 ，2 5 ( s u p p l ) ，5 0 0 - - 5 0 1 袁祝化学增翻中国化学会第四属宥机化学学术会议 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 1 1引言 第一章文献综述 二茂铁问世【1 1 以来，人们对其研究不断深入。这不仅表现在合成方法的改进和分 子及晶体结构的进一步探讨方面，而且还对其衍生物的物理化学性质和潜在用途进行 了广泛的研究。二茂铁的性质主要表现在以下几个方面。 首先，二茂铁衍生物的亲油性使得这些化合物能顺利地通过细胞膜，从而与细 胞内的各种酶、d n a 、r n a 等物质起作用，因而有可能作为治疗某些疾病的药物。 1 9 7 6 年e d w a r d s 2 在青霉素和头孢菌素上引入二茂铁酰基后，使其杀菌活性提高。 其次，二茂铁衍生物具有氧化还原可逆性，这一特点使其在生物酶的作用下， 能参与各种代谢作用。 第三，二茂铁衍生物的芳香性使得这些化合物能像简单的芳环一样，容易发生 取代反应。但是，它们又不同于一般的芳香化合物，二茂铁衍生物的夹心结构使这 类分子具有一定的厚度，这一特点能阻止二茂铁衍生物接近酶的活性部位，因而具 有选择性。 另外，二茂铁衍生物的低毒性也是人们对其感兴趣的原因。 由于二茂铁基团具有芳香性、氧化还原活性、稳定性和低毒性、其衍生物在聚 合物、电化学、材料化学、医学等领域有着广泛的应用，归纳起来主要有以下四个 方面： 1 在有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等： 2 在功能材料方面、作光敏剂、非线形光学材料、半导体材料、超导材料、硝烟 剂、增塑剂、稳定剂和各种添加剂； 3 在生物学上，用作人工抗体、抗癌活性药物和抗菌活性药物、生物酶电极及杀 虫剂等； 4 在分析化学上，用作膜电极、滴定剂等。 近年来，将二茂铁基引入不同的分子，以期得到新的具有特殊性能的化合物是 二茂铁化学研究的一个热点【3 】。 现就二茂铁酰基衍生物的合成及应用进展做如下综述。 l 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第一章文献综述 1 2 二茂铁酰基衍生物的合成及应用进展 1 2 1 二茂铁酰基衍生物的合成 1 二茂铁甲醛的合成 制备二茂铁甲醛的方法中，最常用的是v i l s m e i e r 法，s a t o 等人【4 】进行了改进，用 n ，n 二甲基甲酰胺、三氯氧磷和二茂铁反应，以7 l 至7 4 的收率得到二茂铁甲 醛。 隆h + h o c - n m e 21 殳咀【f h 篡m e 囊i些堑鱼 f c c h o 氧化法也可合成二茂铁甲醛【5 】，1 9 9 3 年i n 龋啦等人q 又提出了一种方法，二茂铁 与t - b u l i 作用生成锂化物，再与d m f 反应，产物经后处理，以9 1 的收率得到二茂 铁单取代甲醛。若用n - b u l i ，在t e m d a 存在下，可以8 5 的收率得到1 ，l 双取代二 茂铁甲醛。该方法操作简单，收率高。 每入c h 0 一 缝世塑! 翌兰审 丽f 一画 占堂幽廷丛坠k c h o ：争堂幽廷丛坠8 f 、c h o 哲o 2 二茂铁羰基化合物的合成 二茂铁羰基化合物可以通过二茂铁的傅克酰基化反应，就可以得到不同取代基 的单羰基化合物，但也可能同时得到1 ，1 双取代羰基化合物，此法应用较多，例如 乙酰基二茂铁的合成就有多种方法报道，且各有所长【o 】 f c c o r 此外，h o l e e e k 等f f ( p h 3 s i o ) 2 c 她氧化二茂铁烷、烯或醇 1 1 - 1 2 j 、j u n t a t l 3 】通过 末端烯烃与二茂铁亚胺的氢化亚胺酰基化反应，都可以制得羰基化合物。 3 二茂铁取代的a ，b 一不饱和羰基化合物的合成 2 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第一章文献综述 二茂铁取代的a , p 一不饱和羰基化合物是重要的有机合成中间体之，通常是二 茂铁醛或酮在碱的醇溶液中与其他酮或醛发生c l a i s e n - s c h m i d t 缩合制备得到1 4 7 1 。 但存在着收率不高，反应时间长，溶剂用量大的缺点。 