（有机化学专业论文）有机锡羧酸酯配合物的合成、结构表征及性质研究.pdf

硕士学位论文 摘要 通过对大量文献调查研究作者发现 有机锡配合物具有多方面的作用 特别是在抗 癌活性方面 自8 0 年代初 c r o w e 等人发现有机锡配合物有抗癌活性以来 关于有机 锡抗癌活性的研究成为继顺铂之后又 极为活跃的热点 在此基础上 作者合成了两大 系列的化合物 卡铂型有机锡类维a 酸酯配合物 1 6 a 1 6 d 和1 7 a 1 7 d 和卡铂型芳 香型有机锡羧酸酯配合物 3 2 e 3 2 j 对于有机锡类维a 酸酯配合物 作者发现类维a 酸本身在癌症等治疗方面有着重 要的表现 作者设想将类维a 酸接到具有抗癌活性的有机锡上 充分利用药物协调原理 从而合成具有更好抗癌活性的有机锡配合物 生物活性显示此类化合物对宫颈癌细胞 h e l a 肝癌细胞 l i v e rc a n c e rc e l l 肺癌细胞 a s 4 9 都具有较好的抗癌活性 而对于顺铂芳香型有机锡羧酸酯配合物 初步的生物活性显示它们具有较好的抗癌 活性 而它们的生物活性又存在差别 为了研究分子结构与抗癌活性之间的关系 本论 文用x 射线单晶衍射测定了其中化合物3 2 b 和3 2 e 的晶体结构 化合物3 2 b 属于斜方晶 系 r 3 空间群 口 2 5 3 8 8 3 a b 2 5 3 8 8 3 a c 1 9 0 8 1 4 a 口 9 0 0 矿 1 0 6 5 1 3 z 1 2 r o 0 4 9 2 幔 o 1 2 5 7 化合物3 2 e 属于单斜晶系 p 2 1 c 空间群 a 9 3 2 1 5 8 a b 2 3 9 9 3 6 1 9 a c 1 0 8 2 2 5 9 a 口 1 0 7 8 4 8 0 1 0 o7 矿 2 3 0 4 o 3 a 3 z 4 r o 0 5 8 5 w r 0 1 2 8 1 3 2 b 和3 2 e 晶体中锡原子配位数均为6 形成了严重扭 曲八面体几何构型 3 2 b 和3 2 e 均存在分子内及分子间氢键作用 3 2 b 中氢键作用较弱 在生物体系中比3 2 e 更易释放出游离态r 2 s n 2 易与癌细胞的d n a 结合 具有更好的 抗癌生物活性 为了进一步的探讨有机锡配合物的抗癌活性机理 合成了二全氟己基乙基二氯化锡 3 3 并同时运用循环伏安法 紫外光谱等手段 对二全氟己基乙基二氯化锡与小牛 胸腺d n a c t d n a 作用机制进行了研究 结果表明 化合物二全氟己基乙基二氯化 锡通过静电作用于d n a 的骨架磷酸基团 从而与d n a 发生作用 本论文共合成化合物3 0 个 其中新化合物1 5 个 所有化合物都通过i r 1 hn m r 表征 部分化合物还用1 3 cn m r 1 9 fn m r 和 9 s n n m r 进行了表征 关键词 有机锡配合物 类维生素a 合成 表征 x 射线单晶衍射 抗癌活性 小牛 胸腺d n a 二全氟己基乙基二氯化锡 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 i i i e e e e 自 e 自 e e e e 兰 a b s t r a c t t h ea u t h o rh a v ef o u n dt h a to r g a n o t i nc o m p o u n d sh a v em a n yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n c ei n d i f f e r e n tf i e l d se s p e c i a l l ya n t i c a n c e ra c t i v i t i e sb a s e do nr e a d i n gan u m b e ro fl i t e r a t u r e s m o r e a n dm o r eo r g a n o m e t a l l i cs c i e n t i s t sp a i da t t e n t i o nt ot h ea n t i c a n c e ra c t i v i t i e so fo r g a n o t i n c o m p o u n d ss i n c et h es c i e n t i s t sc r o w na n dh i sc o w o r k sf o u n do r g a n o t i nc o m p o u n d se x h i b i t e d b e t t e ra n t i c a n e e ra c t i v i t yi nt h ee a r l y1 9 8 0 s s ot w os e r i e so f d i n b u t y l t i nc a r b o x y l a t e s 3 2 e 一 3 2 ja n d1 6 a 1 6 d 1 7 a 1 7 d w e r es y n t h e s i z e db yt h er e a c t i o no fd i n b u t y l t i no x i d ew i t h c o r r e s p o n d i n ga r o m a t i cc a r b e x y l i ca c i d s t h ea u t h o ra l s oh a v ef o u n dt h a tr e t i n o i d sp l a ya ne s s e n t i a lr o l ei nv e r t e b r a t eg r o w t ha n d d e v e l o p m e n