（有机化学专业论文）聚合物支载试剂合成昆虫信息素.pdf

摘要 聚合物支载的不对称有枧合成比相应的小分子合成体系有独特的优越性。利用 聚合物支载的手性试剂进行固相有机合成。以其独特的特点而成为组合化学发展中 的热点。本论文是利用固相有机反应合成光学活性的昆虫信息索，包括如下两部分： 第一部分：首先综述了近年来聚合物支载试剂( 包括氧化试剂、还原试剂、亲 核试剂、酰基化试剂及c c 键缩合试剂) 、聚合物支载催化剂及聚合物支载清除试 剂的设计合成及性能研究与在有机合成中的应用。 第二部分：采用m e r r i f i e l d 树脂，支载手性源工脯氨酸的衍生物制得聚合物支载吡 咯烷甲醇类手性试剂，并应用于诱导不对称烷基化反应，同时用于合成光学活性切 叶蚁警戒素的主要成分( s ) - 4 甲基3 庚酮和( r ) - 4 甲基3 庚酮，目标化合物用 1 h n m r 、m s 、i r 及元素分析确定结构，聚合物支载试剂回收重复使用3 - 5 次含量未 降低。 关键词：l 脯氨酸；不对称合成；昆虫信息素；聚合物支载试剂 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s a b s t r a c t p o l y m e r - b o u n da s y m m e t r i c a ls y n t h e s i sh a sd i s t i n c t i v ea d v a n t a g ec o m p a r et ot h e s y n t h e s i si ns o l u t i o ns y s t e m a st h ec o m b i n a t o r i a lc h e m i s t r yh a sp r o g r e s s e d ，t h e r eh a s b e e ni n c r e a s i n gi n t e r e s ti ns o l i dp h a s eo r g a n i c s y n t h e s i su s i n gp o l y m e r s u p p o r t e dc h i r a l r e a g e n t i nt h i sp a p e ro n ei n s e c tp h e r o m o n ew a ss y n t h e s i z e du s i n gp o l y - m e r - b o u n dc h i r a l r e a g e n ta st h ef o l l o w i n gs e c t i o n s ： i nf i r s ts e c t i o n , t h er e c e n ts t u d i e so nt h es y n t h e s i sa n d a p p l i c a t i o no f p o l y m e r - s u p p o r t e dr e a g e n t ( i n c l u d i n go x i d a t i o nr e a g e n t 、r e d u c t i o nr e a g e n t 、n u c l e o p h i l i e r e a g e n t 、a c y l a t er e a g e n ta n dc cc o n d e n s a t i o nr e a g e n t ) 、p o l y m e r s u p p o r t e dc a t a l y s ta n d p o l y m e r - b o u n ds c a v e n g i n ga g e n t s i ns e c o n ds e c t i o n ，a l a r mp h e r o m o n eo fa t t ac e p h a l o l e s ，( 4 s ) - 4 - m e t h y i - h e p t a n - 3 - o n ea n d ( 4 胄) 4 m e t h y l h e p t a n - 3 o n e ，w e r es y n t h e s i z e du s i n gm e r r i f i e l d r e s i n b o u n dp y r r o l i d i n e m e t h a n o lc h i r a lr e a g e n tb yc h i r a la l k y l a t i o nr e a c t i o n t a r g e t m o l e c u l e sw e r ec o n f i r m e db yl h n m r 、m s 、i ra n de l e m e n t a la n a l y s i sa n d p o l y m e r - b o u n dc h i r a lr e a g e n tc o u l db er e u s e d3 5t i m e sa