（有机化学专业论文）线型聚苯乙烯支载手性噁唑烷酮的合成及其性能研究.pdf

摘要 利用手性助剂进行不对称合成是一种重要的不对称合成方法，其中，嗯唑烷 酮手性助剂是一种适用范围最广、最有效的手性辅助试剂，广泛应用于诱导不对 称洳烷基化反应、a l d o l 缩合反应、d i e l s - a l d e r 反应和m i c h a e l 加成等反应中。 为了使反应产物便于分离，手性助剂能够回收重复使用，嗯唑烷酮被支载在 不溶的聚合物载体上，诱导多种不对称反应，取得了良好的效果。可溶性聚合物 支载合成不仅具有不溶聚合物支载的优点，还具有经典液均相反应易于检测等特 点。 考虑到线型聚苯乙烯( n c p s ) 支载手性助剂诱导不对称反应具有其它可溶性 聚合物不可比拟的优势，同时未见任何聚合物支载( 4 s ) - ( 4 ( 4 ( 4 乙烯基苄氧 基) 苄氧基) 苄基) 1 ，3 嗯唑烷酮的报道，本论文设计合成了n c p s 支载的( 4 s ) - ( 4 - ( 4 ( 4 - 乙烯基苄氧基) 苄氧基) 苄基) 1 ，3 嘿唑烷酮，并对其性能进行了 研究。 第一部分：文献综述 概述了嗯唑烷酮的合成、应用以及聚合物支载的嗯唑烷酮的使用研究，对近 几年可溶性聚合物发展概况和线型聚苯乙烯支载试剂、催化剂及应用作了简要综 述，最后提出了本论文设计思路，利用线型聚苯乙烯作为可溶性聚合物载体的优 势，制备线型聚苯乙烯支载的手性嗯唑烷酮，并对其性能进行了研究。 第二部分：手性嚼唑烷酮单体的合成研究 通过对合成路线的探索和对反应条件的优化，以上酪氨酸为手性原料，用两 种不同的方法合成了手性曝唑烷酮单体( 4 s ) - ( 4 ( 4 _ ( 4 - 乙烯基苄氧基) 苄氧基) 苄基) 1 ，3 嚼唑烷酮，产物均用i r 、1 h - n m r 、1 3 c - n m r 等方法进行了结构表 征，波谱解析结果与化合物结构相符合。 第三部分：n c p s 支载手性嘿唑烷酮的合成及性能研究 通过对合成路线的探索和对反应条件的优化，用两种方法制备了n c p s 支载 的( 4 s ) ( 4 ( 4 ( 4 乙烯基苄氧基) 苄氧基) 苄基) 1 ，3 嚼唑烷酮，并用i r 、1 h - n m r 、 ”c - n m r 等方法进行了结构表征，波谱解析结果与化合物结构相符合。 为了研究不同的单体比对聚合物性能的影响，将手性单体( 4 s ) ( 4 ( 4 ( 4 乙烯基苄基) 苄基) 苄基) - l ，3 嗯唑烷酮和苯乙烯以七种不同的单体比共聚制 备了七种聚合物支载的手性嚼唑烷酮并g i r 、1 h - n m r 、”c - n m r 、t g 、d s c 对 七种聚合物进行了表征和性能测试，结果发现七种聚合物均具均具有良好的溶解 性、相对较低的分子量和较好的热稳定性。 第四部分：结论 关键词：线型聚苯乙烯；支载：手性助剂；嘿唑烷酮；合成 a b s l r a c t c h i m la u x i l i a r yi sa ni m p o r t a n tm e t h o di na s y m m e t r i c s y n t h e s i s o x a z o l i d i no n e i sa ne f f e c t i v ea n d 谢d e l yu s e dc h i r a l a u x i l i a r y i ti sw i d e l yu s e di na s y m m e t r i c s y n t h e s i s , s u c h a sc h i r a l a l k y l a t i o n ，a l d o lc o n d e n s a t i o n , d i e l s - a l d e ra n dm i c h a e l a d d i t i o n , a n ds oo i li n s o l u b l ep o l y m e rs u p p o r t e do x a z o l i d i n - 2 - o n eh a st h ea d v a n t a g e o f e a s yi s o l a t i o na n dt h ec h i r a la u x i l i a r yc a nb er e c o v e r e da n dc y c l eu s e d i tw a su s e d i nv a r i o u sa s y m m e t r i cr e a c t i o n sa n dg o tag o o dr e s u l t s o l u b l ep o l y m e rs u p p o r tn o t o n l yh a st h ea d v a n t a g eo ft h e i n s o l u b l ep o l y m e r , b u ta l s ot h em v a n t a g eo f h o m o g e n e o u sp h a