（有机化学专业论文）高立体选择性合成贫电子环丙烷及二氢呋喃衍生物.pdf

l ：海人学顺。l 学位论文 摘要 本论文研究了一系列新型多取代的贫电子环丙烷衍生物及二氢呋喃类衍生 物的高立体选择性合成。论文主要完成了以下几部分工作： 第一部分 溴化噻吩甲酰基甲基三苯基钟( 1 ) 与2 , 2 之：甲基5 取代苯甲叉基一1 ，3 一二氧六 坏4 ，6 ，二酮犯) 在碳酸钾、少量水和溶剂四氢呋喃中室温反应，当2 a 2 d 芳环上 无取代基、取代基为弱推电子基以及吸电子基时( x = 4 c h 3 ，h ，4 - c 1 ，4 - n 0 2 ) 均得 到环丙烷衍生物顺式。1 - 噻吩甲酰基一2 一芳基- 6 ，6 一二甲基一5 ，7 - 二氧螺环 2 ，5 】_ 4 ，8 - 辛 二酮( 3 a - 3 d ) ，当化合物2 e 一2 f 芳环上取代基为强推电子基i x = 4 一( c h 3 ) z n ，4 - c h 3 0 】 时，直接高立体选择性地得到反式- p - 噻吩甲酰基y - 芳基- y 一丁酸内酯( 5 e 一5 1 ) 。 溴化噻吩甲酰基甲基三苯基钟( 1 ) 在二水合氟化钾存在下，以氯仿为溶剂， 室温下与芳甲叉基丙二腈( 6 ) 反应，高立体选择性的合成了反1 一噻吩甲酰基- 2 一 取代苯基一3 ，3 二腈环丙烷( 7 ) 。 产物结构经i r ，1 hn m r ，”cn m r ，m s 及元素分析予以确定。上述反应立 体选择性高、条件温和、操作简便、得率高。 第二部分 溴化噻吩甲酰基甲基三苯基绅( 1 ) 与3 取代苯甲叉基- 2 ，4 - 戊二酮( 8 ) 以苯为 溶剂，在碳酸钾存在下反应1 2 小时，高立体选择性地生成2 噻吩甲酰基一3 一芳 基4 一乙酰基5 甲基反2 ，3 二氢呋哺( 9 ) ，产物结构经i r ，1 hn m r ，”cn m r ，m s 及元素分析予以确定。并进一步研究了溶剂对反应的影响，同时对反应机理作 了讨论。 v 海人学i ：学位论文 第三部分 探索了贫电子环丙烷衍生物与氮亲核试剂的反应。芳胺1 0 与贫电子环丙烷 衍生物顺式1 乙酰基，2 一芳基6 ，6 二甲基一5 ，7 一二氧螺环 2 ，5 】一4 ，8 _ 辛二酮( 1 1 ) 在二 氯甲烷中室温反应，用二氯甲烷石油醚重结晶纯化，得到产物2 , 2 一二甲基一5 一( 2 一 氧代丙基) 1 ，3 二氧六环一4 ，6 二酮( 1 2 ) ，反应机理尚未清楚。 关键词：贫电子环丙烷高立体选择性合成二氢呋喃 胂叶立德 v l 海人学 l j i f 一卜学位论文 a b s t r a c t h i g hs t e r e o s e l e c t i v es y n t h e s i so fas e r i e so fe l e c t r o n d e f i c i e n tc y c l o p r o p a n e d e r i v a t i v e sa n d d i h y d r o f u r a n d e r i v a t i v e sw e r e r e p o r t e d a n dt h er e a c t i o no f e l e c t r o n d e f i c i e n tc y c l o p r o p a n e sw i t ha n i l i n e sw a sa l s os t u d i e di nt h i sp a p e r p a r to n e i nt h i s p a r t ，t w om e t h o d sf o rs y n t h e s i z i n gc y c l o p r o p a n e d e r i v a t i v e sw e r e d e s c r i b e d t h i e n o y l m e t h y l t r i p h e n y l a r s o n i u mb r o m i d e ( 1 ) i nt e t r a h y d r o f u r a n ( t h f ) r e a c t e dw i t h 2 , 2 一d i m e t h y l - 5 一s u b s t i t u t e d b e n z a l 一1 ，3 一d i o x a 4 ，6 d i o n e s ( 2 ) i n t h e p r e s e n c eo fp o t a s s i u mc a r b o n a t ea n dt r a c eo fw a t e ra tr o o mt e m p e r a t u r et og i v e 7 - b u t y r o l a c t o n e so r1 , 2 一c i s c y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e s w h e nt h es