（应用化学专业论文）醛糖上异丙叉基的选择性脱保护研究.pdf

摘要 在糖化学中，糖环上羟基的保护与脱保护是许多合成反应的重要步骤，本论 文以羟基的异丙叉基保护基团为研究对象，采用了两种不同的催化剂，在努力寻 找更温和更具有选择性的反应条件中，拓展了异丙叉基保护基团的选择性脱保护 方法。主要内容和结果如下： 本文合成了8 种含有两个异丙叉基的单糖衍生物，作为检验本文所研究催化 剂的催化活性的反应底物。 本文探索了在s 0 4 2 - t i 0 2 催化下羟基的异丙叉基保护基团的选择性脱保护方 法。发现以甲醇水( 9 ：1 ) 为溶剂，在室温和s 0 4 2 - f r i 0 2 催化下，二异丙叉基糖 衍生物能够有效地脱脱去一个异丙叉基。这种方法具有高选择性、反应条件温和、 收率高( 8 9 毋6 ) 等优点。 本文还研究了在强酸性离子交换树脂催化下羟基的异丙叉基保护基团的选 择性脱保护方法。发现以甲醇水( 9 ：1 ) 为溶剂，在室温和强酸性离子交换树脂 催化下，二异丙叉基糖衍生物能够有效地脱脱去一个异丙叉基。该种方法具有选 择性高、反应时间短( 4 0 9 0 m i n ) 、高收率( 9 0 9 2 ) 等优点。 关键词：异丙叉基选择性脱保护s 0 4 2 - t i 0 2 离子交换树脂 a b s t r a c t f o rt h es y n t h e s i so fs u g a r s ，t h es e l e c t i v ed e p r o t e c t i o no fp r o t e c t i v eg r o u pi so n e o ft h em o s te x t e n s i v e l yu s e dp r o t o c o l s i nt h i st h e s i s ，m e t h o d o l o g i e so fs e l e c t i v e d e p r o t e c t i o no fh y d r o x y li s o p r o p y l i d e n ea c e t a l sa sp r o t e c t i v eg r o u pu s i n gt w ok i n d s o fs o l i da c i d i cc a t a l y s t sa r ed e s c r i b e d t h er e s e a r c hr e s u l t sa r es u m m a r i z e db e l o w ： i nt l l i s p a p e r e i g h tk i n d s o f o - d i i s o p r o p y l i d e n e m o n o s a c c h a r i d e sw e r e s y n t h e s i z e da n da p p l i e da ss u b s t m t e si nt h e nd e p r o t e c t i v er e a c t i o n s an o v e lm e t h o d o l o g yf o rc h e m o s e l e c t i v ed e p r o t e c t i o nu s i n gs 0 4 z 。m 0 2i s d e s c r i b e d i tw a sf o u n dt h a tp r i m a r yi s o p r o p y l i d e n ew a ss e l e c t i v e l yd e p r o t e c t e di n e x c e l l e n ty i e l d su s i n g1 0e q u i v a l e n ts 0 4 2 丌i 0 2a sc a t a l y s ti nm e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) a t r o o mt e m p e r a t u r e i t sam i l d ，e f f i c i e n ta n de x c e l l e n tc h e m o s e l e c t i v em e t h o df o r d e p r o t e c t i o no f a c e t o n i d e s i s o p r o p y l i d e n ea c e t a l sc o u l da l s ob ee 珩c i e n t l ys e l e c t i v e l yd e p r o t e c t e db e t w e e n 4 0a n d9 0m i n u t e su s i n ga c i d i ci o n - e x c h a n g er e s i na sc a t a l y s ti nm e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) a t r o o mt e m p e r a t u r et og i v ec o r r e s p o n d i n gp r o d u c t si ng o o dt oe x c e l l e n ty i e l d s t h i s m e t h o dh a s 也ea d v a n t a g e so fh i g hs e l e c t