s er e a c t i o na n de a s yd e t e c t e d t h i sp a p e rg e n e r a l i z e sp r e s e n ts i t u a t i o no ft h es y n t h e s i sa n d a p p l i c a t i o no f o x a z o l i d i n o n ei na s y m m e 缸i cs y n t h e s i s ，t h e ns y n t h e s i sn c p ss u p p o r t e do x a z o i d n o n e a n ds t u d yt h eb e h a v i o u ro f t h eo b t a i n e dp o l y m e r t h ef i r s ts e c t i o n ：l i t e r a t u r er e v i e w s u m m a r i z e dt h es y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no fo x a z o l i d i n o n ei n a s y m m e t r i c s y n t h e s i sa n dt h er e s e a r c hp r o g r e s so fp o l y m e rs u p p o r t e do x a z o l i d i n o n e t h e nt h e d e v e l o p m e n to fs o l u b l ep o l y m e r i cs u p p o r t sw a sd e s c r i b e db r i e f l y , a n dn c p s s u p p o r t e dr e a g e n t s , c a t a l y s t sa n ds y n t h e s e sw e r ei n t r o d u c e d f i l l a l l y ，b a s e d0 1 1t h e c o n s i d e r a t i o na b o v e ，t h ed e s i g ni d e ao ft h et h e s i sw a sd e s c r i b e d ：p r e p a r a t i o nn c p s s u p p o r t e do x a z o l i d i n o n ea n ds t u d yt h ei n v e s t i g a t i o no ft h eo b t a i n e dn c p ss u p p o r t e d o x a z o l i d i n o n e t h es e c o n ds e c t i o n ：t h es y n t h e s i so f c h i r a lo x a z o l i d i n o n e a 船rt h e s y n t h e s i s m u t ea n dt h er e a c t i o n c o n d i t i o nw e r e e x p l o r e d , ( 豁) - ( 4 ( 4 。( 4 v i n y l b e n z y l o x y ) b e n z y l o x y ) b e n z y l ) - o x a z o l i d i n 一2 o n ew a ss y n t h e s i z e d u s i i 培l - t y m s i n ea si n i t i a t i n g c h i r a lm a t e r i a l a l lt h ei n t e r m e d i a t ew 雠f u l l c h a r a c t e r i z e db yi r 、1 h - n m ra n d1 3 c - n m r , t h es p e c t r u mr e s u l tw a sc o n f o r mt ot h e m o l e c u l es u u c l u r e t h et l l i r ds e c t i o n ：t h ep r e p a r a t i o na n dc h a r a c t e r o ft h eo b t a i n e dn c p s s u p p o r t e do x a z o l i d i n o n e a f t e rt h es y n t h e s i sr o u t ea n dt h er e a c t i o nc o n d i t i o n 、】i 惴e x p l o r e d , n c p s s u p p o r t e d ( 僻( 4 - ( 4 - ( 4 - v i n y l b e