n dt h ec o n t e n to f m i c r o m o l e c u l ew e r en o tr e d u c e dr e m a r k a b l y k e yw o r d s ：l p r o l i n ep o l y m e r - s u p p o r t e d ；a s y m m e t r i c a ls y n t h e s i s ；i n s e c t p h e r o m o n e ；p o l y m e r - b o u n dr e a g e n t l l 硕士擘住论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 年一；。日 本学位论文作者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论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本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和汇编本学位论文。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 作者签名： 日瓤 国 ， 导师签名： 日期：卯 本人已经认真阅读“c a m s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定 d务 扭 搬 辙 黜 日 授 朽 鼬 眭 l 黜 赦 律 丈 麟 敞 胧 论 声 争栌，辽 方 名 确 签 强 哲 墨： 中艾 日 、， 詈， 盯， ，军r彳年 第一章聚合物试剂在有机合成中的应用 自从1 9 6 3 年m e r r i f i l d io i 发明了固相合成多肽以来，固相有机合成的报道日益增 多。特别是由于组合化学在药物筛选和农业化学中的应用，固相有机合成的应用领 域也越来越广。进入9 0 年代以来对新型药物进行快速筛选的需求而产生的组合化 学更加促进了圃相有机合成反应的迅速发展成为目前有机化学的重要领域之一。 固相有机合成有以下特点： ( 1 ) 后处理简单：反应完毕后只须通过过滤和用溶剂冲洗过量的试剂和未反应原 料即可达到分离纯化目的，方法简便而且减少了环境污染； ( 2 ) 固相树脂对于重复性步骤可以实现自动化，这一点具有工业上应用前景； ( 3 ) 可以通过增大固相试剂的量来促进反应比较完全彻底或加快反应速率，且不 会带来分离操作的困难； ( 4 ) 交联度高而负载低的树脂( 衍生官能团c卧的hj三2二二鬟三三豢兰c：。 铬作为氧化剂应用较为普遍，用聚合物为载体的铬酸氧化剂可克服低分子铬氧 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 化剂的氧化产物不易分离、污染比较严重等不足。聚合物为载体的铬酸氧化剂能够 非常有效的把伯醇和仲醇氧化成相应的醛和酮，这种反应很纯净，在反应物中检测 不到微量的酸或其他副产物。 t a m a n i l 5 报道了交联聚2 乙烯基毗啶溴酸盐能选择性地氧化芳香二醇为邻羟甲 基苯甲醛，羟甲基苄醇为b 羟基芳酮，产率达9 0 。 c h 2 0 h 一 聚( 2 一乙烯毗啶) 铬酸银 c h 2 0 h 甲苯，回流，2 h ，9 0 c h o c h 2 0 h 李国辉等1 6 j 用聚合物负载铬酸氢根的季铵盐氧化糠醇为糠醛，探讨了在不同温 度、不同时间、不同溶剂和不同的树脂与醇的量比对苯甲醇氧化反应的影响。结果 表明：以苯为溶剂，疗树脂：珂醇= 3 5 ：1 0 ，回流时间为1 0h 的反应条件下，产物糠 醛的产率达7 5 ，且铬酸氢根季铵树脂可回收重复使用。 聚合物支载过钌酸盐【1 以氧为共氧化剂，甲苯为溶剂，能够氧化脂肪一元醇为 相应的醛，产率在9 0 以上，克服了传统过钌酸盐氧化存在的产物分离困难的缺点。 同时该反应具有很好的选择性，即使在苛刻条件下也未观察到过度氧化或产物分解 现象的发生。 0 j o h c s h l l q 二堕坐! ! ： 0 2 ，7 5 c ，甲苯，9 0 o ? d 气q c 5 h 1 1 溴酸盐是一种较好的氧化剂，在不同的催化剂( 如氯化锡、三氯化铝、亚硫酸 氢钠、强酸等) 作用下，具有不同的氧化性能。t a m a n i 等8 】报道了交联聚4 乙烯基 吡啶溴酸盐对，a ，6 一脂肪二醇的氧化产物为五元六元环内酯产率仅4 0 杨桂春等f 9 】 利用7 1 7 # 强碱型阴离子交换树脂支载溴酸盐改在三氯化铝催化下或在亚硫酸氢钠 存在下氧化，a ，p _ - 醇为内酯对脂肪二醇的氧化产率达5 0 8 1 芳香二醇产率则更 高。 h 。一。c h ：，一。h g 窆：! ! ! ! ! ! ! 空竺：! ! 竺! ： a i c l 3 ，c h 3 c n 。回流，5 0 7 5 ( c h 2 ) n c o i 一 1 1 2 还原试剂 醛、酮、肟及硝基化合物都可以经固相还原剂还原，目前研究的较多的是硼烷 交换树脂( b e r ) 和氢化烷基锡型载体还原剂。 