1 9 9 0 年t o m a 等人1 1 8 使用1 8 一冠一6 - 醚作为相转移催化剂实现了合成二茂铁取代 的b 一不饱和酮；1 9 9 4 年v i l l c m i n 等1 1 9 1 用粉末状k o h 和季铵盐a 3 3 6 作相转移催化 剂，在常温下反应或在微波辐射下反应；l u 等【2 0 】报道了在k f a 1 2 0 3 存在下，微波 ( 无溶剂) 辐射合成二茂铁取代的a , p - 不饱和酮的快速有效的合成方法。 1 9 9 5 年，y o u 等人【2 l 】利用砷盐与二茂铁甲醛反应合成对称的不饱和酮。 f c o - o + 帆h 2 c 0 8 h 舻商等等产眦h = c h c o c h = c h r 2 0 0 3 年，j i 课题组也曾报道了固相研磨或超声波辐射促进合局2 a , p 一不饱和酮的 简便方法捌。 1 2 2 二茂铁酰基衍生物的应用 1 2 2 1 二茂铁醛和羰基化合物的化学反应 1 生成二茂铁亚胺的反应 利用二茂铁醛羰基和酮羰基生成亚胺，再发生化学反应得到目标化合物的研究 颇多。因为亚胺上的氮原子易与金属离子配位，得到金属配合物。这类配合物有活 泼的氧化还原性质，在非线性光学( n l o ) 材料和其它分子电子学方面有应用价值。 因此合成新的二茂铁s e h i f 蹴是近年来人们感兴趣的课题之一。 1 9 9 7 年，a n t h o n y 等人报道【2 4 】利用l ，l 一双取代二茂铁甲醛与四苯基取代卟啉膦 盐在碱性条件下反应，可以生成二茂铁取代的功能化合物，化合物2 ，3 再与金属离子 反应，制得金属卟啉鳌合物。如果改变膦盐的量，则生成双卟啉取代的二茂铁化合 物。 _ 一 二 ? 人a 。 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第一章文献综述 2 0 0 1 年，o z d e m i r 等人( 2 5 】利用二茂铁醛和氨基乙酸甲酯生成甲亚胺叶立德，在 二乙基锌催化下发生l ，3 一偶极加成反应，合成了一系列二茂铁取代的吡咯烷衍生 物，反应有着较好的区域和立体选择性。 每趴c h 0 南 + 由 2 0 0 4 年j a r o s l a w 等& 2 6 】报道利用二烷基亚磷酸盐和s c h i f f ，生成了一 系列氨基磷酸盐。 醪c h o f e 叁旷c h o 2 0 0 6 年，m a r i a 等人报道网二茂铁取代的苯基亚胺类化合物在电化学上表现出 了奇特的性质，被称为氧化还原的开关。利用二茂铁甲醛和芳胺反应，生成二茂铁 s c h i f f 碱，利用该方法，改变芳胺，可以制得各种功能化合物，例如a g 2 等大环类 化合物。 r 巴稿t l c l 4 , d 僦a b c o ，证f c 、 2 生成二茂铁基富烯衍生物的反应 4 q 一 堪 支 型 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 环戊二稀与二茂铁醛或酮缩合生成二茂铁基富烯衍生物。b o z o k 等1 2 8 1 用乙酰基 二茂铁与茚和芴在强碱存在下缩合得到富烯衍生物1 和2 。 贸 2 含二茂铁基的聚合物可作用n l o 材料。w r i g h t 等用二茂铁甲醛与芴衍生物的缩 合产物3 与1 ，4 - 二葵氧基2 ，5 - - 7 , 炔基苯反应，得到高分子共轭聚合物4 1 2 9 。 竭+ 咚。罱 2 0 0 4 年，s a r h a n 等人p 0 1 利用二茂铁酮羰基的活性，发生w i t t i g h o m e r 反应，生 成一系列含硫的二茂铁基富烯衍生物。 q 鬻詈q 甲c 础2 u i 脚。日i r堰；y c o c h儿儿r 暨旦毛 占 r 9 k 由 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 2 0 0 2 年，n i k o l a o s 等人1 3 4 1 报道利用l ，l 双取代的二茂铁甲醛经二步反应后生成 硝酮，再经分子间区域选择性偶极环加成反应制备了一系列二茂铁取代衍生物。 样二篮iu 二嚣+ 筑o 一 一 i 一 i yo + c l 参c 一唯c o 一占j 扣一蓼立酬活一e 1 2 2 2 二茂铁取代的伍。p - ：下i $ 1 和酮的化学反应 1 与胺类化合物的反应 a 。b 一不饱和酮f c c o c h h a r 在醋酸中与水合肼或在吡啶中与苯肼通过环加成 反应都可生成二茂铁基吡唑衍生物，收率颇高明。 坊 。 以办r i f e q 1 9 8 7 年t o m a 等人跚报道与硫脲在碱催化下发生加成反应，生成嘧啶类衍生物， 收率5 8 7 9 ，醇钠是该反应的最佳促进剂。