n z y l o x y ) b e n z y l o x y ) b e n z y d - o x a z o l i d i n - 2 - o n ew a s s y n t h e s i z e du s i n g ( 4 固- ( 4 - ( 4 - h y d r o x y l ) b e n z y d - o x a z o l i d i n - 2 一o n e a s c h i r a l m a t e r i a l a l lt h ei n t e r m e d i a t ew e r ef u l lc h a r a c t e r i z e db yi r 、1 h - n m r 、1 3 c - n m r , t h e s p e c t r u mr e s u l tw a sc o n f o r mt ot h em o l e c u l es t r u c t u r e i no r d e rt or e s e a r c ht h ee f f e c to ft h em o n o m e rr a t i ot ot h ep o l y m e r , ( 4 研( 4 - ( 4 ( 4 - v i n y l b e n z y l o x y ) b e n z y l o x y ) b e n 巧驴o x a z o l i d i n - 2 - o n e w a se o p o l y m e r i z e dw i t h s t y r e n ew i t h7r a t i o s t h e r e s u l t7p o l y m e r s u p p o r t e do x a z o l i d i n - 2 - o n ew e r e c h a r a c t e r i z e db yi r 、1 h - n m r 、”c - n m r 、t g a 、d s c t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h e o b t a i n e dp o l y m e rr e m a r k a b l es o l u b i l i t y 、l o wm o l e c u l a ra n dg o o dt h e r m a ls t a b i l i t y 1 飞ef o u r t hs e c t i o n ：c o n c l u s i o n k e yw o r d s ：n o n - c r o s s - l i n k e dp o l y s t y r e n e ( n c p s ) ；s u p p o r t e d ；c h i r a la u x i l i a r y ； o x a z o l i d i o n e ；s y n t h e s i s 湖北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：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 论文作者签名：乃荔玛 日期加7 年加歹日 学位论文使用授权说明 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： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位 论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以允许采用影 印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文；在不以赢利为目的的前提 下，学校可以公开学位论文的部分或全部内容。( 保密论文在解密后遵守此 规定) 作者签名邱翔 指导教师签名：铉律钐睁 日期：加7 ：f 厂 日期：哪ff 第一部分文献综述 第一部分文献综述 1 1 引言 不对称合成是有机化学中一个极为重要且富有活力的研究领域，在结构和立体化 学复杂的天然产物合成中越来越得到广泛的应用，可采用不同的策略在目标产物中引入 新的手性单元。一个不对称合成反应中必须至少有一种的不对称因素存在，这种不对称 因素可来自于底物、试剂、催化剂( 化学的或生物的) 、溶剂或物理力( 光、电磁场) 等。根据不同因素的来源，可将不对称反应分为：( 1 ) 手性底物控制；( 2 ) 手性辅助基 团控制：( 3 ) 手性试剂控制和( 4 ) 手性催化剂控制的四大主要反应类型【”。 利用手性辅助试剂进行不对称合成是不对称合成中发展最成熟、应用最广泛的一种 方法，其作用原理是首先将具有手性的手性助剂和非手性物质通过化学键连接起来，然 后诱导不对称反应，利用手性辅助试剂的位阻诱导产生新的手性中心，最后再把助剂解 脱下来，得到新的手性产物，而且手性助剂可以回收重复使用。