u b s t i t u e n to nt h e a r y lr i n go fc o m p o u n d ( 2 e 一2 f ) i sas t r o n ge l e c t r o n d o n a t i n gg r o u p x = 4 一( c h s ) 2 n ， 4 - c h = ；o ，t h e r e a c t i o n g a v e r i s e t o t h e p r o d u c t o f t r a i l s - i i ；一t h i e n o y l - y a r y t y b u t y r o l a c t o n e s ( 5 e 一5 0d i r e c t l yw i t hh i g hs t e r e o s e i e c t i v i t y h o w e v e r , 1 , 2 一c i s c y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e so a - 3 d ) w e r ef o r m e dw h e nt h e r ei sn o s u b s t i t u e n to ht h e a r y lr i n g o f c o m p o u n d 2o rt h es u b s t i t u e n ti sa n e l e c t r o n w i t h d r a w i n go rw e a ke l e c t r o n d o n a t i n gg r o u p ( z a - 2 d ) ( x = 4 - c h 3 ，h ，4 - c 1 ， 4 n o e ) t h i e n o y l m e t h y l t r i p h e n y l a r s o n i u mb r o m i d e ( 1 ) i n c h l o r o f o r mr e a c t e dw i t h a r y l i d e n e m a l o n i t r i l e ( 6 ) i nt h ep r e s e n c eo fk f 2 t t 2 0a t r o o mt e m p e r a t u r et og i v e t r a n s - l t h i e n o y l - 2 a r y l 一3 ，3 - d i c y a o c y c l o p r o p a n e ( 7 ) i ne x c e l l e n ty i e l d sw i t hh i g h s t e r e o s e l e c t i v i t y t h es t r u c t u r eo fp r o d u c t7w a s c o n f i r m e db ym e a n so fi r ，。hn m r ， m sa n de l e m e n t a la n a l y s i s p a r t t w o a r o m a t i ca l d e h y d e sr e a c t e dw i t ha c e t y la c e t o n ei na n h y d r o u sb e n z e n ei nt h e v l i p r e s e n c eo fp i p e r i d i n ea n dg l a c i a la c e t i ca c i dt og i v e3 - a r y l i d e n e - 2 ，4 。p e n t a d i o n e ( 8 ) 一 t r a n s 一2 ，3 d i h y d r o f u r a n s 9w a ss y n t h e s i z e dw i t hh i g hs t e r e o s e l e c t i v i t yb yt h e r e a c t i o n o f t h i e n o y l m e c h y l t r i p h e n y l a r s o n i u m b r o m i d e ( 1 ) w i t h 3 - a r y l i d e n e p e n t a - 2 ，4 一d i o n e ( 8 ) i n t h ep r e s e n c eo fk 2 c 0 3i nb e n z e n ea tc e r t a i n t e m p e r a t u r e t h es t r u c t u r eo fp r o d u c t9w a sc h a r a c t e r i z e db ym e a n s o fi r ，1 hn m r ，m sa n d e l e m e n t a la n a l y s i s p a r tt h r e e t h er