i v i t y , s h o r tt i m ea n dh i g l ly i e l d ( 8 9 一9 6 ) k e y w o r d s ：i s o p r o p y l i d e n e ，s e l e c t i v e ，d e p r o t e c t i o n ，s 0 4 2 t i 0 2 ，i o n - e x c h a n g er e s i n 独创性声明 本人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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂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。 学位论文作者签名：事k 邑f 习 签字日期：矽口7 年，月，7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫鲞盘堂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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：三1 逆习 签字日期：3 一湃f 月，9 日 导师签名： 舷红 签字日期：勿。7 年月夕e t 前言 上j - _ 日i j 舌 在有机合成中，为了不使反应物分子中不需参加反应但又很敏感的基团受到 影响，要对敏感基团进行保护。基团保护的目的是保护可能发生反应而产生副产 物的基团，而要得到最终产品更为关键的如何能够有效地脱去保护的基团，要做 到这一点往往也是更为不易的。而要达到整个反应的高收率就要选择合适的脱保 护条件，因此研究保护基团的脱保护显得尤为重要【l 】。 在糖化学中，糖环上羟基的保护与脱保护是许多合成反应的重要步骤，羟基 的保护与脱保护已经发展成为一个热门话题。环状的缩酮和缩醛【2 1 、手性酮【3 】、 环状原酸酣4 1 、硅衍生物【5 】、环状碳酸酯【6 1 以及环状硼酸酯【7 】都是常用的羟基保护 基，它们常见于糖化学中的许多合成反应。其中，环状的异丙叉基缩酮基团应用 最为广泛，它容易引进，它在许多中性和碱性介质中稳定，而在温和的弱酸性条 件下容易水解，而且也不会引入新的手性中心，因此它被广泛地应用于糖、环醇 等化合物二醇的保护。 本文将以二异丙叉基化合物为反应底物，以固体酸s 0 4 2 - l r i 0 2 和离子交换树 脂为催化剂，研究了异丙叉基保护基的选择性脱保护反应。 第一章文献综述 第一章文献综述 环状的异丙叉基团是糖化学中应用较为广泛的保护基，它容易引进，它在许 多中性和碱性介质中稳定，而在温和的弱酸性条件下容易水解，而且也不会引入 新的手性中心，因此它被广泛地应用于糖、环醇等化合物二醇的保护。 1 1 异丙叉基缩酮的引入 自然界中戊糖、己糖有两种不同的结构，一种是多羟基醛的开链形式，另一 种是单糖分子中醛基和其它碳原子上羟基成环生成的产物半缩酮。环状结构与链 状结构可以相互转化，共同存在于同一体系中。为了得到开链结构的异丙叉缩酮 糖衍生物，在引入异丙叉基时，首先要进行的是醛基的保护或破坏，然后再引入 异丙叉基。生成的含多个异丙叉基的开链单糖保护物结构如图1 1 ： 2 4 h r = a c t s ，t b d m s 5 m 0 1 c b r 4 m e o h 。_ i _ _ _ _ _ - _ - - - - - - - _ - - - _ _ 。 r t ，6 h ，8 6 图1 1 4c b r 4 选择性脱除异丙叉基 1 2 4 酸性树脂催化剂 异丙叉基的脱除反应是一个在酸作用下的反应，强酸性离子交换树脂做作为 催化剂已有些文献进行了报道，h o 等【3 5 】报道了以d o w c x5 0 一w 阳离子交换树 脂为催化剂，水做溶剂，在7 0 c 时进行水解反应，可以得到极好的收率。1 9 9 4 8 第一章文献综述 年，p a r k 掣3 卅报道了用酸性树脂选择性水解端位异丙叉基的方法。他们以d o w e x 5 0 w - x 8 树脂为催化剂，在9 0 的甲醇水溶液中对甘露糖醇的端位异丙叉基进行 了选择性水解。2 0 0 1 年，r a v i k u m a r 等【3 7 1 报道了以强酸性树脂a m b e r l i t e 1 2 0 树 脂为催化剂，环己醇上二异丙叉基的选择性水解( 图1 1 5 ) 。 鼎篙等程爷 a r = b n b r = t s c r = t b d p s i d r = b z r = b n r = b n r 。= b n r = b z y i e l d 9 3 9 8 9 7 9 4 图1 钙离子交换树脂水解异丙叉基缩酮 离子交换树脂具有许多优点，优于传统的酸或碱催化剂。用水溶性酸做催化 剂时将遇到诸如设备腐蚀、副反应多以及环境污染等问题。使用离子交换树脂可 以避免这些问题。此外还可以大大简化分离操作，而且同一催化剂可以反复使用， 在某些情况下，甚至可就地蒸馏直接将产物蒸出。 1 2 5 固体超强酸催化剂 固体超强酸具有活性和选择性高、无腐蚀、低污染、与反应产物易分离、对 环境友好等特点，被广泛用于有机合成和石油炼制工业【3 8 】。 固体超强酸是比1 0 0 的硫酸还要强的酸，是由负载物( 或称促进剂) 和载体两 部分组成，早期固体超强酸的负载物主要是含卤素的化合物【3 9 1 。 1 9 7 9 年，h i n o 等m 】首先用s 0 4 2 为促进剂，合成了不含卤素的s 0 4 2 - m 。