反应过程可以表示为： a d s - s a 气= = ，p t 一a - p + a f i g u r e1 - 1 手性辅助试剂进行不对称合成的原理 s 为含潜手性基团的底物 胁为光学纯的手性辅助基团 r 为反应试剂 s ”为连上辅助基团的底物 p l a 为连着辅助基团的产物 脚为除去辅助基团的最终产物 与其他的控制方法相比，手性辅助基团控制不对称反应的特点：具有比手性底物 控制更广泛的应用范围：由于连上手性辅助基团的底物与试剂反应的两种可能产物为 一对非对映体，而非对映体由于不同的物理性质或吸附性能，因此可以通过结晶或柱色 谱将他们分开，因而即使反应的非选择性不一定好，最终也常常可以得到较高光学纯度 的产物；许多手性辅助基团常常一对对映体均可得到，因此在许多情况下肚的一对对 映体均可通过相同的反应途径得到”。 目前已开发出数以百计的各种手性辅助基团如羟基酸、氨基醇、噫唑烷酮、手性烯 胺、手性腙、樟脑磺内酰胺等，用于各类不对称合成反应【2 】。其中，嗯唑烷酮手性助剂 是适用范围最广、研究最多、最有效的手性辅助基团之一，在多种不对称反应和许多天 然产物的合成中得到了广泛的应用。 湖北大学硕士学位论文 嗯唑烷酮类手性助剂，首先被e v a n s 开发出来 拘1 1 3 4 1 ，故称为e v a n s 手性助剂。该试 剂具有良好的诱导效果，表现在：1 ) 反应具有可控性，产物构型具有可预测性，改变 不同的反应条件，可得到具有不同构型的产物，而且产物的构型在反应之前即可预知， 这对合成路线的设计，特别是完成结构复杂的手性化合物的合成过程是大有裨益的；2 ) 反应的可控性保证了合成产物具有多样化特点，使得该手性助剂适用于较多类型的不对 称合成中；3 ) 诱导后产物的e e 或d e 值高。具有以上优点的手性助剂并不多见，这也 是嗯唑烷酮类手性助剂自上个世纪被开发出来以后，一直备受化学工作者关注的原因。 1 2 噫唑烷酮类手性助剂的合成和在不对称反应中的应用 1 2 1 嗯唑烷酮类手性助剂的制备 嗯唑烷酮手性助剂的制备，一般用n 羧酸酯取代的氨基醇为原料。1 9 6 0 年，i s h i m a r u 等 5 1 用b 氨基醇与异氰酸酯反应，然后加热或酸化，环化得到嗯唑烷酮5 ( s c h e m e1 - 1 ) ， 从此，嗯唑烷酮的合成逐步成为化学工作者的研究热点。 啦n 专p h o n 船器冬1 - 1 1 0 n 缶攀 h 2 n 秒船甚佣急凸 。 1 9 9 0 年，e v a n s 等【6 1 以1 3 - 苯基- 1 3 - 氨基乙醇和碳酸- - 7 , 酯为原料，加入催化量的 碳酸钾，合成了嗯唑烷酮4 ( s c h e m ei - 2 ) ，此法具有高效，产辜高的优点，开创了二烷 po h 峨塑 卜呓等 s c h e m e1 - 2 之后c o r r e a 等1 7 1 用三氯乙酰氯( 或三氯乙酸酐) 与氨基醇反应，合成了嗯唑烷酮4 ( s c h e m el 一3 ) 。 b ： 第一部分文献综述 r 删l o n 嚣恶 s c h e m e1 - 3 在1 9 9 4 年，p 螂等嗍从单氯甲基或二氯甲基取代的甲酸酯出发，经还原，韬e k 2 c o ， 作用下，得到嗯唑烷酮4 ( s c h e m el - 4 ) 。 娶 nh2删删等o l i 。v 2 l r e t o o c h n 吖呲黹 o e t o o c h n 曼户吉茅 。爻户旨 。 s c h e m el - 4 在1 9 9 8 年，h i n t e m l a n n 等1 0 l m 氨基酸酯与格氏试剂反应，得到双取代的氨基醇， 然后与氯甲酸乙酯在碱性条件下，关环，得到了5 ，5 一二取代嗯唑烷酮5 ( s c h e m el - 5 ) ， 产率均在6 0 以上。 r ， 一e t 2 0 p h h o 缸n h 2 罟吐。 掣 最2一r 2 ，、n s c h e m e1 5 1 2 2 嚼唑烷酮类手性助剂在不对称反应中的应用 1 2 2 1 诱导萨取代反应 c h e n 等尝试对酰化的嗯唑烷酮进行旺一取代反应研究，他发现用三嗯烷时得到的非 对映选择性较好【l l 】( s c h c m e l 6 ) 。 蚣oo 熹 3 r 母? i 湖北大学硕士学位论文 1 2 2 2 诱导u - - 烷基化反应 不对称碳碳键的形成一直都是不对称合成中的富有挑战性的领域。利用嚼唑烷酮 的烯醇式结构可以很有效地诱导不对称静烷基化反应。e v a n s 分别利用l d a 和四氯化 钛产生烯醇式，然后诱导了不对称烷基化反应【1 2 ( s c h e m e1 - 7 ) 。 1 ) l d a ，n 伍，0 c 2 ) p h c h 2 b r 1 ) t i c h ，i - p r n e t , 0 c - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1b n o c h 2 c i , o c s c h e m e1 - 7 1 2 2 3 诱导d i e l s - a l d e r 反应 嗯唑烷酮可以用来诱导d i e l s - a l d e r 反应，使反应产生的内型和外型的产物有选择 性。