e a c t i o no f1 , 2 c i s c y c l o p r o p a n ed e r i v a t i v e sw i t hn i t r o g e nc o n t a i n i n g n u c l e o p h i l e w a st e s t e di n t h i s p a r t a t r o o m t e m p e r a t u r e ，c i s l l 一 a c e t y l 2 ，a r y l 6 ，6 d i m e t h y l 一5 ，7 一d i o x a s p i r o 2 ，5 _ 4 ，8 一o c t a d i o n e s ( 1 0 ) r e a c t e d w i t h a n i l i n e s1 1i nd i c h l o r o m e t h a n et og i v ea l lu n e x p e c t e dc o m p o u n d1 2 t h es t r u c t u r eo f 1 2w a sc o n f i r m e dt ob e2 , 2 d i m e t h y l 一5 一( 2 - o x o p r o p y l ) 一l ，3 一d i o x a n e 4 ，6 一d i o n eb yt h e m e a n so f i r ，1 h n m ra n d m s k e y w o r d s ： c y c l o r o p r o p a n e ，h i g h s t e r e o s e l e c t i v e s y n t h e s i s ， d i h y d r o f u r a n ，a r s o n i u my l i d e v i l l 7 h 人学碳l 学位论文 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 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发 表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的 任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：蛰：谴鲢日期：碰乏哆 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留论文及送交论文复印件，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。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：盈迪起：导师签名：f 盔兰塑日期：2 堕! ：! ! n 向：人学 i | ； l j 学位论文 第一部分贫电子环丙烷衍生物的合成 第一章前言 小环化合物化学在有机化学理论和合成应用上占有十分重要的地位，尤其是 坏丙烷化合物由于其特殊的张力结构，能进行多种类型的反应。环丙烷中的c c 单键和烯烃中的c = c 双键在化学反应过程中具有相似性。由于其结构的特殊性 导致化学性质的特殊性，可发生还原反应【”、氧化反应旺重排反应 3 1 、亲电 反应5 1 等一系列的反应。 环丙烷结构广泛存在于天然化含物中，且大多都具有一定的生物活性。如f 6 j h 3 也。舞删 ( 十) t r a n s - c h r y s a n t h e m i ca c i d 抗虫作用 ” n c h o ，0 h 1 - a m i n o c y c l o p r o p a n e c a r b o x y l i ca c i d 已烯前体 0 处飞心忒越忒飞a 人。 h f r ，9 0 0 8 4 8 抗菌作用 心飞越蔗越胁只。 u 1 0 6 3 0 5 、 许多化学家在药物设计时，常常采用环丙烷结构取代异丙基而得到满意的结 0 r 海人学硕，i j 学位论文 果。到曰阿为止，已有2 0 0 多个含有环丙烷结构的药物上市。如” s 父嘲。9 c 。舳a 确# v 5 c o o hl 厂舳弋p h 抗菌素 兴奋剂 、一 抗艾滋病 抗心律失常 币是由于坏丙烷结构具有重要的应用价值，在过去的三十多年中，合成含有 j 不丙烷结构的化合物已成为有机合成的一个热点，在环丙烷化学的研究中产生 了诤多新的台成方法i l o - 6 1 ： m e 2 n o 譬，o n m e 2 厂弋 n b ，o 丫r 叫百爵丫俘叫 2 ! ：塑查兰竺：! 兰丝笙塞 弋八： c 0 2 e t h 2 r h ( o a c ) , , , r e f l u x p h m e 7 4 l - - 一t 3 1 v i e v 协n 。k 詈 + 9 5 + n 0 2 5 n 0 2 mc。zc、二多；g：j：，、诊c。：m：。!t!hein!i21：0耋。