b e r 是一种具有选择还原性的还原剂，在一定的条件下能选择性的还原羰基、酯 基、硝基，碳碳双键等基团。它有一般聚合物试剂所共有的优点：大多数在室温下 反应，试剂不再纯化，比用低分子还原剂( 如n a b i - 1 4 ) 要简便得多；反应完后只需过滤即 可，简化反应产物的分离操作：还原选择性强，还原容易且收率较高；能再生重复使 用；树脂颗粒较大，便于装柱使用，有可能用于连续的单元操作，具有工业应用前 景。 段聂晶i l o 研究了聚合物支载硼氢阴离子树脂在( n h 4 ) 2 s 0 4 作用下，将还原硝基 化合物为胺，并对不同硝基化合物的还原反应进行了讨论，发现它具有良好的还原 效果，并具有良好的还原选择性。 - 心 b e r f n h 4 ) 2 s 0 4 r t + c h 3 0 h心 杜建云等f j l 】用b e r - c u c i 作还原剂对醛糖进行催化氢化还原，反应条件温和， 产品单一无副反应，产品产率高，产物易于分离。操作简便，b e r 廉易制，还原 容量高，树脂可再生反复使用。 李仙迎等【1 2 l 制备了聚合物支载的硼氢化阴离子交换树脂( b e r ) ，在不同的反应 条件下用于对乙基苯乙酮进行还原。结果表明：反应易在质子性溶剂中进行，以甲 醇为溶剂5 5 6 0 下反应1 0h 的还原转化率可达9 9 2 5 ，并且树脂再生两次后交 换容量稍有降低，可重复使用。 t - b u 3 s n h 是一种还原性强的、应用范围广泛的还原剂，但是价格昂贵。u r s u l a ”j 首先合成了聚合物支载的锡还原剂，p o l y m e r - c h 2 c h 2 s n ( b u ：h h ，m a r t i n l l 4 用此还原 剂还原溴代烷烃和仲胺得到烷烃。 o 0 溢 n b u s n c l c i 4 l i a i h 4 n - b u 。s n h h 惠丫 9 人丫 硕士学位论走 m a s t e r st h e s i s 比起小分予锡烷，负载锡烷没有气味且无毒。它可以很好地还原醛和酮成其相 应的醇，反应时间比小分子长。负载锡烷还可以还原碘化物和溴化物成其相应的烷 烃。还原几乎定量进行，反应结束过滤去树脂得到一个几乎纯的产物。 1 1 3 亲核试剂 聚合物支载的季磷盐或季铵盐具有较强的亲核反应活性，可以与许多卤代烃发 生亲核取代反应生成烷基化产物。 范云鸽i l ”用m i t s u n o b u 反应及丙烯酰氯酰化反应制备了用于固相有机合成的 载体g e m 树脂。将r e m 树脂与不同种类的胺加成，结果表明，r e m 树脂与脂肪 族伯胺和仲胺的加成反应能够进行，与苯胺不发生反应；r e m 树脂与酚不能发生亲 核加成反应。 吣，啦o 。啦如h 芦o o q o c h ：c 哪， r t r 2 r 3 nj 心 r 2 r 3 o _ 。p o l y m e r c h a i “ 图 s a g o r l l 6 恰成了一种季铵盐型聚合物支载试剂制备磷酸酯，解决了以前小分子 合成的温度离( 1 6 0 一- 2 5 0 c ) ，以及需要l e w i s 酸或在相转移催化剂的问题，反应条 件温和，产率高，不需要催化剂。 o”，i鬲h2nme30aeopci a c ) 3 1 ，卜po a c k 。 r t 9 4 ” 载体化的硒试剂具有毒性低，不挥发及对氧稳定等特点，张万轩等f 1 7 】合成了载体 化的苯硒阴离子试剂，并用它作为亲核试剂，与a , p - 不饱和醛及环氧化物反应，生成 相应的硒醚。 硕士学位论文 m a s t e r s 1 h e 8 1 5 o 一 卜c 舻n ，k 八、 、 c h o r 司 o s h u n ! 鸺1 合成了一种n 羟基邻苯二甲酸酐，其羟基用酰卤或醇的m i t s u n o b u 醚化 反应得到三苯甲基保护化后经再切断得到烷氧基胺。 *a l k y l a t i o n 0 吮协橐，吣协m 一塾必一r c a l m e s 等将三种单体共聚，然后水解得含羰基侧链的手性交联聚合物，其中 醛基与甘氨酸的氨基反应形成西佛碱以保护氨基；然后在分子链上的手性基团诱导 下进行烷基化的反应，合成多种具有光学活性的氨基酸。反应如下，按此法制得的 丙氨酸、苯丙氨酸、颉氨酸的光学产率均在6 0 以上，手性试剂可循环使用，几乎 无光学损失。 g 卜l 一专，c 删c 酬邺q b u 箸亨一c 州+ 冒h o _ c h ，二毖c 一嚣化h 零f 口h ，c 卸i c = o - 。u 艿3i c h 3 n 。、j 3 u r c l = o r ，w r l - 1 l 1 1 4 酰基化试剂 聚合物支载的酰化剂是一类含有活性酰基的功能聚合物。这种聚合物可用于 6 酵、酚、胺类化合物的酰化，生成相应的酯和酰胺化合物。 g o r d o n l 2 0 拥聚合物支载的嚅唑烷醛与胺反应生成亚胺后，与酰氯反应成环得到 伊内酰胺，产率4 5 6 2 ，纯度达7 7 9 6 。 h ! 坚：! 