嗯唑烷酮用口，1 3 不饱和的酰氯酰化后进行d i a l s - a l d e r 反应，发现用四氯化钛作为 路易斯酸催化剂，反应取得较好的选择性0 3 1 ( s c h e m e l 8 ) 。 c h e c h t i c l 4 ，c h 2 c h 7 8 t o f i s c h e m e1 - 8 + 1 2 2 4 诱导共轭加成反应 嗯唑烷酮也可被用来诱导m i c h a e l 加成反应，产物的非对映选择性大于9 8 i 州 ( s c h e m e l 一9 ) 。 4 肌 nn 9 ， 第一部分文献综述 b u l it h fc l o c 入v c f 3 _ _ _ _ _ - _ 。一_ _ _ _ - 。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 - 7 8 01 5 r a i n 7 5 02 1 1 x = o8 ) x = s ( 9 8 ) s c h e m e l - 9 o h a t ak o h e i 和t e r s h i m as h i r o 在合成中也用到了曙唑烷酮来诱导m i c h a e l 加成反应 【1 5 】( s c h e m e l l o ) 。 多八i 、 删h o 电、k ? 弋奄姒 h 2 n h h a m e o h ! o h n o m8 眦 a 咖一 第二步反应中用氯甲酸乙酯与氨基反应，不仅可以降低氨基的极性，使其在d c m 等溶剂中可溶，而且可以保护氨基，同时又引入了羰基，不需加入c o c l 2 形成嗯唑烷酮 环。 在进行还原前，我们首先对羟基进行保护，避免其在后面的反应带来不必要的麻烦。 有烯丙基溴对羟基进行保护，反应很成功，产率高，经后处理后，得白色固体可直接进 行下一步反应。 化合物1 的波谱解析： _ 一 。m 吖、 。 k 蛔 i “|i | j ， “；t 譬薯象 ；? o “譬蠢 5 。_ _ # m 嬲 一一”一一一屯一”。 f i g u r e2 - 1 化合物1 的i r 图谱( 液样，n a c ! 单晶片涂片) 化合物1 的i r 图谱如f i g u r e2 - 1 所示，可以看见3 2 8 1 c m 1 左右出现的强峰为羟基 2 7 湖北大学硕士学位论文 和氨基的综合吸收信号，1 7 3 4 c m 1 的吸收峰为酯基峰。苯环的骨架吸收出现在1 6 1 4 ， 1 5 1 5 ，1 4 4 5c m l ，指纹区8 2 4 c m 1 为对二取代苯环的特征峰。 鲢i l i t 孳孳镑 ll l l n v vlvl 矽 噼，- - il 。 ： 。l撩 4 l 1y 。i + 1i 。z ；i f i g u r e 2 - 2 化合物1 的。h - n m r ( 6 0 0 m h z , d 2 0 ，t m s ，p p m ) 图谱 在化合物1 的氢谱( f i g u r e2 - 2 ) 中，亚甲基上的氢原子h 3 a h 3 b 因受到手性中心 作用而不等价，裂分为两组四重峰，化学位移分别为3 1 8 和3 1 0 。和氧原子相联的酯甲 基以一个单峰出现在3 7 8 ，刚好符合3 个h 的积分面积。化学位移为4 1 8 的氢为四重 峰，将其归属为h 2 。4 8 为氘代重水中未氘代的水峰，7 0 8 的峰为苯环上的h 4 h 5 峰， 6 8 3 的峰为苯环上的h 6 h 7 的峰。 嘻艮扣 w 馘芦 f 丁 俘 tff f i g u r e 3 - 3 化合物1 的3 c - n m r ( 1 5 0 m h z , i ) 2 0 ，t m s ，p p m ) 化合物1 的碳原子可在”c - n m ri 著( f i g u r e 3 3 1 上得到归属，位于最低场的碳是羰 基碳c 2 和羟基取代的芳基碳c 1 0 。c 5 ，c 6 ，c 7 ，c 8 ，c 9 位于1 2 0 左右的苯环区域， c 8 c 9 受羟基的影响相对其他芳环碳位于较高场，和氨基相连的c 3 在5 4 4 左右，甲基 第二部分手性嚅唑烷酮单体的合成研究 碳c 1 位于5 3 7 ，位于最高场的碳为亚甲基碳c 4 ，在3 4 9 的位置。 化合物2 的波谱解析： e _ 群” ： “ l 堍l l r e2 - 4 化合物2 的瓜图谱( 液样，n a c i 单晶片涂片) 化合物2 的i r 图谱如f i g u r e2 _ 4 所示，可以看见3 3 4 8 c m 1 是羟基和氨基的综合吸 收峰，1 6 9 6 c m 1 的吸收峰为化合物2 中酯基和酰胺的混合吸收峰。苯环的骨架吸收出现 在1 6 1 4 ，1 5 1 5 ， 1 4 4 5c m - ，指纹区8 2 4 c m - 1 为对二取代苯环的特征峰。 sl ；ll ! ! l ! l i l i i l! ! l炒渺 埘 m 俄；。夕 甄 i l l j - 【m h h n s e 刖 。 