c爹lh m【e。2c、热 宇。：mo z c v 人抄、矿c o ：m e _ 磊品磊2 c 舍纱岔 o ：m ，i a + o ， m e 0 2 c c 0 2 m e 坠：坚! 旦望。 r e f l u 5 3 6 9 6 e e m 但是以上反应绝大多数反应条件苛刻，且许多反应立体选择性差，往往产 3 昏答n 海人学碗】学位论文 生顺反异构混合物，造成产物不易分离。 据丁维钰等报导【1 7 l ，利用钟盐与贫电子烯烃在碱存在下反应，可以高立体 选择性地合成顺一l ，2 二氢多取代贫电子环丙烷衡生物。此反应具有条件温和， 得率高，立体选择性好等特点。 本研究工作的一部分是利用上述方法，进一步拓展多取代贫电子环丙烷化 学。用溴化噻吩甲酰基甲基三苯基钟( 1 ) 在k 2 c 0 3 存在下，以t h f 为溶剂，室 温下与2 , 2 二甲基一5 取代苯甲叉基1 ，3 一二氧六环，4 ，6 一二酮( 2 ) 反应得到了顺一1 一噻 吩甲酰基一2 取代苯基一6 ，6 二甲基一5 ，7 - 二氧螺环【2 ，5 一4 ，8 辛二酮( 3 ) ；在k f 2 h z o 存在下，以c h c l 3 为溶剂，室温下与芳甲叉基丙二腈( 6 ) 反应，高立体选择性合 成了反一1 - 噻吩甲酰基2 取代苯基。3 ，3 一二腈环丙烷( 7 ) 。 4 海人学顺1 学位论文 第二章顺1 噻吩甲酰基2 取代 苯基- 6 ，6 一二甲基- 5 ，7 - 二氧螺环 2 ，5 】4 ，8 - 辛二酮的合成 2 1 前言 顺1 一噻吩甲酰基一2 一取代苯基6 ，6 - 二甲基一5 ，7 - 二氧螺环 2 ，5 4 ，8 一辛二酮 3 a 3 d 是本部分重点研究的合成目标产物，当化合物2 e 2 f 芳环上取代基为强推 电子基【x = 4 一( c h 3 ) z n , 4 - c h 3 0 时，直接高立体选择性地合成反式一p - 噻吩甲酰基 、y 芳基y 一丁酸内n ( s e 一5 d 。本章的工作主要就是对此方法所得到的产物进行全 面的分析和鉴定，探明反应的机理，寻找合适的反应条件，为进一步完善和优 化反应打下基础。 2 2 反应过程 1 0 5r e t o o l ( 0 5 4g ) 的溴化噻吩甲酰基甲基三苯基绅( 1 ) 和1m m o l 的2 , 2 二甲 基5 取代苯甲叉基1 ，3 一二氧六环一4 ，6 二酮( 2 ) 在碳酸钾、少量水和溶剂四氢呋哺 中室温下搅拌。用薄层色谱( 1 r i c ) 跟踪反应进程，当原料消失后继续搅拌l 小时 停止反应。滤去不溶物，减压抽去溶剂，再用硅胶柱层析纯化f 用石油醚：乙酸乙 酯= 4 ：l 淋洗) 。当2 a 2 d 芳环上无取代基或取代基为弱推电子基，吸电子基时 ( x = 4 c h 3 ，h ，4 - c 1 ，4 - n 0 2 ) ，得到产物3 a - 3 d ，并回收三苯基胂。通过1 hn m r ， ”cn m r ，m s ，1 r 和元素分析，证明3 为顺1 噻吩甲酰基2 。取代苯基一6 ，6 一二 234 abc d a t = 4 - n 0 2 c 6 地，4 一c 1 c 6 h 4 ，c 6 h 5 ，4 - c h 3 c 6 h 4 s c h e m e2 1 o卢。犷酵 盟晒 节 彳。 环 。研 螺 夕辩一 墨 旺 鲞 。舢 甲 卟 潍凡学顺：n 学位论丈 第二章顺1 噻吩甲酰基2 取代 苯基6 ，6 二甲基- 5 ，7 二氧螺环【2 ，5 】- 4 ，8 - 辛二酮的合成 2 1 前言 顺1 噻吩甲酰基2 取代苯基6 ，6 - 二甲基一5 ，7 - 二氧螺环 2 ，5 4 ，8 一辛二酮 3 a 3 d 是本部分重点研究的合成目标产物，当化合物2 e 2 f 芳环上取代基为强推 电子基【x = 4 ( o r - i s ) 2 n ，4 - c h 3 0 1 寸，直接高立体选择性地合成反式一p 一噻吩甲酰基 吖芳基y 丁酸内酯( 5 e s f ) 。本章的工作主要就是对此方法所得到的产物进行全 面的分析和鉴定，探明反应的机理，寻找合适的反应条件为进一步完善和优 化反应打下基础。 2 2 反应过程 1 0 5r e t o o l ( 0 。5 4g ) 的溴化噻吩甲酰基甲基三苯基姊( 1 ) 和im m o l 的2 ，2 一二甲 基一5 取代苯甲叉基1 ，3 二氧六环4 ，6 - 二酮( 2 ) 在碳酸钾、少量水和溶剂四氢呋喃 中室温1 搅拌。用薄层色谱( c 1 跟踪反应进程，当原料消失后继续搅拌1 小时 停止反应。滤去不溶物，减压抽去溶剂，再用硅胶柱层析纯化佣石油醚：乙酸乙 酯= 4 ：1 淋洗 。当2 a 2 d 芳环上无取代基或取代基为弱推电子基，吸电子基时 ( x = 4 c h 3 ，h ，4 - c l ，4 - n 0 2 ) ，得到产物3 a - 3 d ，并回收三苯基胂。通过1 hn m r ， ”cn m r m s ，i r 和元素分析，证明3 为顺一1 一噻吩甲酰基一2 一取代苯基一6 , 6 一二 甲基一5 ，7 二氧螺环【2 ，5 _ 4 ，8 辛二酮。 