t s u p p o r t i n gc e l ld i f f e r e n t i a t i o n e m b r y o n i cd e v e l o p m e n t v i s i o n t h ei n l l n u n e r e s p o n s ea n dr e p r o d u c t i o ne s p e c i a l l ya n t i c a n c e ra c t i v i t i e s t h e r e f o r ei no r d e rt oe n h a n c et h e a c t i v i t i e so fo r g a n o t i nc o m p o u n d s w es y n t h e s i z e das e r i e so fd i n b u t y l t i nr e t i n o a t e sb yt h e r e a c t i o no f d i 一珂 b u t y l t i n o x i d ew i t h c o r r e s p o n d i n gr e t i n o i d si n1 2 1 6 a 1 6 d a n dl 1 1 7 a 1 7 d m o l a rr a t i o s t u d yo ft h e i rb i o l o g i c a la c t i v i t yi nh e l a l i v e rc a n c e rc e l i l c c a 5 4 9 c a n c e rc e l ls h o w e dt h a tc o m p o u n d1 7 ah a db e t t e ra n t i c a n c e ra c t i v i t y as e r i e so fd i 片一b u t y l t i nd i c a r b o x y l a t e s n b u 2 s n o o c a r 2 3 2 a 一3 2 j w e r es y n t h e s i z e d b yt h er e a c t i o no fd n b u t y l t i no x i d ew i t hc o r r e s p o n d i n ga r o m a t i cc a r b o x y l i ca c i d si n1 2 m o l a rr a t i o t h ea n t i c a n c e ra c t i v i t i e so f t h e s ec o m p o u n d si n d i c a t e dt h a ta l lo f t h e me x h i b i t e d g o o da c t i v i t i e s i no r d e rt or e s e a r c ht h er e l a t i o n sb e t w e e nt h e i rs t r u c t u r e sa n da n t i c a n c e r a c t i v i t i e s c o m p o u n d3 2 ba n d3 2 ew e r ed e t e r m i n e db yx r a ys i n g l ec r y s t a ld i f f r a c t i o n t h e c r y s t a l3 2 bb e l o n g st or h o m b o h e d r a lw i t hs p a c eg r o u pr 一3 口 2 5 3 8 8 3 a b 2 5 3 8 8 3 a c 21 9 0 8 1 4 a 声 9 0 v 1 0 6 5 1 3 a 3 z 1 2 r o 0 4 9 2 w r 0 1 2 5 7 n l ec r y s t a l 3 2 e b e l o n g st om o n o e l i n i cw i t hs p a c eg r o u pp 2 i c a 9 3 2 1 5 8 氏b 2 3 9 9 3 6 1 9 a c 1 0 8 2 2 5 9 a 卢 1 0 7 8 4 8 0 1 0 v 2 3 0 4 0 3 a 3 z 4 r o 0 5 8 5 w r 0 1 2 8 i nt h e c r y s t a l so f3 2 ba n d3 2 ee a c ht ma t o mi ss i x c o o r d i n a t e di nad i s t o r t e do e t a h e d r o ng e o m e t r y s t r u c t u r e t h es t r u c t u r e so f3 2 ba n d3 2 ee x i s ti nt h e i rc r y s t a l sb yi n t e r m o l e c u l a ra n d i n t r a m o l e c u l a rh y d r o g e nb o n d s 3 2 bp r e s e n t e db e t t e ra n t i c a n c e ra c t i v i t yt h a n3 2 eb e c a u s et h e h y d r o g e nb o n d si n3 2 ba r el o n g e ra n dw e a k e r s ot h a tt h es p e c i e sr 2 s 一 o f 3 2 bi nb i o s y s t e m i sr e l e a s e