o v 型固 体超强酸，引起化学工作者极大关注。研究者发现，固体超强酸对烷烃异构化工 【4 、酰基化【4 2 】等酸催化反应具有优良的催化活性和选择性，并且具有很好的稳 定性和抗湿性能。后来，a r a r a 等【4 3 圳】又发现一些阴离子改性的z r 0 2 也是具有超 强酸性能，但其超强酸性远远低于- s 0 4 2 - z r 0 2 。有人【4 5 舶】曾以不同的硫源，如s 0 2 、 h 2 s 、c s 2 等引入硫，虽能得到超强酸，但反应活性仍较s 0 4 2 z r 0 2 差。 2 0 0 1 年，j i n 等【4 7 1s 0 4 2 t i 0 2 催化剂制备了芳烃族肟。研究认为催化剂表面的 s - - o 的强诱导作用增加了该路易斯酸的酸性，如果有水存在，在水的作用下会产 生布朗斯特酸性中心。并且，这两种酸性中心可以随时互相转变，因此可以增强 s 0 4 2 - t i 0 2 的酸性( 图1 1 6 ) 。 9 第一章文献综述 h 夕o , , , v o h h o , 0 h 兰哆 之h夕v 一t v i 咚吣沪 夕；之 图1 1 6s 0 4 2 竹i 0 2 催化剂 m u g g l i 等 4 s 】也比较了s 0 4 2 竹i 0 2 和德国d e g u s s a 公司的p 2 5 对庚烷、乙醇、乙 醛、甲苯的气相光催化降解活性，结果，有机物更容易覆盖在s 0 4 2 t i 0 2 催化剂 上，s 0 4 2 t i 0 2 比p 2 5 具有更好的活性，增加表面酸位的数目和强度是一条行之 有效的改进光催化氧化的新途径。 2 0 0 0 年，m 等【4 9 】以s 0 4 2 t 1 0 2 为催化剂，以c h 2 c h 为溶剂，脱去了二乙酰 基缩酮，收率在9 7 以上，合成路线如图1 1 7 ： t i 0 2 s 0 4 2 , h 2 0 c h 2 c 1 2 r c h ( o a c ) 2 r e f l u x , 5 ，- 1 o m i n r c h o h + c h 3 c o o h 图1 1 7s 0 4 2 f i 0 2 为催化脱去二乙酰基缩酮 受此启发，本论文拟采用s 0 4 2 t i 0 2 和酸性树脂催化剂水解脱去异丙叉基保 护基。首先，合成8 种二异丙叉基糖衍生物，1 , 2 ；5 。6 氧二异丙叉基弘d 呋喃葡 萄糖、3 苯甲酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基洳d 呋喃葡萄糖、3 乙酰基1 ，2 ；5 ，6 氧 二异丙叉基小d 呋喃葡萄糖、3 苄基一1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖、3 苯甲酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基弘d 呋喃阿洛糖、3 乙酰基1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉 基一a - d 呋喃阿洛糖、1 , 2 ；3 ，5 氧二异丙叉基一a - d 一木糖和s ，s 一二乙基一2 ，3 ：4 ，5 一 氧一二异丙叉基一a d - 木糖酸酯。然后以s 0 4 2 - f r i 0 2 和酸性树脂为催化剂，对上 述二异丙叉基糖衍生物的端位异丙叉基进行脱保护研究，并对相应产物进行结构 鉴定。 l o 第二章异丙叉基保护基的引入 第二章异丙叉基保护基的引入 糖环上脱去异丙叉基的反应也可以称为水解反应，本课题的目的是寻找一种 可以高选择性脱去糖环上异丙叉基的催化剂，为了验证该催化剂的广泛适用性， 合成出多种含有两个异丙叉基的糖衍生物。 2 1 实验部分 2 1 1 实验试剂 表2 1 主要原料及试剂 第二章异丙叉基保护基的引入 2 1 2 实验仪器 电子分析天平： 旋转蒸发器：r e 5 2 a 上海亚荣生化仪器厂 2 x z 2 型旋片真空泵：浙江黄岩求精真空泵厂 s h b 3 循环多用真空泵：郑州杜甫仪表厂 电动搅拌器：d 7 4 0 1 - 4 型天津市华兴科学仪器厂 集热式恒温加热磁力搅拌器：d f 1 0 1 s 巩义市英峪予华仪器厂 玻璃仪器：天津市北方仪器厂 2 1 3 实验内容 1 1 , 2 ；5 ，6 - 氧二异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖( 4 ) 取7 0 9 a d 葡萄糖( 1 ) 和1 4 0 0 m l 丙酮加入到2 0 0 0 m l 四口烧瓶中，冰水浴 冷却至5 以下，用恒压滴液漏斗滴入5 6 m l 浓硫酸( 9 5 9 8 ) ，在1 5 h 至2 h 滴加完成。t l c 检测反应进度。滴完后将水浴自然升温至2 0 c ，并保温。反应 液为乳白色。l 。5 h 后溶液变为微黄色。反应过程中，溶液颜色逐渐变深，在四小 时后变为浅黄色。5 “5 h 后反应停止，溶液变为橙黄色。 用恒压滴液漏斗滴加5 0 的氢氧化钠溶液中和硫酸，温度控制在5 下，中 和至p h = 4 ，加入过量n a - i c 0 3 ，至溶液p h = 7 。反应液静置过夜。将保护反应 液减压抽滤，得白色粉状滤渣和浅黄色滤液。将滤饼洗涤三次，每次用5 0 m l 丙 酮洗涤滤饼。在2 5 - - 4 5 问减压蒸馏滤液，将丙酮蒸出得黄色固体。加入1 5 0 m l 水和2 0 0 m l 二氯甲烷洗涤固体，磁力搅拌至少1 5 r a i n 后静置分层。