甲基一5 ，7 二氧螺环【 。 曰 怠e 卧3 a s 叫2 c b ； i2 abc 0 | | c 一气 人+ p h 3 a 3 c 一0 | | 0 34 d a t = 4 - n 0 2 c 6 i 4 ，4 一c 1 c 6 h 一, ，c 6 h 5 ，4 - c h 3 c 6 h 4 s c h e m e2 - 1 5 毽 寸 ：。 一 l ：海人学鞭：卜学位论文 当化合物2 e 一2 f 芳环上取代基为强推电子基 x - 4 一( o h 3 ) 2 n ，4 - c h 3 0 】时，直接 高立体选择性地合成反式一p 一噻吩甲酰基一y - 芳基y 丁酸内酯( 5 e 一5 f ) 盹埝b ? 汕啡 5 8 ) 得到的。说明分子中可能存在- ( c o o ) 2 c ( c h 3 ) 2 的片断。 从1 3 cn m r 来看，在化学位移为1 8 2 8p p m 出现的这组峰应该是噻吩羰基。 玎 海人学哦k 学位论文 在1 6 2 2p p m 与1 6 4 8p p m 出现的两组峰应该是另外两个羰基，从化学位移来看， 可能是两个酯羰基。 化合物3 c 的分子量为3 5 6 ，结合元素分析值，由元素分析数据可推得分子 式为c l 。h 1 6 0 s s ，不饱和度为n 。 由以上谱图数据得到分子中可能存在的基本结构片段为一c h c h 一，c o o 一， c ( c h 3 ) 2 ，之s 耻c 。和一个单取代苯环。但所有片段加起来的不饱和度为1 。， 尚余1 ，说明此化合物中还应有一个环状结构。根据沈延昌等报道的一系列环 丙烷衍生物的核磁共振数据【4 5 】，两个氢质子应该处于顺式位置。通过以上分析， 推测化合物3 c 的结构为：顺1 - 噻吩甲酰基- 2 一苯基一6 ，6 - 二甲基- 5 ，7 - 二氧螺环 2 ，5 一 4 , 8 辛二酮。 化合物5 e 、5 f 的结构鉴定： 从5 f 的质谱及元素分析结果，可得其分子式为c t 7 h 1 7 0 3 n s 。 从化合物5 f 的红外光谱来看，1 7 7 6 0 2c i l a 。1 及1 6 6 1 2 2c m 。1 处两组吸收峰表 明分子中存在两个羰基，1 7 7 6 0 2 c m l 可能是一个酯羰基，而在1 2 1 8 。3 6 c i l l 。吸 收峰( v 。c - o c ) 也表明可能是酯羰基。 从化合物5 e 的1 hn m r 来看，在5 6 4 p p m 处有一个代表一个质子的d 峰， j 值为7 9 6h z 。在化学位移4 1 2p p m 处有一个代表一个质子的d d d 峰，j 值分 别为9 8 9h z 、9 0 7 h z 、7 9 7h z ，表明这个质子可能与化学位移为5 6 4p p m 处 的质子相邻，在化学位移为2 9 6p p m 处有一个代表一个质子的d d 峰，j 值分 9 1 , 1 1 7 5 8h z 、9 0 7h z 。在化学位移为3 1 8p p m 处也有一个代表一个质子的d d 峰，j 值分别为1 7 5 8h z 、9 8 9h z 。从偶合常数来看，这两个质子可能是二阶 偶合，这两个质子与化学位移为4 1 2p p m 的质子相邻，推测分子中存在结构单 1 2 海人学坝l 学位论文 元c h - c h c h 2 a 在化学位移为3 8 0p p m 处有一组代表3 个质子的单峰，是未 受偶合作用的甲基质子，可能是苯环上的- o c h 3 a 化学位移为7 0 8p p m ，7 4 0p p m ， 7 7 0p p m 根据偶合常数推断是噻玢环上的氢。化学位移为6 8 8p p m ，7 2 8p p m 两 组峰则是苯环上的氢。 从1 3 cn m r 来看，在化学位移为1 8 8 8p p m 出现的这组峰应该是噻吩羰基。 在1 7 4 ，0p p m 出现的峰应该是另一个羰基，从化学位移来看，可能是酯羰基。 以上根据hn m r 和i r 推出的结构单元包含了分子中所有的碳原子及氢原 子，因此，可以排除其他结构片段存在的可能。由于分子中一个甲基未受自旋 偶合作用，故不可能与c h c h c h 2 片段相连。应与分子中的芳环或羰基相连， 即分子中存在c h 3 0 c 6 l - h 片段。根据质谱中出现m z 1 1 1 ，表明分子中有 圹飞 s j 。片断，将己推出的结构片段的不饱和度之和与分子式相比仍差1 ，表 明分子中存在环状结构，应为内酯。根据文献，两个氢质子的偶合常数为7 9 7 h z ，应该处于顺式位置。因此，确定化合物s f 的结构如下：反式1 3 一嚷吩甲酰 基y 一4 ( n ，n - 二甲基氨基) 苯基y - 丁酸内酯。 ( h 3 c ) 2 n 2 4 反应机理 2 4 1 产物3 的形成机理 根据产物3 的结构，我们推测形成3 的机理如下：钟盐在碳酸钾的作用下 形成胂叶立德2 0 ，然后叶立德中的负碳离子进攻化合物6 的碳碳双键形成中间 体。