翼2 2 ) r 2 c h 2 c o c i r 海因是一类报道较早的五元杂环化合物，并且进行了大量的固相合成研究，合 成了杂环上不同位置具有不同取代基的海因化合物，h m u r o l 2 1 1 制备3 2 4 种不同氨 基取代的海因化合物，该反应在关环的同时即从树脂上解脱，产物产率4 9 6 9 ， 纯度7 9 9 7 。 0 r o o n h r b o c - n h n h - c o - i m s h e n l 2 萄报道了用酸酐与磺酰胺树脂在二异丙基乙基胺( d i e a ) 和4 一甲基胺基吡 啶( d m a p ) 作催化剂的条件发生酰化反应，生成的酰胺树脂用于合成吡唑。该反 应产率非常商，产物很纯净。 ，s 0 2 h 2 n 1 0 h 0 2 c r l c ( o ) m e 5 d i c ，d i e a ，c a t d m a p l ：i t h 咖m3hr t i i 5c c 键缩合试剂 w i t t i g 反应及w i n i g - h o m e r 反应是制备烯烃衍生物的常用方法，该反应同样能 在固相条件下进行。固相合成中产物烯烃和副产物三苯基氧膦易于分离，反应产率 高。同时键合于载体上的膦氧化物可以再生重复使用，因此应用w i t t i g 反应可以向 键合于树脂上的反应物引入双键，或者由键合于载体上的w i t t i g 试剂与许多商品化 铹 只ir l o 人 r 0 人 n h 仍凡 的醛酮类化合物作用形成烯烃衍生物。 陈家威2 3 j 用聚合物支载的w i n i n g 试剂成功合成了亚洲玉米螟性信息素，反应后 产生的三苯氧膦滞留在高分子上，通过简单的过滤操作就可以分离出产物，聚合物 试剂经简单处理能够再生，总产率高于其他方法。 ( c h 2 ) 1 2 0 h 毋篙竺斋c h ，c h = c h ( c h ：) l i o h c f i ，c h ot h f 2 1 a c 2 0 ：= 一c h 3 c h = c h ( c h 2 ) i l o a c 毗啶 z ：e = 8 6 ：1 4 w a n g 2 4 1 利用a z a w i t t i g 反应合成了3 ，4 二氢喹唑啉衍生物组合库： 八o h o 韶嬲搿：矗怒：m i i ) $ n c i h z o z d 懈 a r n c 0 3 m b r a e r 0 7 - o ? r 0 7 、 的 、o p h ，p = n s o l i d - p h a s es y n t h e s i so f 3 4 - d i h y d r o q n i m a z o h n ed e r i v a t i v e sv i aa z a w i t t i n gr e a c t i o n 嗯唑啉作为手性助剂广泛应用于不对称合成羰基酸和其它官能化的衍生物。 m c m a n u s | 2 s l 在几年前制备了聚合物支载的囔唑啉，该手性助剂( 1 2 2 mm o l 恶唑啉儋) 经烷基化形成c c 单键后切断制备手性a 羰基酸。该反应化学产率4 8 ，e 值5 6 ， 尽管首次看起来十分有前景，但该方法有缺陷，主要由于水解聚合物支载噫唑啉的 烷基化衍生物十分困难，导致聚合物支载的手性助剂不能回收使用。 一 跏i卜l孙 一 。 一 磐 o 。 冬 p 硕士学位论交 m a s t e r st h e s i s r o 。j c 。：e 。叩 * ，e + p 氍 a l l i n l 2 6 l 从丝氨酸出发通过一系列反应合0 - 茈7 m e r d f i e l d 树脂支载的手性助 剂，用丙酸酐酰化后得到酰化产物，然后进行不对称a 烷基化反应，经解脱得到a 烷基化的丙酸，化学产率为4 2 ，e e 达9 6 ，聚合物支载试剂可以重复使用。 人人，c h 3 9 _t l i o h , t h f 、p h 一 h20 。e 卜。 锄o o q f 苯乙烯和二乙烯基苯共聚物 l d a t h f b n b r k o t a k e l 2 刀以哌啶甲酸为连接基将嗯唑烷酮环通过其5 蝴l j w a n g 树脂上进 行不对称丹烷基化反应，总产率为3 8 5 4 ，e e 最高可达9 7 。 ! 坠：! 旦! ， c o o o 胀 h ，c 0 0 - 。景r 。h 帆 晏 9 j o v y 钟 盹 。弋 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s h e c k 反应是p d ( o ) 催化下芳基卤代物与烯键官能团的偶联反应，是制各取代 烯烃和炔烃的有效方法。在相转移催化条件下，反应条件温和，无需苛刻的无水操 作和惰性气体环境，二取代烯烃产率高，因此被广泛应用于固相有机合成中。最近 z h a n g 等1 2 8 1 和y u n 等1 2 9 1 分别报道了p d ( o ) 催化下，以硒i l l ( 酰氨键连接在a m 树脂 上的中间体可发生分子p q h e c k 反应，并以此构建了具有分子多样性的吲哚和苯并 呋喃衍生物库。 