取下层二氯 甲烷层，将上层水层再用二氯甲烷洗涤两次，每次用量1 0 0 m l 。将三次所得二 氯甲烷溶液合并，再用水洗涤两到三次，每次用量1 0 0 m l 。向二氯甲烷层加入 1 0 0 9 无水硫酸钠干燥，过夜。减压过滤，取滤液，并将其减压蒸馏，得微黄色 粉末状固体。干燥后称重5 3 6 8 9 ，收率5 3 1 。加入3 0 m l 石油醚( 6 0 - - - 9 0 ) 和 3 0 m l 乙酸乙酯，4 5 c j j i l 热回流至固体完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置 过夜，有晶体析出，过滤，滤饼用1 0 m l 石油醚洗涤，真空干燥得4 1 4 6 9 无色 针状晶体。薄层色谱( 1 1 l c ) 分析( 展开剂为环己烷一乙醚3 ：8 ( 体积比，下同) ， r f 值为0 6 1 ) ，m p 1 0 2 - 1 0 4 。c 。 2 3 苯甲酰基一1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基t ld 呋喃葡萄糖( 5 ) 7 0 9 ( 0 2 7 m 0 1 ) 化合物4 溶于6 0 0 m l p r i d i n e c h 2 c 1 2 ( 1 ：2 ) ，加入3 3 9 ( 0 0 2 7 m 0 1 ) d m a p ，逐滴加入3 4 2 m l ( o 3 m 0 1 ) b z c l ，2 5 搅拌反应1 h ，t l c 检测反应终 点( 展开剂为正丙醇石油醚1 ：l ，r f 值为：o 9 1 ) ；反应完成后，加入i o o m l m e o h ， 第二章异丙叉基保护基的引入 继续搅拌3 0 r a i n ：加入2 0 0 m l h 2 0 ，分液得有机层；旋蒸至无溶剂抽出；加入2 0 0 m l c h 2 c 1 2 ，用8 0 m l l n h 2 s 0 4 洗涤3 4 次，至无吡啶味：有机层加入5 0 9 无水n a 2 s 0 4 干燥，过滤，旋蒸，得无色透明粘稠液体，静置后得8 7 2 2 9 微黄色固体。 重结晶：l o g 化合物5 ，加入2 0 m l 石油醚( 6 0 - - 9 0 ) ，4 5 加热回流至固体 完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置过夜，有白色晶体析出，过滤，滤饼用 5 m l 石油醚洗涤，真空干燥得8 7 9 白色针状晶体。再次重结晶，得8 0 7 9 白色 晶体，1 1 1 p 6 7 - - , 6 8 c 。 3 3 乙酰基1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉基一a d 呋喃葡萄糖( 6 ) 0 2 9 d m a p 溶于2 4 m l 吡啶二氯甲烷( 1 ：1 ) ，加入3 1 2 9 化合物4 ，搅拌溶解； 逐滴加入0 6 1 2 9 ( 6 m m 0 1 ) 无水乙酸酐，2 0 反应4 - 6 h ，t l c 检测反应终点( 展开 剂为：乙酸乙酯石油醚1 ：2 ，r f 值为0 6 6 ) ；反应完成后，用2 0 m l 二氯甲烷稀 释溶液，用2 0 m l 蒸馏水洗涤3 次，再用1 0 9n a 2 s 0 4 干燥有机相；最后3 0 。c 旋 蒸得3 2 6 9 粘稠的油状液体。 重结晶：3 2 6 9 化合物6 ，加入8 m l 石油醚( 6 0 - , 9 0 ) 和8 m l 乙醚，4 5 加 热回流至固体完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置过夜，有晶体析出，过滤， 滤饼用5 m l 石油醚洗涤，真空干燥得2 4 9 9 无色块状晶体，m p 6 0 , - , 6 2 c 。 4 3 苄基一l ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基1 1 d 呋喃葡萄糖( 7 ) 1 o g ( 3 8 m m 0 1 ) 化合物4 溶于2 0 m l 无水乙腈，加入1 3 3 m l ( 1 1 5 m m 0 1 ) 氯化苄和1 0 7 9 ( 1 9 2 m m 0 1 ) 氢氧化钾，4 0 搅拌反应4 h ，t l c 检测反应终点( 展 开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为0 7 5 ) ；反应完成后，加入2 0 m l 甲醇稀释 反应体系，继续搅拌3 0 分钟后过滤，滤液减压蒸馏，得无色粘稠液体。加入2 0 m l 二氯甲烷后，用2 0 m l l n 硫酸溶液洗涤2 次，饱和氯化钠溶液洗涤一次，有机相 干燥后蒸馏得1 1 8 9 无色粘稠液体。 重结晶：1 1 8 9 化合物7 ，加入5 m l 石油醚( 6 0 - , 9 0 ) 和5 m l 乙醚，4 5 加 热回流至固体完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置过夜，有晶体析出，过滤， 滤饼用5 m l 石油醚洗涤，真空干燥得0 6 5 9 白色晶体，m p 1 2 7 , , , 1 2 9 ( 2 。 