然后通过分子内的s n 2 反应碳负离子从背面进攻使三苯胂离去，得到顺式 产物7 。( s c h e m e2 - 4 ) 海人学硕 j 学位论文 鼬玉。吼埯b ? 兰l 3 a n t i c y c l i z e p h a s 。亭沁。 a r c h = c 2 7 8 ) 失去噻吩甲酰基( m z 一 1 1 1 p 导n 的。2 2 4 5 7 2 c l t i o 的强吸收是氰基伸缩振动。 从b cn m r 来看，在化学位移为1 1 1 4p p m 和1 1 2 2p p m 出现了两组峰， 说明分子中可能有两个c n , 化学位移为1 8 0 8 p p m 的峰的出现，说明了羰基的 存在。 至此，所推断的结构具有的官能团都能在e 3 ：9 1 - 光谱上找到归属，所有的c 在”cn m r 上，也都可以找到归属。在此基础上可以进一步对结构进行鉴定。 3 , 3 2 2 结构初步的鉴定 & 4 - t 合物7 h 的1 hn m r 数据来看，在化学位移为3 8 8p p m 和3 9 0p p m 处 各有一组代表一个质子吸收并相互偶合的双重峰，j 值为7 9 7h z ，说明分子中 存在c h c h 岳5 构片段。两个氢质子的化学位移向低场移动，因此可能与具有 较强去屏蔽作用的基团相连( 如芳基，羰基) 。 化合物7 h 的分子量为2 7 8 ，结合元素分析值，由元素分析数据可推得分子 式为c l h 1 0 n 2 0 s ，不饱和度为1 3 。 由以上谱图数据得到分子中可能存在的基本结构片段为c h c h 一，一c n ， 扩飞 s 户c o 和一个单取代苯环。根据质谱可知7 h 的分子量为2 7 8 ，而上述片段 的质量总合为2 4 0 。通过计算，分子中还应存在- c c n 结构，即一个季碳及一 海人学颂i 学位论文 个氰基，在1 3 cn m r 上，在高场化学位移为1 5 2p p m 出现一组峰，应该是连 有两个c n 的三元环上的碳。而且在我们推断的所有片段加起来的不饱和度为 1 2 ，尚余l ，说明此化合物中还应有一个环状结构。通过以上分析，推测化合 物7 h 的结构为：l 一噻吩甲酰基一2 一苯基3 ，3 一二腈环丙烷。 s c h e m e3 - 2 c n c n 3 3 2 3 立体构型的鉴定和核磁共振信号的归属 还是以7 h 为例，从1 hn m r 中已经知道化学位移为3 8 8p p m 和3 9 0p p m 的峰是三元环上的两个质子h 1 与h 2 ( 参见s c h e m e 3 - 3 ) 。 c n c n h s s c h e m e3 - 3 噻吩环上的质子归属可以用h hc o s y 确定。h 4 与h 3 、h 5 都有偶合作用， j 值为3 ，8 4 h z 、4 9 4 h z ，可以知道h 4 的化学位移为7 3 0 h z 。h 3 与h 5 之间有 弱的偶合作用，j 值为1 , 1 0h z ，根据文献f 4 3 】知道，h 3 的化学位移为7 8 8p p m ， h 4 的化学位移为8 0 2p p m 。 海人学硕十学位论文 ，2 fp p j 72 o 7 3 ， 筝：一 r 二；j 一 = ， 6 6 1 国 。晓； o 。 1 瑟蚤 黔戆 f i 9 2 1 化合物7 h 的珏- h c o s y 谱图 分子中空间相距较近的两核由于磁性偶极偶合会产生n o e 效应f 4 引这种 作用会随着核阳j 距离加大而迅速减小。这效应的大小与质子之涮距离的六次 方成反比，当质子间距离超过o 3i l r n 就无法观察到n o e 效应 ”i 。 如果化合物7 h 三元环上的两个氢位于顺式的话( 如s c h e m e3 - 3 所示) ，则这 两个氢与苯环、噻吩环上的氢都不应该由偶合作用。 h c n c n s c h e m e3 3 而从f i g2 - 2 中我们可以得到一下信息：化学位移为3 8 8p p m ( h i ) - 与3 9 0 p p m ( h 2 ) 处的氢分别与化学位移为7 4 0p p m 苯环上的氢( h 6 ) 和8 0 2p p m 噻吩环 尊够露。一 一善簿 海人学硕j + 学位论文 的氢( h 3 ) 分别有偶合作用，这说明三元环上的两个氢位于反式，这样我们就确 定了化合物7 h 的立体构型，因此化合物7 h 的结构为：反一1 一噻吩甲酰基2 一苯基 一3 , 3 一二腈环丙烷。( s c h e m e3 - 舢。 s c h e m e3 4 c n c n ：。 2r 一广7 i f i 9 2 - 2 化合物7 h 的h h n o e s y 谱图 海人学硕- j j 学垃论文 质谱也验证了上述结构，以7 a 为例( 如s c h e m e3 - s 所示) ： c n c n 黛+ 一q n 0 2 m e = 2 1 2 离 + 眵叫t m e = 1 6 5 n 0 2 c 6 h 4 n 0 2 恢丁b 蜊 m e = 8 9 s c h e m e3 5 m e = 6 3 。