r 介i7 k k r ， r - 颤二勰 r i 了k i ) p d ( 0 ) r 3 “o i 翟丽r ， 固相条件下的h e c k 反应 1 2 聚合物催化剂 1 2 1 聚合物固载的酸催化剂 聚合物固载的酸催化剂被有效地应用于催化缩醛，缩酮、酯化、成醚、傅氏烷 基化和d a 等反应，比低分子酸催化剂具有更高的稳定性和催化效率，并能重复使 用。目前聚合物固载的酸催化剂主要有吡啶盐、聚异丙基丙烯酰胺、二氰基乙烯酮 缩醛等。聚合物固载的毗啶盐对醚化反应和醛、酮与乙二醇的缩合反应是一种较好 的催化剂。m e n g e 口o 】报道了聚合物固载的毗啶盐对用四氢吡喃保护羟基反应，分别 使用了：( 1 ) 吡啶盐支载蛰j d o w e x5 0 x 8 5 树脂上；( 2 ) 吡啶盐支载至l j a m b e r l i t e i r a - 4 0 0 树脂上；( 3 ) 3 - 氟甲基磺酸盐与乙烯基吡啶聚合产物三种聚合物，它们均 对缩醛的反应有很好的催化效果，对大多数的醇的产率超过8 0 。聚异丙基丙烯酰 胺树脂特有的温敏性，在催化缩醛脱保护时能方便的回收和分离。 2 0 0 7 年z h a l l g 等 3 1 恰成了聚合物支载的磺酰胺强酸催化剂，考察了它用于催化 酸和醇的酯化反应，研究表明该催化剂具有较好的催化活性，并能回收再用。 1 0 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s c h 3 0 c ( c h 2 ) 8 c c i c ( c h 2 ) 8 c o h 面石斗。而c h 3 0 c i c h 2 ) 8 c 弋一夕 等品幽b 睾o 刚：，。专擘 o - ，。2 1 oo 2 嵩o o 俐灿 3 避o o 。 s 叩些 o oc 邺h d s c h 2 s 洲s 。舳 p s - s i ( o = p o i y s t y r e n ep o l y m e r b a c k b 。n e ) 聚合物固载的二氰基乙烯酮缩醛不但是缩醛脱保护催化剂，而且还是c c 键 联催化剂。m a s a k i ! ”1 报道了苯乙烯单体与二氰基乙烯酮缩醛共聚得到的聚合物支载 冗酸催化剂，催化芳香、脂肪及环状的乙缩醛与硫酚的反应，反应条件温和，产率 较高，催化剂可回收再使用。 杂多酸为一类含有氧桥的多核配合物，具有酸性和氧化还原性。由于它具有均 一、确定的笼型结构，热稳定性高，组成确定，并可通过改变杂多络合物的抗衡离 子、中心原子和配位原子来改善催化剂活性。因此，作为催化剂，它具有催化活性 高、选择性好、活化温度低、腐蚀污染小等优点。方光荣等3 3 1 合成了聚合物固载型 磷钨酸催化剂，考察了催化剂在乙酸丁酯合成反应中的催化性能以及再生性能。结 果表明含季铵盐离子和n h 2 官能团的交联型聚合物与磷钨酸能发生键合反应；酯化 率最大值为9 3 6 l ( 首次反应) ，反应9 次仍可以达5 3 5 6 。 k i y o o k a 等i j 4 合成了高分子负载的缬氨酸和谷氮酸，b f 3 构成l e w i s 酸手性催 化剂，催化苯甲醛和三甲基硅化的异丁醛的醇醛缩合反应。用缬氨酸与b f 3 络合物 为催化剂时，一7 8 下用椰作溶剂，c c 值高达9 0 ；用谷氨酸时。在t h f 中随着 温度从- 7 8 升高至1 0 ，产率由1 0 升至4 0 ，e e 值也提高了不少( 5 2 升至 6 7 ) ，他们认为可能是由于该体系在更高的温度下更有利于不对称催化反应。 i t s u n o 等先后报道了高分子手性氨基酸a 和b 与硼烷结合形成l e w i s 酸催化剂， 催化异丁烯醛和环戊二烯的d i e l s - a l d e r 反应，内型：外型选择性分别为1 ：9 9 和 4 ：9 6 ，产率9 3 和9 9 ，c c 值6 5 和9 5 ；后者交联链采用乙二醇多缩聚醚代替亚 苯基是唯一显著的区别。 + 人h 。兰。本吼+ 赴 c h o c h 3 - ( 价j - 交联链，n = 7 a l t a v a 等 3 5 1 报道了聚合物负载手性路易斯酸催化剂及其催化剂2 甲基丙烯醛和 环戊二烯之间的d i e l s - a l d e r 反应，产品e x o e n d o 的比例为9 0 1 0 ，当采用聚乙二醇 1 2 硕士学位论丈 m a s t e r st h e s i s ( p e g ) 作为载体时，对映选择性大幅度下降( 2 e ) ，可能是由于活化位置配位作用 所致。 。+ q c h o 帆y i e i d ) 2 5 “ 1 2 2 聚合物固载的碱催化剂 聚合物固载的碱催化剂聚合物固载碱催化剂的研究报道相对来说较少。主要以 4 二甲基氨基毗啶( d m a p ) 为主。k l o t z 等1 3 6 1 报道了聚胺类聚合物固载的d m a p 催 化剂，这种催化剂催化在p h = 7 3 时对硝基苯酯水解的反应活性比小分予的d m a p 的要高5 0 2 0 0 倍。