dm o r ee a s i l yt oc o m b i n ew i t hd n ao f c a n c e rc e l l s i no r d e rt or e v e a lt h ea n t i c a n c e rm e c h a n i s mo f o r g a n o t i nc o m p o u n d s d i t r i d e c a f l u o r o o c t a y l t i nd i c h l o r i d e c 6 f 3 c h 2 c h 2 2 s n c h w a ss y n t h e s i z e da n dt h ec y c l i c v o l t a m m e t r i ea n ds p e c t r o p b o t o m e t r i cm e t h o d sw e r eu s e dt o s t u d yt h ei n t e r a c t i o no f c 6 f t3 c h 2 c h 2 2 s n c l 2a n dd n a t h er e s u l t ss u g g e s t e dt h a tc o m p o u n d c 6 f 1 3 c i 2 c h 2 2 s n c l 2 1 1 1 硕十学位论文 m a i n l yr e a c t se l e c t r o s t a t i c a l l yw i t ht h ep h o s p h a t eb a c k b o n eo f d n a w eh a v e s y n t h e s i z e d3 0c o m p o u n d sa n d1 5o f t h e mw e r en o tr e p o r t e di nl i t e r a t u r e su n t i l n o w t h e i rs t r u c t u r e sw e r ec h a r a c t e r i z e da n dc o n f i r m e db yi r 1 hn m r c n m r 1 9 fn m r a n d1 s nn m r s p e c t r a k 盼w o r d s o r g a n o t i nc o m p o u n d r e t i n o i d s s y n t h e s i s c h a r a c t e r i z a t i o n x r a y d i f f r a c t i o n a n t i c a n c e ra c t i v i t y c t d n a d i t r i d e c a f l u o r o o c t a y l t i n d i c h l o r i d e j v 硕十学位论文 插图索引 图1 1 化合物2 的结构示意图 6 图1 2 氟碳两相体系中酯交换反应示意图 7 图1 3 与顺铂结构类似的二烃基锡衍生物结构 8 图1 4f 胛 c 4 h 9 2 s n 2 一p y c 0 2 2 h 2 0 的反应机理 a 及晶体结构 b 10 图1 5 四配位 五配位 六配位和七配位有机锡配合物 1 1 图1 6 梯型有机锡配合物的基本结构 1 2 图1 7 双层梯型有机锡配合物的反应过程及晶体结构 1 2 图1 8 立方形有机锡配合物 a 及鼓形有机锡配合物 b 1 3 图1 9 氧桥连笼状有机锡配合物的合成及晶体结构 1 3 图l 1 0 十六员环有机锡配合物晶体结构及二二十四员环有机锡配合物晶体结构 1 4 图1 1 1 球型有机锡配合物单分子晶体结构及一维结构 1 5 囤2 1 视黄醇 6 9 颐 维a 酸 7 1 3 顺 维a 酸 8 全反式维a 酸 9 1 3 顺 阿维a 酸 1 0 和全反式阿维a 酸 1 1 的化学结构 1 7 图2 2 二正丁基锡类维a 酸酯的合成路线 2 0 图2 3蝶型有机锡配合物可能配位 四配位 a 五配位 b 六配位锡 c 2 5 图2 4 梯型有机锡配合物的可能配位结构 五配位 a 六配位锡 b 2 5 图2 5 化合物1 6 a 的核磁共振锡谱 9 s nn m r 2 6 图2 6 化合物1 7 a 的核磁共振锡谱1 1 9 s nn m r 2 7 图2 7 化合物1 7 a 对h e h l c c t 9 三种癌细胞的抗癌活性 p e j m l 2 7 图3 1 化合物1 8 2 6 的分子结构 2 9 图3 2 二正丁基及二全氟辛基乙基锡羧酸酯配合物的合成路线 3 1 图3 3 化合物3 2 b 的单分子结构 3 7 图3 4 化合物3 2 b 的晶胞结构 3 7 图3 5 化合物3 2 e 的单分子结构 3 7 图3 6 化合物3 2 e 的晶胞结构 3 7 图3 7 化合物3 2 e 二聚体中的氢键结构 3 8 图4 1二全氟己基乙基二氯化锡的合成线路图 4 6 图4 2 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 2 s n c h 与d n a 混合物在不同时间的u v 谱 4 7 图4 3d n a 与不同浓度的 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 2 s n c l 2 的u v 谱 4 7 图4 4 c 6 f 13 c h 2 c h 2 2 s n c h 与d n a 混合物在不同浓度k h 2 p 0 4 条件下u v 谱 4 8 图4 5 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 2 