l 人 f i g u r e2 - 5 化合物2 的1 h - n m r ( 6 0 0 m h z , c d c l 3 t m s ，p p m ) 图谱 m 。陵继 i j撼 q墨， 湖北大学硕士学位论文 在化合物2 的氢谱( f i g u r e2 - 5 ) 中，最高场的三个氢原子为乙基中的三个甲基氢 原子h 1 ，而甲酯中的三个甲基氢原子h 3 则位于较低场，以一个单峰出现在3 7 的位置。 3 0 5 和2 9 8 是与苯环连接的亚甲基的两个氢h 5 a h 5 b ，受手性中心的影响裂分为两组峰。 h 5 a h 5 b 和次甲基的一个氢h 4 ( 4 5 9 ) 组成d d 耦合体系，经计算4 9 9 的次甲基的氢h 4 和 亚甲基的氢h 5 a , h 5 b 之间的耦合常数分别为6 6 h z 和1 3 2 h z ，两个亚甲基氢h 5 a , h 5 b 之间的耦合常数为1 3 8 h z 。与氧原子连接的亚甲基上的氢原子h 2 的化学位移达到4 1 ， 是一个四重峰，从积分面积上看也是两个氢。化学位移为5 2 和7 1 的两个峰，从积分 面积上看，各为一个氢，为羟基活泼氢和氨基活泼氢。6 7 7 0 的四个氢则为苯环上的 四个氢原子。 ii审 ； w a ，f 。- r f i g u r e 2 - 6 化合物2 的拈c - n m r ( 5 0 m h z , c d c l 3 ，t m s ：p p m ) 化合物2 的1 3 个碳原子均可在”c - n m r 谱( f i g u r e2 - 6 ) 上归属，位于最低场1 7 2 9 的碳为羰基碳c 5 。位于1 5 6 7 和1 5 5 8 的两个碳分别为羰基碳c 3 和羟基取代的芳基碳 c 1 3 。c 9 ，c 1 0 ，c l l ，c 1 2 为苯环上未取代的四个碳原子。因受羟基的影响，c l l ，c 1 2 位于较高场。c 8 为与亚甲基相连的苯环上的一个碳原子，化学位移为1 2 7 4 ，位于c 9 c 1 0 和c l l c l 2 之间。与酯基相连的亚甲基碳c 2 位于6 1 9 的位置，而与苯环相连的亚甲基 碳c 7 位于较高场，在3 7 8 处。次甲基碳c 6 则位于5 5 4 ，甲酯上的甲基碳c 4 位于5 2 8 ， 而最高场位移为1 4 8 的碳为乙酯中甲基碳原子c l 。 化合物3 的波谱解析： 3 0 第二部分手性嘿唑烷酮单体的合成研究 l 互：至一= 二= r = 一了二 s 奄毛笔甍号雩蔓 = 曼要妻 。| ! 乒一 j ”j 了一一： f i g u r e2 - 7 化合物3 的1 h - n m r ( 6 0 0 m h 五c d c h ，t m s ，p p m ) 图谱 在化合物3 的氢谱中( f i g u r e2 - 7 ) ，化学位移为1 2 为甲基h 8 的三重吸收峰，积分 面积为3 个氢。化学位移在3 0 的吸收峰为h 4 的三重峰积分面积为2 个氢。化学位移 在3 7 的单峰为甲基h 6 的吸收峰，积分面积为3 个氢。化学位移在4 1 的吸收峰为亚甲 基h 7 的吸收峰，积分面积为2 个氢。化学位移在4 5 的多重峰为h 3 的吸收峰，积分面 积为2 个氢。化学位移在6 0 附近的吸收峰为h 2 ，且其分裂为四重峰( d d ) ，反式烯氢 h l a 化学位移在5 4 3 左右，裂分为四重峰( d d ) ，顺式烯氢h 6 b 的信号在5 2 5 也以四重 峰( d d ) 形式出现。但顺式h l b 和h 5 偶合常数1 0 4 h z 小于反式h l a 和h 5 的偶合常数 1 7 4 h z ，故利用偶合常数的差别也可将顺式和反式烯氢h l b 和h l a 区别开。在6 8 7 0 的峰则为苯环上的氢，从积分面积上看为4 个氢，符合结构。 2 4 1 2 还原和关环方法及关环机理的探讨 s c h e m e2 - 8 j黼l 湖北大学硕士学位论文 关于化合物3 的还原，我们尝试了多种不同的方法。第一种方法，采用价格比较便 宜的n a b h 。对化合物3 进行还尉1 2 1 ，然而用n a b h 。还原的结果很不理想， 得到的醇的产率只有2 0 左右之后又采用了加大还原剂的量，延长反应时间，适当升高 温度等方法，都没有得到比较理想的效果。 由于化合物3 中含有碳碳双键，不能将其还原，我们尝试了反应活性更强的l i a l 心。 虽然l i a l 1 4 很昂贵，但反应效果好，反应时间缩短，反应产率提高。 l i a l i - h 原酯的机理【1 3 】： 夕亏 o ao j c 铲岛抽呱一 + c h 3 0 a i h 3 唯一的缺点就是后处理比较麻烦。有盐酸除去未反应的l i a l i ，在过滤，发现有絮 状物堵住的砂芯，很难分离，洗涤干净很困难。如果没有洗涤干净，收率很低，大部分 都包夹在絮状物中。后来我们用硫酸代替盐酸，发现絮状物比较少，很容易分离。 化合物7 的波谱解析： 。 ； ，一 ，5 ；， ； j ：卞气： ，巾。 ”扩 i ! 盛 ；婆如。蜊鬯 。： f ： l r 浇芏。 