s h i n k a i 等报道了在交联聚苯乙烯树脂上通过甲胺化反应负载的 d m a p 催化剂，对d m a p 基元与聚苯乙烯树脂联接长度不同的两种负载催化剂催 化脂肪酸甲酯化进行了研究，发现该催化剂尽管可以有效催化相应酯化反应，但活 性明显比小分子d m a p 催化剂要低。t o m o i 等报道了以交联聚苯乙烯为载体通过 甲胺化反应固载d m a p ，能有效地催化脂肪酸甲酯化反应，催化剂能方便的回收并 重复使用3 次催化活性都不降低。 1 2 3 聚合物固载的过渡金属催化剂 聚合物固载的金属催化剂由于有机金属化学的快速发展，出现了许多均相金属 催化剂，用于烯烃加氢、烯的醛化等催化反应。但它们在空气和水中不稳定，反应 后催化剂不能回收再用，既污染环境、腐蚀设备，又造成许多昂贵的金属催化剂流 失。因此人们就把均相金属催化剂键联到有配位基团的聚合物载体上制成聚合物固 珐过 子 孑一什v ，芍件一 工0 帅节0 潞卜分丫舡鬟猡卜父m xz i 不洲 n c ，猜 让 h h 誉 载金属催化剂。在催化反应中，其反应条件温和、稳定性高、腐蚀性小、有着很高 的催化活性和选择性、昂贵的金属催化剂可回收再用。 聚合物固载的金属催化剂在有机合成中能催化烯烃加氢、醛化、硅氢加成、聚 合、氧化反应、卤烃的双羰基化反应等。 l e m a i r e 等 3 7 1 为了考察分子印记效应( m o l e c u l a r i m p r i n t i n ge f f e c t ) ，将l ，2 - 二 氨基手性配体和铑盐在有手性产物为模板和无模板情况下与异氰酸酯加成聚合得 催化剂；在这两种催化剂存在下苯乙酮与异丙醇进行不对称氢转移反应( 2 ) 。结果 表明以手性产物为模板聚合的高分子手性催化剂确实存在分子印记效应：若手性产 物为s 型，则用s 型产物为模板聚合的高分子手性催化剂比无模板的对映选择性好 ( 4 3 e 对3 3 e e ) ；若用r 型则反而不利，比无模板的还要低( 3 0 v 犯e 对3 3 e e ) 。 t a y l o r - 等t 3 8 l 首次报道了聚苯乙烯负载的苯亚硒酸试剂的合成和催化过氧化氢选 择性地将醇氧化为醛或酮的研究，但在合成聚合物负载的苯亚硒酸时使用了大大过 量的h g o 和s e 0 2 ，而且反应时问很长，合成不方便，且存在重金属污染问题。 刘晓玲等【3 9 1 报道了聚由聚苯乙烯负载硒溴与酮、酯的烯醇式氧负离子反应合成 相应的聚苯乙烯负载口硒基羰基化合物，再经3 0 的双氧水作用，以无痕迹切割方 式制得肛不饱和酮、酯，从而进一步开发聚合物负载有机硒试剂参与的固相反应。 涨号墨等刚 s e 0 o 1 9 8 9 ：；i z ，c h o u d a r y 等1 4 0 曾报道了聚苯乙烯负载膦钯配合物催化的有机卤化物的 乙氧基羰基化反应，但该负载型膦钯配合物的活性是中等的，且回收再用时存在明 显的失活现象。 胡荣华等【4 l l 通过聚4 硫杂6 二苯膦己基硅氧烷配体和氯化钯于6 0 在丙酮 1 4 中反应7 2h ，合成了二氧化硅固载的聚4 硫杂6 二苯膦己基硅氧烷钯配合物。研究 表明，催化量的双齿钯配合物对芳基卤化物的h e c k 羰基化反应在常压下都有较高反 应活性，而且芳基碘化物的反应活性明显高于相应的芳基溴化物。该负载型钯催化 剂可回收再用多次，其活性基本不变。 i i p d c l 2 8 i 0 2 。l i c h 2 洲2 洲2 8 洲2 洲2 印哒意s 0 2 。0 一 。s 卜s ，p i o s 卜s p - p d c i a 不对称s h a r p l e s s j 不氧化反应也是个较成熟的反应，采用s a l e n 作配体与金属络合 的催化剂其产率及e e 值均可达很高，但高分子负载的手性催化剂效果还不是很好。 l o h r a y 蚓合成了高分子手性( s a l e n ) m n ( i i i ) 催化剂c ，并进行催化环氧化研究，e e 值 只有3 0 。c a n a l i 等1 4 3 恰成了支链( s a l e n ) m n ( i i i ) 催化剂d ，对1 ，2 - 苯基环己烯不 对称环氧化，e e 值为6 1 9 1 。 d b r a s e a 报道l 删固载化的三氮烯与钯形成的复合物，该固载化的复合物在c u l 的 存在下，二氧六环为溶剂，室温条件即可催化碘苯与苯炔的c - c 键偶连反应。采用3 m m 0 1 的复合物还可催化碘苯与苯硼酸的s u z u k i 反应生成联苯。 硕士学住论文 m a s t e r st h e s t s 9 + 归h n = n q而蒹：；磊，氛纩号飞夕 7 1 y i e l d o 一b c 。h ) 2i 磊5 删1 刚。o o 7 1 * y i e l d 1 2 4 聚合物固载的生物碱催化剂 金鸡纳生物碱( c i n c h o n a ，c a ) 可由金鸡纳树皮得到，它是一类光活性天然生物 碱，分子中含有4 个不对称碳原予，金鸡纳生物碱包括辛可尼丁( c i n c h o n i d i n e ， c d ) 、辛可宁( c i n c h o n i n e ，c n ) 、奎宁丁( q u i n i d i n e ，q d ) 和奎宁( q u i n i n e ，q n ) 及 其盐类。