实验表明采用超声波可以促进该反应的 选择性和提高反应速度。 少+ 喇儿s n 心e t o n a b 1 9 9 3 年，p o s t n e v 等人【3 7 l 用盐酸羟胺在乙醇中，在强碱作用下与p 不饱和酮 f c c o c h = c h a r 反应能关环为异嚼唑杂环。 6 双歧 缈k 由眵k 由 一 篙 少艮 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 o 且分r 知 + n h 2 0 h h a j 坚l 由 e t o h 二茂铁基桥头氮杂环衍生物比较少见，含二茂铁基的a ，b 一不饱和酮是合成这类 化合物的常用原料，其分别与3 氨基- 1 ，2 ，4 - 三唑，2 一氨基苯并眯唑在无水乙醇中加热 回流，可生成7 一二茂铁基- 5 ，6 2 肛5 - ( 对甲氧基苯基) 一均三唑【4 ，3 - a 】嘧啶，2 - - - 茂铁基 3 , 4 2 h - 4 一( 对甲氧基苯基) 嘧啶【1 ，2 - a 】苯并咪唑，产率分别为6 5 ，7 5 1 3 9 。 2 与活性亚甲基化合物的反应 兰州大学的马永祥等【3 9 】报道了固相n a o h 催化下，二茂铁取代的a ，b 一不饱和酮和 苯乙酮发生m i c h a e l 加成反应生成二茂铁取代的1 , 5 二酮化合物，时间l 一1 5 h ，产率 6 8 9 2 。 ，只籼+ 八。鼬告，w o a r o ，。 2 0 0 4 年，j i 等报道了二茂铁取代的a ，b 一不饱和酮和a 一取代苯乙酮( 二苯乙 酮和二苄基甲酮) 的m i c h a e l 反应，研究发现使用无机碱氢氧化钠就能很好的完成了 该反应。当使用二苄基甲酮时，发现有环己烯酮衍生物生成。 o o f 吣r + p h h 祭p i l n a o h ，e t o h 6 0 0 c ，) ) ) ) 护丫p h f c p 同年，j i 课题组【4 l 又报道t 4 二茂铁基3 烯2 酮与芳香醛在超声波辐射或无溶剂 条件下缩合生成二茂铁取代的1 , 4 二烯3 酮的方法。 7 阿 醪 ? 由 霄+ n 义 譬由 晒 一时小 静 一 m 铲h少 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第一章文献综述 r c h 0 + k + 半“戡n 口凸 3 其它 1 9 9 5 年，w a l d 锄缸等人报道1 4 3 l 底物l 和2 用二甲基双环氧乙烷氧化以较高的产率 得到相应的环氧化物，实验中发现过量的氧化剂、高温和惰性气体保护可以抑制副 反应的发生。 2 竺x 铽 d 洲a c e t o n e r s 1 3 本论文研究的目的和意义 二茂铁及其衍生物的合成和应用一直是有机金属化学中一个非常活跃的领域， 所取得的丰硕成果极大的推动了有机金属化合物结构理论的发展，使有机金属化学 进入了一个崭新的时代。二茂铁基团具有芳香性、氧化还原活性、稳定性和低毒 性、其衍生物在聚合物、电化学、材料化学、医学等领域有着广泛的应用，近年 来，将二茂铁基引入不同的分子，以期得到新的具有特殊性能的化合物是二茂铁化 学研究的一个热点。 8 二茂铁基查耳酮与歧的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 在本论文的工作中，我们将超声波辐射、固相研磨和无溶剂技术应用到二茂铁 衍生物的设计和合成中，对有机合成重要中间体和具有潜在生理药理活性的1 3 一氨基 二茂铁酰基化合物的合成进行了研究探讨，不仅发展了二茂铁衍生物的新合成方 法，扩大了二茂铁衍生物的种类，同时也丰富了超声波辐射和无溶剂固相反应技术 在有机化学反应中的应用。 1 4 参考文献 【1 】k c a l y t j ；p a n s o n , nl n a t u r e1 9 5 1 ，1 6 8 , 1 0 3 9 t 2 e d w a r d s , e i ：e p t o n , i l ；m a r r ，g zo r g a n o m e t c h e m 1 9 7 6 , j 口7 3 5 1 - 3 5 7 【3 】( a ) h a n ，x - j ；w a n g , x - t t e t r a h e d r o n1 9 9 1 ，1 0 , 1 4 9 1 ； c o ) k o c i a n , o ；m o r t i m e r , l lj ；b e e r , p d zc h e m s o c ，p e r l a nt r a n s ，j 1 9 9 0 , 3 2 0 3 【4 】s a t o ，m ；k o n o ，h ；s h i g a , m ；m o t o y a m a , i b u c h e m s o e j p n 1 9 6 8 ，4 1 ，2 5 2 f 5 】a l e k s a n d e r , l ；a n n a , p ；b r o n i s l a w , c ；b o g u s l a w , m p a l c h e m 1 9 8 1 ，甄1 9 6 1 【6 】m u c l l e r - w c s t e r h o f f , a t ；y a n g , z ；i n g r a m ，g zo r g c m o m e t c h e m 1 9 9 3 ，4 6 8 , 1 6 3 1 7 】g r a h a m ，p j ：l i n d s e y , r v ；p a r s h a l l ，g w e t a 1 za m c h e m s 1 9 5 7 , 7 9 , 3 4 1 6 【8 】m e k o n e ，h j zc h e m 励口1 9 8 0 ，5 7 , 3 8 0 【9 】h a u s e r , c 1 l ；l i n s a y , j k jo r g c h e m 1 9 5 7 , 2 2 ，4 8 2 【1 0 r f f f l n b c ；j a n a , u ；m 萄，a g r e e n c h e m 1 9 9 9 , j ，3 3 【1 1 】h o l e c e k , j ；h a n d l i r , i c ；n a d v o m i k , m zp r a k i t c h e m 1 9 8 3 ，3 2 5 , 3 4 1 1 2 】h o l e c e k , j ；h a n d l i r , i c ；n a d v o m i k , m zp r a k i t c h e m 1 9 5 2 ，3 2 4 , 3 4 5 【1 3 】j u n , c h ；j b ；k i m , j y jo r g a n o m e t c h e m 1 9 9 3 ，4 5 8 , 1 9 3 【1 4 1s c h l o g l ，k m o n a t s h c h e m 1 9 3 7 ，8 8 , 6 0 1 1 1 5 1f u r d i k ，m ；e l e c k o ，p ；t o m a , s ；s u c h y , j c h e m z v e s t i 1 9 6 0 ，1 5 , 5 0 1 【1 6 b i o e h a r d ，j ，；m o r i n , j p ；t r i o u f l c t ，j b u l l 跏c h i m f r 1 9 6 3 ，8 5 1 【1 7 1r o s e n b l u m ，m c h e m i s t r yo f l r o ng r o u pm e t a l o c e n e s , p a r t s ia n dh ，w i l e y ，n e wy o r k , 1 9 6 5 i t s 】s a l i s o v a , m ；p u c i o v a , m ；p o s l n o v , u n ；t o m a , s c h e m p a p 1 9 9 0 , 4 4 ，2 0 1 【1 9 】v i l l e m i n , d ；m a r t i n ，b ；p u c i o v a , m ；t o m a , s zo r g a n o m e t c h e m 1 9 9 4 ，4 8 4 ，2 7 ， 2 0 】陆军，陈维一，纪学研冤与：应用2 0 0 3 ，1 5 ( 2 ) ，2 5 5 - 2 5 6 【2 l 】y o u ，x z ；s u n ，h s ；p a n g , x ；y u e ，c y ；l i ，c ；w u , h y i n o r g a n i c nc h e m i c a c h e m 1 9 9 s , 4 8 5 , 2 0 1 【2 2 】j i s - j ；w a n g , s - y ；s h e n ，z 