7 ；v l f 当 o m ! | j ll ! 矾和”2 - 9 化合物7 的i r 图谱( 液样，n a c i 单晶片涂片) 化合物7 的i r 图谱如f i g u r e2 - 9 所示，3 3 2 7c m - 1 是羟基和氨基的综合吸收峰， 1 6 8 6 c m 1 为化合物2 中羰基的吸收峰。苯环的骨架吸收出现在1 6 1 4 ，1 5 1 5 ，1 4 4 5c m l ， 指纹区8 2 0 c m 1 为对二取代苯环的特征峰。 i l 芦i 吣 刖 1 一 f i g u r e2 - 1 0 化合物7 的1 h - n m r ( 6 0 0 m i - kc d c l 3 ，t m s ，p p m ) l 鞘 在化合物7 的氢谱( f i g u r e2 - 1 0 ) 中，7 3 的峰积分面积不足1 个h ，为c d c l 3 的 特征峰。6 7 7 0 的四个氢为苯环上的四个氢原子。酚羟基在5 0 的位置，化学位移为 湖北大学硕士学位论文 4 1 的峰为亚甲基h 2 上的氢，3 8 的位置为次甲基氢h 4 ，3 5 0 一3 6 5 之间的两组峰为亚 甲基氢h 3 的峰，因受到手性中心作用而不等价，裂分为两组峰。化学位移为2 7 的峰， 积分面积为两个氢，为亚甲基h 5 的两个氢。从积分面积上看，2 0 处为3 个氢原子。1 3 的位置为甲基氢h 1 上的三个氢，从积分面积上看为六个氢，多出三个氢。而4 1 的积 分面积为4 个氢，除去h 2 上的两个氢，还多出两个氢。1 3 和2 0 的位置分别多出三个 h ，4 , 1 的位置多出2 h ，正好是c h 3 c o o c h 2 c h 3 的峰，溶剂没有蒸干。 f寸vi们驯ifii i 五。，；。t 品。五i 一；i f i g u r e2 - 1 1 化合物7 的1 3 c - n m ro s o m h z , c d 3 c o c d 3 t m s , p p m ) 化合物7 的”c - n m r 谱如f i g u r e2 - 1 1 所示，2 0 7 3 和2 9 8 的峰为c d 3 c o c d 3 中 未d 代的丙酮的峰。位于最低场的碳为羰基碳c 3 和与酚羟基相连的苯环上的碳c 7 ， 化学位移分别为1 5 7 2 和1 5 6 4 。1 l o 一1 3 0 的峰为苯环上其他五个碳原子。位于最高场 的碳为甲基碳c 1 ，化学位移为1 4 8 ，化学位移为3 6 9 的碳为亚甲基碳c 6 。与酯基相连 的亚甲基c 2 和醇羟基相连的亚甲基c 4 位于较低场，化学位移分别为6 0 7 ，6 3 。8 。化学 位移为5 5 4 的碳则为次甲基碳c 5 。 我们查阅文献有以下几种关环方法：第一种方法，以甲苯为溶剂，k ：c 0 3 作催化剂， 混合物在油水分离器中回流4 h 。由于化合物3 的极性较大，在甲苯中溶解性不好，反应 不是均相反应，得到化合物4 的产率很低。第二种方法，在n a 0 h 的甲醇溶液中回流关 环，得到的产物是氨基醇。原因可能是n a 0 h 的碱性太强，关环后又将环打开。第三种 方法，以k 2 c o 。作催化剂，用水泵减压，1 3 0 1 3 5 。c 油浴下搅拌4 h ，过滤除去k 2 c o 。，盐酸 第二部分手性嚼唑烷酮单体的合成研究 酸化然后甲醇重结晶就可得到化合物4 。第三种方法产率相对较高，达到6 4 4 ，操作 简单，因此最终采用了该方法进行关环。 关环反应的机理，w u 等f 1 4 】作了探讨，如图s c h e m e1 0 所示： s c h e m e2 - 1 0 嗯唑烷酮的生成机理 化合物5 的波谱解析： ? 要酽1 ： l _ “ 6 - ， = 孳要零零孳耄姜耄零：等等 ? j 霉涔。， ，“。磊每每j ，5 i f i g u r e2 - 8 化合物8 的1 h - n m r ( 6 0 0 m h z c d c l 3 ，t m s 。p p m ) 图谱 3 5 毒， #i，；ltl砥蔓毛产。 薏2 0 ￥1 慧茅 嚣，： 嚣；毛 冀一；r。i， 譬，r蠹秘珏l 拳n ， 湖北大学硕士学位论文 在化合物5 的氢谱中( f i g u r e2 - 8 ) ，化学位移为2 8 0 的氢为为亚甲基氢h 3 ，积分 面积为2 个氢原子。亚甲基氢h 1 位于较低场，因受到手性中心作用而不等价，裂分为 两组峰，化学位移在4 0 2 和4 1 3 左右。化学位移为4 4 2 的峰则为次甲基上的氢原子1 - 1 2 。 化学位移在6 0 附近的吸收峰为h 5 ，且其分裂为多重峰，反式烯氢h 6 b 化学位移在5 7 7 左右，裂分为双重峰，顺式烯氢h 6 a 的信号在5 2 5 也以双峰形式出现。但顺式h 6 a 和 h 5 偶合常数1 0 4 h z 小于反式h 6 b 和h 5 的偶合常数1 7 4 h z ，故利用偶合常数的差别4 也可将顺式和反式烯氢h 6 a 和h 6 b 区别开。化学位移在5 6 0 的单峰为n h 的吸收锋。 在6 8 7 2 的峰则为苯环上的氢，从积分面积上看为4 个氢，符合结构。 