5 3 苯甲酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基q d 呋喃阿洛糖( 8 ) 5 6 9 l ，2 ；5 ，6 - 氧二异丙叉基a - d 一呋喃阿洛糖( 2 ) 溶于8 5 m l 吡啶c h 2 c h ( 1 ：2 ) ， 加入0 4 9 d m a p ，逐滴加入3 2 m l b z c i ，2 5 搅拌反应l h ，t l c 检测反应终点 ( 展开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为0 9 0 ) ；反应完成后加入1 5 m l m e o h ， 继续搅拌3 0 m i n ；加入3 5 m l h 2 0 ，分层得有机层，将其减压蒸馏至无溶剂抽出； 加入3 5 m lc h 2 c 1 2 ，用1 5 m l l n h 2 s 0 4 洗涤3 4 次，至无吡啶味；有机层加入5 0 9 无水n a 2 s 0 4 干燥，过滤，旋蒸，得无色透明粘稠液体，静置后得淡白色固体7 0 6 9 。 重结晶：7 0 6 9 化合物8 ，加入l o m l 石油醚( 6 0 - - 9 0 ) ，4 5 ( 2 加热回流至固体 第二章异丙叉基保护基的引入 完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置过夜，有白色晶体析出，过滤，滤饼用 5 m l 石油醚洗涤，真空干燥得4 6 8 9 白色晶体，m p 7 2 7 4 。c 。 6 3 乙酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基q d 呋喃阿洛糖( 9 ) 0 1 9 d m a p 溶于8 m l 吡啶二氯甲烷( 1 ：1 ) ，加入1 0 4 9 化合物2 ，搅拌溶解； 逐滴加入0 3 0 9 ( 2 m m 0 1 ) 无水乙酸酐，2 0 反应4 - 6 h ，t l c 检测反应终点( 展开剂 为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为0 6 7 ) ；反应完成后，用1 0 m l 二氯甲烷稀释溶 液，用1 0 m l 蒸馏水洗涤3 次，再用1 0 9 无水n a 2 s 0 4 干燥有机相；最后3 0 旋 蒸得1 1 1 9 粘稠的油状液体。 重结晶：1 1 l g 化合物9 中，加入5 m l 石油醚( 6 旧o ) 和5 m l 乙醚，4 5 加热回流至固体完全溶解，自然冷却后，放于冰箱中静置过夜，有白色晶体析出， 过滤，滤饼用5 m l 石油醚洗涤，真空干燥得o 7 8 白色粉状晶体，m p ：7 4 , - 7 6 c 。 7 1 , 2 ；3 ，5 一氧二异丙叉基q - d 木糖( 1o ) 1 2 5 9 d 木糖溶于2 0 0 m l 干燥丙酮，加入2 8 9 无水c u s 0 4 ，冷却至0 ，搅 拌逐滴加入5 m l 9 6 浓h 2 s 0 4 ，滴加完后，保温2 0 m i n 后升温至2 0 ，反应3 h ， t l c 检测反应终点( 展开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 为0 9 2 ) ；反应完成后，用 5 0 n a o h 溶液中和至p h = 7 ，过滤，滤液于旋转蒸发仪中减压蒸馏，得微黄色 固体。以乙酸乙酯石油醚重结晶后，得0 5 9 9 白色针状晶体，m p 4 0 , - 4 2 c 。 8 s ，s7 二乙基- 2 ，3 ；4 ，5 氧二异丙叉基q - d 木糖酸酯( 11 ) 1 0 9 d 木糖溶于2 0 m l 浓盐酸中并降温至0 c ，将8 m l 冷的乙硫醇加入其中 并在该温度下反应1 5 m i n 。t l c 检测反应进度，然后在室温下继续反应直至反应 液不再分层。用碳酸铅中和反应液，过滤除去无机盐，滤液用丙酮提取，将提取 液过滤后浓缩，即可得s ，s7 二乙基缩醛衍生物的丙酮溶液。 将浓缩物转入2 0 0 m l 四口烧瓶，补加1 0 0 m l 无水丙酮。冰水浴冷却至5 以下，用恒压滴液漏斗滴入6 5 m l 浓硫酸( 9 5 9 8 ) ，滴加完成后将水浴自然 升温至2 0 ，保温反应5 “5 h t l c 检测反应进度。反应完成后，冰盐浴降温至 5 以下，用恒压滴液漏斗滴加5 0 的氢氧化钠溶液中和硫酸，温度控制在5 以下，中和至p h = 4 ：加入过量n a h c 0 3 ，至中和至溶液p h - - 7 。反应液静置过 夜。将保护反应液减压抽滤，得白色粉状滤渣和浅黄色滤液。将滤饼洗涤三次， 每次用1 0 m l 丙酮洗涤滤饼。在2 5 4 5 间减压蒸馏滤液，将丙酮蒸出得黄色固 体。加入l o o m l 水和5 0 r a l 二氯甲烷洗涤固体，磁力搅拌至少1 5 m i n 后静置分 层。取下层二氯甲烷层，将上层水层再用二氯甲烷洗涤两次，每次用量5 0 m l 。 将三次所得二氯甲烷溶液合并，再用水洗涤两到三次，每次用量5 0 m l 。向二氯 甲烷层加入2 0 9 无水硫酸钠干燥，过夜。减压过滤，取滤液，并将其减压蒸馏， 得微黄色粉末状固体，干燥后称重5 3 7 9 。 1 4 第二章异丙叉基保护基的引入 重结晶：5 3 7 9 产物加入8 m l 无水乙醚，加热回流，至固体全部溶解，静置 自然冷却，有白色晶体析出，过滤后干燥得白色晶体3 8 5 9 ，m p 7 5 7 8 c 。 