一l ；z h o u ，m - f c h i n c h e m l e t t 2 0 0 3 ，1 4 ( 1 2 ) ，1 2 4 6 - 1 2 4 8 【2 3 】j i ，s - j ；s h e n , z 一l ；w a n g , s - y c h i n c h e m l e f t 2 0 0 3 ，1 4 ( 7 ) ，6 6 3 - 6 6 6 【2 4 】a n t h o n y , k b ；w a y n e , c ；d a v i d ，l 0 t e t r a h e d r o n 厶能1 9 9 7 ，3 8 , 1 2 4 9 f 2 5 】o z d e m i r , d ；h a s a n ，k 一o r g a n o m e t c h e m 2 0 0 1 ，6 3 1 ，1 3 5 9 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第一章文献综述 2 6 】j a r o s l a w , l ；m o n i k a , l 乙；r o m u a l d ，s o r g a n o m e t c h e m ，2 0 0 4 ，6 8 9 , 1 2 6 5 l 2 7 】s u z u k i ，m ；n a l m j i m a , 凡；t s u r u m , m ；h i g u c h i ，m ；e i n a g a , y ；y a r a a m o t o , k m a c r o m o l e c u l e s 2 0 0 6 ，只6 4 2 8 】b o z a k , r e ；w i l s o n ，b ；s y n t h r e a c t 1 n o r g m e t o r g c h e m 1 9 7 9 , 只5 1 3 【2 9 1w r i g h t , m e ；c o c 妇1 ，b b ；o r g a n o m e t a l l i c s 1 9 9 3 ，1 2 ，3 8 7 3 1 3 0 】s a r h a n , a e w ；i z m n i ，t s y n m e t a l s 2 0 0 4 , 1 4 0 , 9 5 1 3 l 】刘占梅，连锡山，刘启旺，韩利民- 苏宁，序等学糖化学学擂1 州，j 工2 5 7 9 【3 2 】张成如，尹荣灼，王流芳，纪学耐射l 鲫峨1 2 ，2 3 9 【3 3 】z a k a r i a ，c m ；m o r r i s o n , c a ；m c a n d r e w , d b e l l ，w ；g l i d e w e l l ，c + ，o r g a n o m e t c h e m 1 9 9 5 ， 4 8 5 , 2 0 1 3 4 1n i k o l a o s ，丸；e v d o x i a , c a zo r g a n o m e t c h e m 2 0 0 2 ，6 5 4 ，1 1 7 【3 5 】e i - k h a w a g a , a m ；h a s s a n ，k m ；k h a l a f , a a z - ；n a m f f o r s c h b a n o r g c h e m o r g c h e m 1 9 8 1 3 6 b l ，11 9 - 1 2 2 【3 6 1t o m a , p u t a l a , 札；s a l i s o v a , m ；c o l l e c t c z e c h c h e m c o m m u n 1 9 8 7 ，5 2 ，3 9 5 - 3 9 8 。 3 7 】p o s t n e v , v n ；g o n c h a r o v , a v ；h o o k e j d o k l a k a d n a u k , 1 9 9 3 ，3 3 1 ，5 6 - 5 7 【3 8 lm o h a m e d , a m ；阮e m k ；f a t h y , a a ；l m l i a n c h e m ，s a c 1 9 8 7 , 6 4 , 7 5 3 - 7 5 5 3 9 】l i u ，w y ；x u , q h ；l i a n g , y m ；c h e r t , b h ；l i u , w m ；m a ，y x zo r g a n o