2 4 1 - 3 脱保护的方法探讨 p d c ，h 2 2 s i g m a ( 1 ) ：r i = 0 0 3 9 5 ，w r ：= 0 1 1 0 3 ，所有数据一致性因子r 。= 0 0 4 3 4 。w r ：= 0 1 1 2 9 。在最终的差值f o u r i e r 合成图上，最大与最小的电子密度峰的高度( 鬼峰) 分 别为0 1 5 0 和- 0 1 6 0 e a 3 。分子结构图利用s h e l x l - - 9 7 程序包绘出。 2 5 1 化合物的x 单晶衍射图与晶体堆积图 图2 - 1化合物1 2 的分子结构图 第二部分手性嚼唑烷酮单体的合成研究 图2 - 2 化合物1 2 的晶胞堆积图 图2 - 3 化合物1 2 的空间晶胞堆积图 湖北大学硕士学位论文 2 5 2 原子坐标合热力学参数 t a b l e 2 - 1a t o m i cc o o r d i n a t e s ( x1 0 4 ) a n de q u i v a l e n ti s o t r o p i cd i s p l a c e m e n t p a r a m e t e r s ( 2 x1 0 3 ) f o r0 6 0 5 0 9 d m u ( e q ) i sd e f i n e da so n et h i r do ft h et r a c eo ft h e o r t h o g o n a l i z e du i jt e n s o r 堕王苎! ! 堕! 旦 c l 0 1 1 6 7 7 ( 1 0 )o 8 9 1 4 ( 2 )o 0 9 7 4 ( 2 )o 0 7 6 2 ( 5 ) h 1 a0 1 0 6 20 9 9 8 0 0 1 1 8 9o 1 1 4 h l b0 0 5 9 10 8 3 3 9 0 1 2 4 20 1 1 4 h l c0 1 2 5 2 0 8 7 6 7- 0 0 2 3 90 1 1 4 c 2 o 2 1 0 0 0 ( 9 )o 8 3 7 5 2 ( 1 7 ) 0 2 1 1 1 4 ( 1 9 ) 0 0 6 4 3 ( 4 ) h 2 a0 2 0 3 2 0 8 5 3 60 3 3 4 20 0 7 7 h 2 b0 2 2 0 90 7 2 9 30 1 9 2 50 0 7 7 c 3 0 3 8 2 9 8 ( 8 )o 9 1 1 3 1 ( 1 2 ) 0 2 6 4 1 4 ( 1 4 ) 0 0 4 6 6 ( 3 ) n 1 0 4 5 0 2 9 ( 7 )1 0 1 1 2 4 ( 1 3 ) 0 2 1 0 6 1 ( 1 4 ) 0 0 5 6 2 ( 3 ) h l 0 4 3 6 4 ( 1 1 )1 0 6 4 5 ( 1 7 )0 1 1 7 0 ( 1 5 ) 0 0 6 7 0 1 o 2 9 4 4 7 ( 6 ) 0 9 2 6 4 3 ( 1 0 ) o 1 6 1 7 2 ( 11 ) 0 0 5 4 10 ) 0 2 o 3 9 9 4 3 ( 7 )0 8 2 4 2 1 ( 1 0 ) 0 3 8 6 9 1 ( 1 1 )0 0 5 8 8 ( 3 ) 2 5 3 选择键长和键 t a b l e2 - 2b o n dl e n g t h s 【a lf o r1 2 苎三塑坌三竺堕些堡里苎竺竺鱼堕堕茎 t a b l e2 - 3b o n dl e n g t h sa n g l e s 【d e g lf o r1 2 2 5 4 热力学参数 t a b l e2 - 4a n i s o t r o p i cd i s p l a c e m e n tp a r a m e t e r s ( a 2 x1 0 3 ) f o r0 6 0 5 0 9 d m t h e a n i s o t r o p i c d i s p l a c e m e n tf a c t o re x p o n e n tt a k e s t h ef o r m ： 一2 p 2 【1 1 2 a + 2 u 1 1 + + 2 h k 矿b + u 1 2 】 c ( 1 ) c ( 2 ) c ( 3 ) n ( 1 ) 0 ( 1 ) o ( 2 ) 4 6 ( 5 0 ( 4 7 ( 4 3 ( 4 3 ( 6 7 ( 1 0 1 ( 1 ) 7 9 ( 1 ) 4 5 ( 1 ) 5 5 ( 1 ) 5 7 ( 1 ) 5 2 ( 1 ) 7 ( 1 ) - 7 ( 1 ) 5 ( 1 ) 2 ( 1 ) 4 ( 1 ) 5 ( 1 ) 、，) m m d 议小 d d文坝 d ，d d，小町以m 郇郇 似烈似觚趴坝 湖北大学硕士学位论文 t a b l e2 - 5 化合物1 2 的晶胞参数 晶体中分子在晶胞内的堆积示于图3 2 。可以看出晶体是以1 个中心对称二聚体为 基本重复单元，它们是2 个分子间以n h o 氢键 i x 0 = 2 0 2 0 丸n - h 一0 = 1 7