l r11l，j 。l 海人学倾i 学位论文 3 4 反应机理 在反应过程中( 参见s c h e m e3 - 6 ) ，k f 2 h 2 0 与钟盐1 反应，首先通过f 与 羰基a h 形成氢键，生成亲核体m ，然后m 进攻烯烃6 ，形成过渡态t ，接着 经过环合生成环丙烷7 。反应中由于生成亲核体是络合物，不是活泼的胂叶立 德，副反应减少，产物7 的得率高。 弛k p 一 3 5 结果讨论 a r c h = c ( c n ) 2 ， 6 【0 腿。萨西 h i 凸2 h 2 0 a n t i c y c l i z e ：呈! 坐 s c h e m e 溶剂及碱的使用对反应的影响 为了获得较好的实验结果，对反应溶剂和碱进行了探索。钸盐1 和苯甲叉 基丙二腈( 6 h ) 于室温下，在含有不同的碱的不同溶剂中合成7 h ，t l c 跟踪反应 进程，用硅胶柱层析纯化。反应结果见t a b l e3 - 6 ： _ 悻人学烦。i 学世论文 t a b l e3 - 6 溶剂及碱的使用对反应的影响 溶剂反应时间产率( )碱 苯 7 h6 8 8 k z c 0 3 l 乙二醇二甲醚2 h7 2 4 k 2 c 0 3 + 四氢呋喃 9 h6 8 5 k z c 0 3 + 氯仿 0 5 h7 0 2 k z c 0 3 + 氯仿 3 h8 6 3 k f ，2 h 2 0 l 乙二醇二甲醚 1 2 h7 4 1 n a h c 0 3 + i 乙二醇二甲醚4 1 18 4 2 k f 2 h 2 0 + 加入痕龉水 小结； 溴化噻吩甲酰基甲基三苯基钟( 1 ) 和芳甲叉基丙二腈( 6 ) ，k f t 2 h 2 0 存在下， 以c h c l 3 为溶剂，室温下搅拌，合成了反1 噻吩甲酰基一2 - 取代苯基- 3 ，3 二腈环 丙烷( 7 ) 。此方法立体选择性高，条件温和，操作简便，得率高，并且k f 2 h 2 0 作诫比l ( 2 c 0 3 作碱的得率商。除了以硝基作为取代基的三元环以外，产率都比 较高。 2 9 海人学坝1 学位论文 第二部分二氢呋喃衍生物的合成 第四章2 噻吩甲酰基3 取代苯基4 乙酰基5 甲基反 - 2 ，3 - 二氢呋喃的合成 4 。1 引言 二氢呋哺环作为一种杂环化合物，与人类的生活密切相关无论是在天然 化合物还是合成化合物中，都能找到二氢呋喃的结构片段，如具有重要商业价 值的一大类杀真菌剂就是以2 , 3 二氢呋哺为其基本骨架s c h e m e4 - lf f 8 】，又如香 制2 巯基一3 一甲基2 ，3 二氢呋喃和2 - 正丙基2 ，3 一二氢呋喃1 1 9 j 等而且，呋喃环修 饰的核苷表现出了强的抗病毒、抗肿瘤功效( 2 0 j 。另一方面，二氢呋哺衍生物 也是有机合成中十分有用的中间体【捌，可以进一步基团转换得到许多具有生物 活性的化合物【2 3 】，由其出发能合成许多不同的化合物。 s c h e m e4 1 由于二氢吠哺在化学中有着广泛的用途，长期以来，其合成方法直受到众多 化学家的重视，成为有机合成的热点。下面简要介绍一下已报道的合成2 , 3 二 氢呋喃衍生物的方法： 已报道的合成2 ，3 一二氢呋喃衍生物的方法 乙烯基环氧丙烷的重排 1 9 7 8 年，w o l f g a n ge b e r b a c h t 2 4 】等详尽地报道了用乙烯基环氧丙烷的重排来 制取2 , 3 ，二氢呋喃衍生物的方法。反应需在高温和氮气保护下进行，有时会因 为取代基的缘故生成顺反异构体的混合产物。 3 0 海人学预j + 学位论文 h k n o e v e n a g e l 反应 n ： - - - - - - s c h e m e4 2 r 1 9 8 2 年，r o l a n dv e r h e 硼提供了这种简便的合成2 , 3 二氢呋喃衍生物的方 法，缩合产物在酸性条件下较高产率地得到2 , 3 一二氢呋喃衍生物。但是，此反 应要求r j 、r 2 基团是除了h 以外的基团，否则反应将按其他途径进行。 s c h e m e4 3 其它1 , 3 二羰基化合物也能用于合成呋哺及二氢呋哺衍生物。如在1 9 8 8 年， r a n t o n i o l e t t i 2 2 l 通过碘诱导2 键烯烃取代的l ，3 一二羰基化合物，成功地得到了 呋喃及二氢呋哺衍生物。 1 2n a _ c 0 3 r r l s c h e m e4 - 4 海人学畹l 学位论文 周环反应 1 9 8 5 年，r i c kl d a n h e i s e r 2 a 1 等人把硅烷基取代的联烯与醛的【3 + 2 加成反 应运用到合成杂环化合物上，第三个碳上有取代的丙二烯硅与非手性的醛立体 选择性地生成2 ，3 一二氢呋哺衍生物。 丘竺。 