m e t c h e m 2 0 0 1 ，6 3 7 - 6 3 9 , 7 1 9 - 7 2 2 4 0 】j i , s - j ；s h e n , z l ；g u , d g ；w a n g , s - y j = o r g c m o m e t c h e m 2 0 0 4 , 6 8 9 , 1 8 4 3 1 8 4 8 4 0w e i - j u a nz h o u , s h u n - j u nj i ，z h i - l i a n gs h e n c h n j = o s y n c h e m 2 0 0 4 ，1 2 , 4 2 1 【4 2 】w e i - j u a nz h o u , s h u a - j u nj i ，z h i - l i a n gs h a n jo r g a n o m e t c h e m 2 0 0 6 , 6 9 1 ，1 3 5 6 【4 3 】w a l d e m a r , a ；r o s e m a d e , m s o 懵a n o m e t c h e m 1 9 9 5 ，4 8 7 , 2 7 3 1 0 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第二章= 茂铁基查耳酮与胺的g i c h a e l 反应研究 第二章二茂铁基查耳酮与胺的g ic h a ei 反应研究 2 1 引言 p 一氨基羰基化合物是重要的有机合成中间体，用它可以合成丫_ 氨基醇，b 一氨基 酸及其衍生物【，以及诸如多肽，生物碱类的天然产物 2 1 ，而这些化合物大多具有生 理或药理活性 3 1 ，因而对b 一氨基羰基化合物的合成研究一直受到人们的重视【4 1 。 合成b 一氨基羰基化合物的途径通常有两种：一是m a n n i e h 反应【5 j 即通过烯醇 负离子与亚胺的亲核加成完成。二是m i c h a e l 反应1 6 1 ，即通过胺与a ，1 3 一不饱和羰基 化合物完成。相比较而言，m a n n i c h 反应条件更为苛刻7 1 ，而m i c h a e l 反应应用更 为广泛，是构建碳一碳键、碳一杂( n ，0 ，s ) 键的主要途径【6 】。 o o m i 兰c h a e l k 2 - r - - - 一j 氏j l h , s c h e m e 1 s y n t h e s e so fp - a m i n oc a r b o n y lc o m p o u n d s 二茂铁酰基衍生物如二茂铁醛、酮、酸和酰氯等，所含官能团的化学性质活泼， 是合成二茂铁衍生物的重要原料和中间体。本文以二茂铁为起始原料，首先合成二 茂铁醛、酮。再经羟醛缩合反应将二茂铁基引入n ，8 一不饱和芳酮( 查耳酮) ，使 用二茂铁基查耳酮与多种胺进行m i c h a e l 加成，合成一系列1 3 一氨基二茂铁羰基化合 物，以期得到新的具有特殊性能的化合物，而这些化合物的合成研究国内外还没有 相关的文献报道。 胺与a ，1 3 一不饱和羰基化合物的m i c h a e l 加成通常需要一定量的强碱或l e w i s 酸 来催化嗍。长期以来。为寻找更经济、环保型的方法或试剂，已有许多催化剂被提出 使用。如f e c l 3 ，i n c l 3 ，c e c l 3 n a i ，b i 0 v 0 3 ) 3 ，b i ( o t f ) 3 ，酸性粘土等 9 1 。但这些反应大多 在有机溶剂中进行，有机溶剂是最常见的反应介质，因为它们能很好地溶解有机物， 保证物料混合均匀和热量交换稳定。但有机溶剂的毒性和难以回收又成为对环境污 染的主要因素。面对传统合成方法受到的严重挑战，化学家和化工界已把注意力集中 叁 二茂铁基查耳酮与歧的麦克尔加成反应研究第二章二茂铁基查耳酮与胺的m i c h a e l 反应研究 到从本源上杜绝废弃物的产生，致力于合成手段的战略革新，于是绿色合成应运而 生。 2 0 0 0 年m a t l o u b im o g h a d d a m 掣1 0 1 报道了在微波辐射下水能促进胺与q ，1 3 一不 饱和的羰基化合物的m i c h a e l 加成反应。 9 l 飞+ ：= h m i c r o w a v e h 2 0 ，n 2 9 5 最近，中科院兰州化学物理研究所夏春谷等1 1 报道了用铜盐水溶液催化胺与 争不饱和羰基化合物的反应。 