2 2 结果与讨论 本实验选择了单糖中应用最为广泛的d 葡萄糖( 1 ) 、1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉基 a - d - 呋喃阿洛糖( 2 ) 和d 木糖( 3 ) 为原料，合成了8 种含有两个异丙叉基的 呋喃糖衍生物4 1 1 ，合成路线如图2 1 所示： 3 o h c h 3 c h 2 s h 硷 i 6 r = a c 7r = b n 3l o 飞半 图a 1二异丙叉基糖衍生物的合成 原料1 与丙酮反应生产1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉基一a d 呋喃葡萄糖( 4 ) ，然后在 4 的c 一3 羟基上引入苯甲酰基( b z ) 、乙酰基( a c ) 、苄基( b n ) ，分别得到化合物 5 - 7 。原料2 上c - 3 羟基可引入苯甲酰基和乙酰基得到化合物8 和9 。原料3 可 既直接与丙酮反应生成二异丙叉基衍生物1 0 ，又可以先生成s ，s 二乙基缩醛 衍生物，再异丙叉基保护得到化合物1 1 。所得产物收率及熔点如表2 - 2 所示： 第二章异丙叉基保护基的引入 由于本课题旨在研究t i 0 2 s 0 4 2 。催化剂催化水解反应的规律，为了获得准确 的实验数据，实验中采用了重结晶的方法得了到高纯度的底物。产物在t l c 显 示为单点、熔程小于3 。c 。从表3 - 1 可以看出，重结晶法虽然降低了化合物4 1 0 的收率，但保证了产物的纯度，熔点皆与文献值相符。 2 3 本章小结 本章中，合成了8 种二异丙叉基单糖衍生物4 1 1 ：1 ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基 一q d - 呋喃葡萄糖( 4 ) 、3 一苯甲酰基一1 ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基一q 一胪呋喃葡萄糖 ( 5 ) 、3 一乙酰基一1 ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基一a d _ 呋喃葡萄糖( 8 ) 、3 一苄基一1 ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基一a d - 呋喃葡萄糖( 7 ) 、3 一苯甲酰基一l ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基一 q d - 呋喃阿洛糖( 8 ) 、3 一乙酰基一1 ，2 ：5 ，6 一氧一二异丙叉基一q d - 呋喃阿洛糖( 9 ) 、 1 ，2 ：3 ，5 一氧一二异丙叉基一a d 一木糖( 1 0 ) 、s ，s7 一二乙基一2 ，3 ：4 ，5 一氧一二异丙叉 基一q d - 木糖酸酯( 1 1 ) 。对以上二异丙叉基单糖衍生物的纯化采用了二次重结晶 的方法，重结晶后的产物熔程短，熔点与文献值相符。 1 6 第三章s 0 4 2 t i 0 2 催化下的异丙叉基团的选择性脱保护研究 第三章s 0 4 2 t i 0 2 催化下的异丙叉基团的选择性脱保护研究 f 1 4 0 年代以来，人们就在不断地寻找可以替代液体酸的固体酸，而近年来， 固体超强酸更是成为热门研究对象。固体酸克服了液体酸的确定，具有容易与液 相反应体系分离、不腐蚀设备、产物与催化剂分离容易、选择性高等优点。随着 人们对固体酸研究的日渐深入，固体酸超前酸也越来越多地应用于有机合成反 应。靳通收【5 0 】等人综述了s 0 4 2 m 。o v 型固体超强酸在有机合成中的应用。j a i l l 4 7 j 等人更是将s 0 4 2 t i 0 2 催化剂应用于二乙酸酯的脱保护，反应收率在9 6 以上， 反应式如下图3 1 ： t i 0 2 s o ? - , h 2 0 c h 2 c i ， r c h ( o a c ) 2 一一：- ：- 一- r c h o h + c h 3 c o o h r e f l u x 图3 1 s 0 4 2 t i 0 2 为催化脱去- - 7 , 酰基缩酮 既然s 0 4 2 - t i 0 2 能断开c 0 键，那它也能断脱去异丙叉基，本章以s 0 4 2 t i 0 2 为催化剂，研究了它催化脱去糖环上异丙叉基的反应。 3 1 实验部分 3 1 1 实验试剂 表3 1 主要原料及试剂 1 7 第三章s 0 4 2 - t 1 0 2 催化下的异丙叉基团的选择性脱保护研究 3 。1 2 实验仪器 旋转蒸发器：r e 5 2 a 上海亚荣生化仪器厂 核磁共振仪( 氢谱) ：b r u k e r a c p 3 0 0 m h z ，化学位移以p p m 表示，偶合常数 以h z 表示 液相色谱仪：a g i l e n tl1 0 0 安捷伦科技有限公司 u v 2 3 0 n m ，甲醇水8 5 ：1 5 玻璃仪器：天津市北方仪器厂 电动搅拌器：d 7 4 0 1 - 4 型天津市华兴科学仪器厂 集热式恒温加热磁力搅拌器：d f 1 0 1 s 巩义市英峪予华仪器厂 离心机：m o d e l 0 4 0 6 1 上海手术器械厂 2 x z 2 型旋片真空泵：浙江黄岩求精真空泵厂 s h b 一3 循环多用真空泵：郑州杜甫仪表厂 架盘药物天平：型号h c t p l l b 5 北京医用天平厂 3 1 3 实验内容 1 催化剂的制备 2 0 9 锐钛型纳米级t i 0 2 于2 0 0 m l l n h 2 s 0 4 中浸泡4 8 h ；过滤，滤饼用蒸馏水 冲洗至中性；滤饼放于真空干燥箱中于1 0 0 干燥1 0 h 得白色块状固体，在马沸 炉中以5 0 0 c 焙烧3 h ，自然冷却后得白色粉末。