一系列以金鸡纳碱为母体的衍生物已被应用于不对称烷基化、麦克尔加成、 不对称双羟基化、不对称环丙烷化、不饱和酮环氧化反应、d a r z e n 反应等多个不对 称合成反应，是一类研究较多的高效手性催化剂。 虽然金鸡纳生物碱可用于催化上述反应，但是由于使用均相催化剂具有一些不 易克服的困难，如产物与催化剂难以分离，不易重复使用，而使合成成本过高等， 因此人们想到将金鸡纳生物碱通过固载到聚苯乙烯、聚乙二醇等有机高分子载体来 解决这个问题。使用这类固载后的试剂和催化剂后处理简单，容易与产物分离，可 多次循环使用，还可以通过不同的制备方法控制聚合物的负载量和活性基团的分布， 为不对称合成反应提供小分子所没有的微观环境，提高光学产率。 1 9 8 8 年，s h a r p l e s s 等1 4 5 】发现金鸡纳生物碱( c a ) 的衍生物对烯烃的不对称双羟基 化反应( a s y m m e t r i cd i h y d r o x y l a t i o n 。a d ) 具有很高的不对称诱导活性，该反应是合 成光学纯的邻二醇的重要方法，但需要采用毒性大又很昂贵的o s 0 4 作催化剂，不易 大规模生产。 r r 1 6 vo 为了解决这个问题，s h a r p l e s 等1 4 6 1 人又合成了手性高分子配体，并以o s 0 4 、n m o ( n - 甲基吗琳氧化物) 为氧化剂，1 ：l 的t b u o h h 2 0 为溶剂催化反式1 ，2 一二苯乙烯的 不称双经基化反应获得成功( 产物收率及光学纯度均达8 0 以上) 。 c n i - - f c h 2 c h ) ( c h 2 e h 一 c = 0 。旷兮c i l o h a r y 等报道了以d h q d ( 双氢化奎尼定) 和d h q ( 双氢化奎宁) 的4 乙烯基 苯甲酸酯为单体与苯乙烯和4 苯基苯乙烯共聚得到两种聚合物e 和f ，并对反应条件， 聚合物中的r d m 比值等对化学产率及光学收率的影响作了详细地考察。研究发现， 相同的实验条件下，e 给出较高的e e 值；m 越大，即手性配体在聚合物长链中含 量越高，催化剂活性越低，当n ：m = 9 ：1 时e e 值最高。 cf l o h r a y 以奎尼定衍生物为单体与e g d m a 自由基聚合制得大孔径手性聚合物。 研究表明聚合物催化剂与单体催化剂具有相同的反应速率，能在2 0 c 下，以 k 3 f e c n6 k 2 c o3 为共氧化剂和在，v t b u o h ：v h 2 0 = l ：l 的溶液里，对大多 数烯的双羟基化反应可在与单体催化剂相同的时间内完成，且聚合物催化剂的对映 选择性相对较高。 硕士擘住论文 m a s t e rs 丁h e s i s 瑶，心。姓 唧协呲 震藩8 1 8 、 硕士擘住论文 m a s t e r st h e $ 1 s ( 8 r g ( 8 ra s ) c a h a r d 等1 5 0 j 以具有葸环的第三代手性催化剂为底物合成了一种新的聚合物手 性催化剂，第三代催化剂在载体选择和载体接入位点上都作出了一些改变。第三代 催化剂诱导二甲基甘氨酸异丙酯的烷基化反应时，获得了比在聚合物骨架与手性配 体之间有间隔基的催化剂更高的立体选择手性，e e o 值达至1 j 9 4 。2 0 0 3 年， b e n a g l i a 等使用了亲水性的p e g 载体替代了常用的聚苯乙烯进行了负载，但是结果 并不令人满意，e e 值最高只达到6 4 。这种现象可以通过以下两点加以解释。第 一，由于p e g 载体增加了有机相的极性从而阻止了紧密离子对的形成，使得手性选 择性降低；第二，p e g 载体能增加无机离子在有机相中的溶解度，使得有更多的无 机阳离子对催化剂底物离子对形成了竞争，从而导致一些非手性烷基化反应的进 行。 x = c 1 b r 1 3 聚合物支载的清除试剂 液相组合合成可以用常规的有机化学方法合成大量单个的有机化合物分子。但 是这种方法要求每一个合成步骤都要进行纯化操作。用常规的方法来提高产物的纯 度受到很大的限制。尤其对于组合化学来说，一次合成上千个到数万个分子，通常 的分离技术，如结晶、萃取、柱层析等方法亦不适用。一次开发简单、高效、易行 的产物提取方法是组合化学发展的关键问题之一。为了解决这一问题，化学家们将 清除试剂( s c a v e n g e rr e a g e n t ) 引入液相组合合成中，实现化合物库的有效、快速纯化。 1 9 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 固相清除剂( p o l y m e r - b o u n ds c a v e n g i n ga g e n t s ) 是一种功能化的高分子载体：它是带有 特殊功能基的固相试剂加入到液相体系中，使它与体系中过量的原料及副产物反应； 最后通过简单过滤将它们除去，从而达到纯化反应产物的目的。