t i g 4 c h 2 c i z s c h e m e4 5 端基炔丁醇的分子内环化反应 1 9 9 3 年，f r a n ke m c d o n a l d l 2 7 】等改良了c h a r l e sp c a s e y i n t 2 8 】自由端基炔醇 合成取代2 , 3 二氢呋哺衍生物的方法反应一步完成，f r a n ke m c d o n a l d 等进 而把合成得到的2 ，3 二氢呋哺衍生物用于合成治疗爱滋病的药物d 4 t 中。 m o ( c o k t m n o “ - - - - - - i e t 3 ne t 2 0 6 0 - 9 2 h 胂叶立德与贫电子烯烃反应 s c h e m e4 6 1 9 9 6 年，丁维钰【2 9 】等报道了一种合成顺式多取代2 ，3 二氢呋哺衍生物的新 方法，通过胂叶立德与贫电子烯烃反应，获得满意的结果，产物立体选择性高， 合成过程条件温和，操作简便，原料三苯胂可以回收，是一种合成2 ，3 一二氢呋 哺衍生物的理想方法。 ， ，幺 产。 海人- 学硕l 学位论文 吣m 。+ a 。a 丫刚。一m 0 2 。 c o ，e t s c h e m e4 7 我们拟在此基础上，进一步研究通过噻吩甲酰基甲基三苯基胂叶立德与贫 电子烯烃的反应合成2 , 3 二氢呋喃衍生物，以拓展该方法在立体选择性合成2 , 3 一 二氢呋哺衙生物方面的 诲人学蛳1 学位论文 4 2 2 噻吩甲酰基- 3 - 取代苯基4 乙酰基5 - 甲基反2 3 二 氢呋哺的合成 溴化噻吩甲酰基甲基三苯基钟( 1 ) 与3 - 取代苯甲叉基2 ，4 戊二酮8 a - 8 i 以苯 为溶剂，在碳酸钾的存在下反应1 2 小时得n - 氢呋喃衍生物9 a 9 i ，反应方程 式( 参见s c h e m e 4 - 1 ) 反应物8 a 8 i 苯基上的取代基的不同对反应的速率和产率都 有较大的影响( 参见t a b l e4 - 1 ) 。所有产物9 a 9 i 经1 hn m r 、i r 、m s 和元素分 析的鉴定，其中9 b 还经过了”cn m r 、h hc o s y 、h hn o e s y 全面鉴定了 其结构和构型。 埯b 沁眦 3 5 7 ) 失去乙酰基( m z 一 4 3 ) 得到的。1 3 cn m r 中有 化学位移为1 8 6 6p p m ，1 9 2 8p p m 两组峰为羰基碳。质谱中还出现质荷比为2 4 6 的碎片，其丁f 是由分子离子( m z - 3 5 7 ) 失去噻吩甲酰基( m z l i i ) 得到的。红外 光谱中1 5 1 5 1 1e l i l 。1 和1 3 4 8 7 5c m 1 的强吸收证明了芳香族硝基的存在。1 6 1 9 7 9 c m 。的强l 吸收是烯基醚双键伸缩振动，证明了二氢呋喃环基本骨架的存在。这 一结构的特点同样可以在1 2 2 8 7 0c m 1 到1 0 2 6 0 4 c m 1 之间的吸收峰里找到。 至此，所推断的结构具有的官能团都能在红外光谱上找到归属，在此基础 上可以进一步对结构进行鉴定。 4 3 2 2 结构初步的鉴定 化合物9 b 经m s 分析，找到m z 为3 5 8 3 8 的分子离子加质子峰，确定其 分子量为3 5 7 3 8 。由元素分析数据可推得分子式为c 1 8 h 1 5 n o s s ，质谱进一步给 海人学颅j ：学位论文 出了9 b 的结构片断，基峰是3 1 4 ，即分子离子失去乙酰基，根据文献【4 2 】，乙酰 基取代二氢呋哺中的乙酰基是易失去的片断( s c h e m e4 - l o ) 。 s c h e m e4 1 0 4 3 2 3 立体构型的鉴定和核磁共振信号的归属 从化合物9 b 的1 hn m r 数据来看，在化学位移为2 0 3p p m 与2 4 8p p m 处 各有一个代表三个氢的单峰。从化学位移来看，2 0 3p p m 的这个甲基应该与羰 基相连，应该有一c o c h 3 片断。在化学位移为4 8 5p p m 和5 3 4p p m 处各有一组 代表一个质子吸收并相互偶合的双重峰，j 值为4 9 4h z ，说明分子中存在 c h c h 结构片断。两个氢的化学位移向低场移动，因此可能与具有较强屏蔽 作用的基团相连( 如芳基，羰基等) 。在9 c 的1 hn m r 的谱图中，在化学位移为 4 8 4p p m ( h 3 2 ) ；和5 3 6p p m ( e 王3 1 ) 处也各有一组代表一个质子吸收的峰，其中化学 位移为5 3 6p p m ( h 3 1 ) 的峰是一个双重峰，j 值为4 9 4h z ，而化学位移为 4 8 4 p p m ( h 3 2 1 的峰是一个四重峰，j 值分别为4 9 4 h z 、1 3 8h z ，说明h 3 2 除了 与h 3 1 存在偶合之外，还与其它质子有偶合，而化学位移为2 5 0p p m ( h 2 8 ) 的 ch3 海人学顾l 学位论文 峰为双重峰，j 值为1 3 8h z 。可能是h 2 8 与h 3 2 之间有偶合，为了证明他们之 问的偶合作用，分析化合物9 b 的1 h 1 hc o s y 谱图( f 噜4 - 1 ) 。 f i 9 4 - 1 化合物9 b