久置粉末颜色变深。 2 1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉基q d 呋喃葡萄糖( 4 ) 的水解 1 0 9 化合物4 溶于1 0 m l m e o h - h 2 0 ( 9 ：1 ) 溶液，加入1 0 9 s 0 4 2 - f f i 0 2 催化剂， 2 5 。c 搅拌反应2 0 h ，t l c 监测反应终点( 展开剂为乙酸乙酯石油醚1 ：2 ，r f 值为 0 5 2 ) ；反应完成后，慢速滤纸过滤，滤液于1 4 0 0 r m i n 离心3 0m i n ，取上层清液 1 8 第三章s 0 4 2 - t i 0 2 催化下的异丙叉基团的选择性脱保护研究 减压蒸馏，得白色固体粉末。柱色谱分离后，得到无色油状物，真空干燥后得无 色晶体，为1 ，2 氧异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖，m p ：1 6 0 - , 1 6 2 。1 h - n m r ( 3 0 0 h z ， d 2 0 ) ：6 h1 2 4 7 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；1 , 3 1 6 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；3 4 6 - - 3 5 6 ( m ，i h ，c h - 6 ) ； 3 6 3 3 6 8 ( m ，h ，c h 6 ) ；3 7 3 3 7 9 ( m ，1 h ，c h 一5 ) ；3 9 2 3 。9 6 ( d d ，j - - - 3 0 ， p 3 0 ，1 h ，c h - 4 ) ：4 1 7 , - 4 1 8 ( d ，j = 2 8 ，1 h ，c h 3 ) ；4 5 5 - - 4 5 6 ( d ，j - - 3 2 ， 1 h ，c h 2 ) ：5 8 0 5 8 8 ( d ，j = 2 7 ，1 h ，c h 1 ) 。 3 3 苯甲酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基。a - d 呋哺葡萄糖( 5 ) 的水解 1 o g 化合物5 溶于1 0 m l m e o h h 2 0 溶液，加入1 0 9 s o a 2 t i 0 2 催化剂，2 5 反应1 5 h ，t l c 监测反应进度( 展开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为0 2 8 ) ； 反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，清液加入1 0 m l c h c l 3 ；得无色有机相，加 入l o g 无水n a 2 s 0 4 ，静置过夜，过滤后旋蒸，得无色粘稠液体，真空干燥后得 0 7 9 9 无色固体，为3 苯甲酰基1 ，2 氧异丙叉基仅d 呋喃葡萄糖，1 1 1 p ：1 9 4 - , - 1 9 8 。1 h - n m r ( 5 0 0 h z ，c d 3 c 1 ) ：6 i l1 3 4 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；1 5 5 ( s ，3 h ，c h 3 ) ； 2 6 4 ( b r ，1 h ，- o h ) ：3 7 3 - - 3 7 8 ( m ，2 h ，c h 一6 ) ：3 8 5 , - - 3 8 9 ( m ，1 h ，c h 5 ) ； 4 2 8 4 3 1 ( m ，1 h ，c h - 4 ) ；4 7 1 , - 4 7 2 ( m ，1 h ，c h 3 ) ：5 5 2 5 5 3 ( m ，1 h ， c h 一2 ) ；6 0 0 ( d ，j - - - 1 4 ，1 h ，c h 1 ) ；7 4 5 7 4 8 ( m ，2 h ，a r - h ) ；7 5 9 - 7 6 3 ( m ， l h ，a r - h ) ：8 0 4 ( m ，2 h ，a r h ) 。 4 3 乙酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖( 6 ) 的水解 1 0 9 化合物6 溶于1 0 m l m e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) 溶液，加入1 0 9 s 0 4 2 - t i 0 2 催化剂， 2 5 搅拌反应1 3 h ，t l c 监测反应终点( 展开剂为乙酸乙酯甲醇4 ：1 ，p f 值为 0 9 1 ) ；反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，清液加入1 0 m l c h c l 3 ；得无色有机 相，加入1 0 9 无水n a 2 s 0 4 ，静置过夜，过滤后旋蒸，得无色粘稠液体。真空干 燥后得无色固体，为1 ，2 氧异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖，m p 1 6 0 1 6 2 c 。