按照清除大方式不同 可以分为亲核清除树脂( 如固载化胺基) 和亲电清除树脂( 如固载化异氰酸酯) 。 喇s m 柚+ a 上脯+ x l 舡b k a l d o r 掣引1 首次使用清除树脂对液相平行合成制备的小分子库进行了纯化操 作。他们使用不同的清除树脂( 伯胺、异氰酸酯、醛基、酰氯树脂) 用于实验研究， 结果表明对制备相对复杂化合物的反应都能起到很好的清除作用。一个典型的反应 如下： 显堂p p n 八一m 蠹e 。p n r d p 礴c h o 旷r o 苦c h c ic o 拭， 3 ) 一 3 “，h 2 e t “s 7 上述反应中未反应的q 氨基甲基呋晡用醛基树脂清除。将生成的仲胺进步与 过量的异氰酸酯反应，未反应的异氰酸酯用伯胺树脂清除，最后得到纯净的产物脲。 产物纯度9 0 9 5 。 b a u e r 等采用此类清除试剂进行化合物库纯化。a , 1 3 不饱和酮与水合肼在乙醇中 加热反应生成吡唑啉，不稳定的毗唑啉在碱性固载化试剂的存在下分别与酰氯、异 氰酸酯、磺酰氧等亲电试弃4 平行反应生成了含有1 2 个n 取代2 吡唑琳衍生物的化合 物库。向反应体系中先后加入清除试剂( 树脂支载的胺和异氰酸酯) 并分别与过量的 亲电试剂和残留的吡唑啉反应，反应物再经过过滤、蒸发溶剂，得到的吡唑啉衍生 物的纯度为7 5 9 0 。 0 r 弋人r 2 惑o 队，卜 八 睁j s o c y a k o n c o 常规清除树脂或离子交换树脂用于液相化合物库的分离与纯化，树脂用量大，在 反应体系中溶胀清除过程是非均相反应，人们已着手研究高负载清除树脂和可溶性 清除树脂。 m a r s h 等1 5 2 通过将三嗪树状大分子负载到w a n g 树脂上，得到了高负载量的清除 树脂，它们对除伯胺和酰氯表现了较好的清除效果，伯胺和酰氯的残留率均小于l 。 聚合物支载的环己烯基1 ，3 - 二酮是制备酰胺类化合物库的非常重要的中间体， 2 1 ，一 一 一 m 一 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s h u m p h r e y - 等1 5 3 j 通过三步反应得到了该树脂，生成的酰胺副产物用一种高负载量的 种树枝状烯丙基阳离子的清除树脂清除。 o 1 4 小绩 近些年来，各种常规的化学试剂和催化剂在聚合物载体上的固载已得到了广泛 的应用。聚合物固载化试剂和催化剂共同的优点是有较好的存放稳定性，反应条件 温和，操作简便，可以减少昂贵的小分子催化剂的损失，解决了回收和重复使用等 问题，产物纯化简便，避免了一些不必要的副反应，在工业生产中，可用于连续化 操作，并且多数能重复使用。聚合物固载化试剂和催化剂大大促进了有机化学反应 技术的发展。但也存在一些普遍性问题，如固载量较低，回收活性降低等。需要不 断改进和创新，开发高固载量、低失活的固载试剂和催化剂，将是以后的发展方向。 硕士擘位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章聚合物支载法合成切叶蚁警戒信息素 2 1 文献综述 用昆虫信息素防治害虫是2 0 世纪6 0 年代发展起来的一种治虫技术。由于其高 效、无毒、没有污染、不对现有的益虫造成伤害等优点，国内外对昆虫信息素的研 究与应用都很重视。昆虫信息素( i n s e c tp h e r o m o n e s ) 是同种昆虫个体之间求偶、 觅食、栖息、产卵、自卫等过程中起通讯联络作用的化学物质，主要有性信息素( s e x p h e r o m o n e s ) 、聚集信息素( a g g r e g a t i o np h e r o m o n e s ) 、示踪信息素( t r a i l p h e r o m o n e s ) 、报警信息素( a l a r mp h e r o m o n e s ) 、疏散信息素( e p i d e i e t i c p h e r o m o n e s ) 、蜂王信息素( q u e e np h e r o m o n e s ) 、那氏信息素( n o s a n o vp h e r o m o n e s ) 等。在不同昆虫之间与昆虫与其它生物之间也存在传递信息的化学媒介，即种间信 息化学物质( a l l e l o c h e m i c s ) ，简称种间素，主要有利己素( a l l o m o n e s ) 、利他素 ( k a i r o m o n e s ) 和协同素等( s y n o m o n e s ) 。近年来对昆虫信息素化学物质的研究 方兴未艾，其中研究与应用最为广泛的是昆虫信息素。现就昆虫性信息素的研究及 其应用简单综述如下。 2 1 1 昆虫性信息素的组分鉴定 昆虫性信息素在生物体内含量极少。在一般情况下，一个单虫体的含量仅在p p b 级，这就给昆虫性信息素化学结构研究带来了许多的困难。例如，二十世纪5 0 年代 鉴定的第一种昆虫性信息素蚕蛾醇，是消耗了5 0 万只雌蚕蛾，经过了2 0 年的分 离和活性测定才得到的【5 4 l 。 昆