1 9 9 8 年日本科学家t o d af u m i o l l 2 1 研究了查耳 c 1 6 i - 1 3 3 n + m e 3 b r - 作相转移催化剡，产率达到9 5 。 q 吖r 酮与胺在水相中的反应，用 。丫、 扩+ 曰嚣弋 由于这些反应在绿色溶剂一水中进行，因而我们首先比较了不同胺与二茂铁基查 耳酮分别在有机溶剂、水溶液中的反应。 近年来，一些重要的有机反应，如w i t t i n g 反_ 应【1 1 4 1 、g r i g n a r d 反应【圈、d a 反 应【j 6 1 r c f o r m a t s k y 反应m 、b i g i n e l l i 反_ 应【1 喇、a z a - h e n r y 反应【2 l i 、腙重排成酮 1 2 2 1 、氨解反应瞄】、环氧开环【2 4 1 、多糖的酯化反应【2 5 1 、酶催化的羟基酸的聚合反 应f 2 6 l 、高价碘试剂的反应让7 1 等都在无溶剂条件下的取得了较好的效果。从简单的反 应到复杂的反应，从非手性合成到不对称合成。可以说使用有机溶剂的有机合成是 1 9 2 0 世纪的传统方法，而无溶剂有机合成是现代的更安全更环保的绿色化学方法之 砉| 荫渊 c z h 大 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究第二章二茂铁基查耳酮与胺的m i c h a e l 反应研究 无溶剂有机反应操作简单，加热振荡、研磨及微波、超声波辐射都可加速化学反 应，是一种较理想的合成方j j 掣勰创。近几年来在有机合成方面取得了很大的进展。 超声波方法在有机合成中的应用研究发展得非常迅速，它比传统的有机合成方 法更方便和易于操作，在超声波辐射下许多传统的反应可以在较温和的条件下进行， 有的可以提高收率和缩短反应时间，有的甚至可以引发某些在传统条件下不能进行 的反应。超声波在许多有机反应中，例如氧化反应【3 0 l 、还原反应【3 ”、加成反应1 3 2 1 、 水解反应田1 、脱保护反应、w i t t i g h c l m e r 反应【”- 3 6 1 、吲哚烷基化合物的合成【3 7 l 等，都取得了比常规方法更好的反应效果。 早在1 9 1 8 年，k o h l s c h u t t e r t 3 卅就曾对固相反应进行了研究，并提出了固相反应的 最小移动规则的理论，即在固相反应中，参加反应的分子或原子保持最小距离的移动， 且固相反应的方式及产物的结构都受到晶体三维结构的严格控制。有机固相反应正 是在人们对有机结构有了更深刻的认识基础上迅速发展起来的。近几十年来研究者 将研磨法加速化学反应应用于固态有机合成也取得了一些成效 2 9 1 。 正是在以上形势的驱使下，本文也将无溶剂超声波辐射、固相研磨法应用于胺 与二茂铁基查耳酮的m i c h a e l 加成反应，并取得了显著的效果。 2 2 实验操作 主要原料 对硝基苯甲醛 对氯苯甲醛 邻氯苯甲醛 苯甲醛 对甲基苯甲醛 对甲氧基苯甲醛 2 一吡啶甲醛 2 一呋喃甲醛 2 噻吩甲醛 a 1 乙 9 8 5 a r a r a r a r a r a r a a c r o s a c r o s a c r o s 上海化学试剂有限公司 a c r o s a c r o s a c r o s a c r o s a c r o s 二茂铁基查耳酮与胺的麦克尔加成反应研究 第二章二茂铁基查耳酮与胺的m i c h a e l 反应研究 二氯甲烷 a &上海化学试剂有限公司 二茂铁 9 9 上海化学试剂公司 磷酸85上海化学试剂公司 乙酸酐 a r上海试剂一厂 氢氧化钠 a r 上海虹光化工厂 氢氧化钾a 且上海试剂厂 正己烷 a r 上海试剂赫维化工 乙醇 c p 上海振兴化工一厂 乙酸乙酯 a 凡上海试剂一厂 乙醚 a r 上海马陆制药厂 碳酸钾 a r 上海化学试剂公司 硫酸镁 a r上海化学试剂公司 三氯氧磷 a r上海化学试剂公司 n ，n - 二甲基甲酰胺 a r上海化学试剂公司 石油醚a &上海试剂一厂 三氯甲烷 a r上海化学试剂有限公司 十六烷基三甲基溴化铵 a r上海化学试剂有限公司 氘代氯仿9 9 8 a c r o s 碘 c p 国药集团化学试剂公司 对甲苯磺酸 c p 石浦石北化工厂 氯化铜 a r 上海化学试剂公司 三氯化铁a &上海化学试剂公司 三氯化铟a r a c r o s 硝酸铋c p 北海中学校办工厂 硝酸铈铵 c p 国药集团化学试剂公司 硅胶 青岛海洋化工有限公司 盐酸c p ( 3 7