1 h - n m r ( 3 0 0 h z ，i ) 2 0 ) ：6 h1 2 4 7 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；1 3 1 6 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；3 4 6 - - 3 5 6 ( m ， i h ，c h - 6 ) ：3 6 3 - 3 6 8 ( m ，h ，c h - 6 ) ；3 7 3 3 7 9 ( m ，1 h ，c h 5 ) ：3 9 2 3 9 6 ( d d ，j - - 3 0 ，j - - 3 0 ，1 h ，c h 4 ) ；4 1 7 4 1 8 ( d ，j - 2 8 ，l h ，c h 3 ) ：4 5 5 4 5 6 ( d ，卢3 2 ，1 h ，c h 2 ) ：5 8 6 - 5 8 8 ( d ，j - - 2 7 ，l h ，c h 1 ) 。 5 3 苄基1 ，2 ；5 ，6 一氧二异丙叉基a - d 呋喃葡萄糖( 7 ) 的水解 1 0 9 化合物7 溶于1 0 m l m e o h - n 2 0 溶液，加入1 0 9 s 0 4 2 爪0 2 催化剂，2 5 反应1 3 h ，t l c 监测反应进度( 展开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为0 2 8 ) ； 反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，清液加入l o m l c h c l 3 ；得无色有机相，加 入1 0 9 无水n a 2 s 0 4 ，静置过夜，过滤后旋蒸，得无色粘稠液体，真空干燥后得 0 7 9 9 无色固体，为3 一苄基1 。2 氧异丙叉基弘d - 呋喃葡萄糖，m p 1 4 6 - - - 1 4 7 c 。 6 1 , 2 ；5 ，6 氧二异丙叉基g td 呋喃阿洛糖( 2 ) 的水解 1 9 第三章s 0 4 2 - t 1 0 2 催化下的异丙叉基团的选择性脱保护研究 1 5 9 化合物2 溶于1 5 m l m e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) 溶液，加入0 5 9 s 0 4 2 t i 0 2 催化剂， 2 5 c 搅拌反应1 7 1 1 ，t l c 监测反应终点( 展开剂为正丙醇石油醚l ：l ，r f 值为o 5 2 ) ； 反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，取上层清液减压蒸馏，得白色固体粉末。柱 色谱分离后，得到无色油状物，真空干燥后得无色晶体，为1 ，2 氧异丙叉基a - d 呋喃阿洛糖，m p 1 2 0 - - - 1 2 2 1 2 。1 h - n m r ( 3 0 0 h z ，d 2 0 ) ：6 h1 2 0 ( s ，3 h ，c h 3 ) ； 1 3 9 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；3 4 2 3 5 7 ( m ，2 h ，c h - 6 ，c h - 6 ) ；3 7 7 - 3 8 3 ( m ，2 h ， c h 5 ，c h _ 4 ) ；4 0 0 - 4 0 5 ( d d ，j = 5 3 ，j = 5 3 ，1 h ，c h 3 ) ；4 5 3 - 4 5 6 ( m ，1 h ， c h 2 ) ：5 6 7 5 6 9 ( d ，j = 3 7 ，i h ，c h 1 ) 。 7 3 苯甲酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基一a d - 呋喃阿洛糖( 8 ) 的水解 1 o g 化合物8 溶于1 0 m l m e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) 溶液，加入1 0 9s 0 4 2 t i 0 2 催化 剂，2 5 反应1 5 h ，t l c 监测反应进度( 展开剂为乙酸乙酯石油醚l ：2 ，r f 值为 0 2 9 ) ；反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，清液加入1 0 m l c h c l 3 ；得无色有机 相，加入1 0 9 无水n a 2 s 0 4 ，静置过夜，过滤后旋蒸，得无色粉末状固体，为3 苯甲酰基1 ，2 氧异丙叉基a - d 呋喃阿洛糖，m p 1 0 0 1 0 1 。 8 3 乙酰基1 ，2 ；5 ，6 氧二异丙叉基a d 一呋喃阿洛糖( 9 ) 的水解 1 o g 化合物9 溶于1 0 m l m e o h h 2 0 ( 9 ：1 ) 溶液，加入1 o gs 0 4 2 t i 0 2 催化 剂，2 5 c 搅拌反应1 5 h ，t l c 监测反应终点( 展开剂为乙酸乙酯甲醇4 ：1 ，p f 值 为0 9 0 ) ；反应完成后，慢速滤纸过滤，离心，清液加入1 0 m l c h c l 3 ；得无色有 机相，加入1 0 9 无水n a 2 s 0 4 ，静置过夜，过滤后旋蒸，得针状晶体，为l ，2 氧 异丙叉基a - d 。呋喃阿洛糖，m p 1 2 0 - - 1 2 2 ( 2 。1 h - n m r ( 3 0 0 h z ，d 2 0 ) ：6 h1 2 0 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；1 3 9 ( s ，3 h ，c h 3 ) ；3 4 2 3 5 7 ( m ，2 h ，c h - 6 ，