s n c h 与d n a 作用的循环伏安谱图 4 8 图5 1 中间体4 a a 的合成路线图 5 6 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 表1 1 表3 1 表3 2 表3 3 附表索引 配体及锡 i v 化合物对助催化结果的影响 几种化合物抗m c f 7 和w i d r 的活性 2 6 吡啶二羧酸二烃基锡抗m c f 一7 和w i d r 的活性 取代苯甲酸类有机锡化合物的抗m c f 7 和w i d r 活性 3 2 8 2 9 3 0 表3 4 化合物3 2 a 一3 2 f 抗癌活性对人体肺癌细胞 a 5 4 9 的近似i d 5 0 值 g g m l 3 4 表3 5 化合物3 2 b 的主要键长 a 和键角 o 3 6 表3 6 化合物3 2 e 的主要键长 a 和键角 o 3 7 表3 7 化合物3 2 b 的氢键键长 a 和键角 3 9 表3 8 化合物3 2 e 的氢键键长 a 和键角 3 9 表3 9 化合物3 2 b 的非氢原子坐标和各向异性热参数 4 0 表3 1 0 化合物3 2 e 的非氢原子坐标和各向异性热参数 4 0 表5 i不同亲核性试剂对4 a a 合成的影响 5 8 湖南大学 学位论文原创性声明 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 储签名 即o j 掀 日期 酬年f 月坤日 学位论文版权使用授权书 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 同意学校保 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 本人授权湖南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姬编本学位论文 本学位论文属于 1 保密函在芝年解密后适用本授权书 2 不保密口 请在以上相应方框内打 作者签 导师签 日期 小名年 月纠帕 日期 加以年厂月z 舻日 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 有机锡化合物的性质和应用 1 1 1 有机锡化合物的性质 有机锡化合物是指分子中至少有一个s i 卜c 键的金属有机化合物 由于有机锡化合 物具有优异的化学性能 所以在很多领域例如 药物化学 催化化学 有机合成化学 p v c 稳定剂 防腐涂料和木材防腐等都具有广泛的应用 有机锡化合物可分为烃基锡和 有机锡盐两类 目前有机锡盐的工业用途较窄 烃基锡可分为四烃基锡 三烃基锡 二 烃基锡 单烃基锡和六烃基二锡等 和同族元素相比 s l 卜七键通常较弱且极性较大 但这并不意味着在普通条件下有 机锡化合物不稳定 在室温下 s n 芝键对水是稳定的 有机锡化合物对热也相当稳定 许多有机锡化合物可被减压蒸馏 但强酸 卤素和一些亲电试剂可以很方便地断裂s r 卜 c 键 有机锡化合物大多成共价键 但这些共价键又具有很大程度的离子特性 s n l 0 键 是不存在的 以r 2 s n o 形式存在的 r 2 s n o 应是一聚合体 通常通过分子间的锡氧键交 联形成 和碳原予相比 锡原子之间的成键趋势很弱 但s n s n 键是存在的且很容易被 氧 卤素和酸所断裂 1 1 2 有机锡化合物的应用 因为有机锡化合物具有特殊的优异性能 以至于在某些领域中的应用得到较快发 展 在这些领域中 每年都有数目巨大的研究论文发表 时至今日 有机锡化合物已广 泛地应用多种领域 l 2 1 1 1 2 1 有机锡化合物在不对称合成中的应用研究 催化不对称合成是制备光学活性化合物的有效方法 有机金属化合物作为试剂或催 化剂在这一领域得到了广泛的应用 有机锡化合物在不对称合成中的应用开始于2 0 世纪 8 0 年代末期 随着对有机锡化合物研究的不断深入 特别是进入2 0 世纪9 0 年代以后 除 了进一步研究烯丙基锡作为反应试剂与羧基化合物的不对称加成反应外 还研究了烯丙 基锡作为试剂与其它物质发生的不对称取代反应等 反应中除了使用传统的b i n o l t i v i 催化体系外 3 4 1 还开发研制了 s 一b i n a p a g i b i s o x a z o l i n e z n i i 5 1 二苯硫 磷胺 银 i 等催化体系 与此同时在利用烯丙基锡类试剂合成手性生物活性分子方面取 得了一定的进展 有机锡化合物除了在不对称合成中作反应试剂外 手性脯氨酸衍生物 锡 手性恶唑啉一锡 手性联萘亚甲基 锡等配合物用作催化剂的研究也有了一定程度的 突破 另外当某些有机锡化合物用作助催化剂时 可明显改善产物的对映体选择性并提 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 高产率 1 有机锡试剂在合成环状手性化合物中的应用 有机锡试剂合成手性环状化合物是手性环状化合物的合成方法之一 由于其独到之 处而得以应用 特别是三元环状化合物的合成 有机锡试剂可用于杂环化合物的合成 如c o l d h a m 等 6 1 合成了取代的四氢吡咯手性化合物 1 g c h o p h c h 2 n h o l 2 加 m g b r m s o s n o u o 湖一 筹生力m 丽丽两 l 八湖 旦 端祭生一警 盹 p h 矿 h 鼍筹警 m 少p h m g 人p h m e 饥 0 8 硼吣 丽丽5 西一 i l m e p h 由于三元环状化合物的不稳定性 传统的制备方法是采用卡宾与烯烃反应或i 3 一消 除反应 c h a 等 7 1 利用三丁基乙烯基锡在t i o p r l 3 c i 催化下与酯或酰胺反应合成了手性的 三元取代环状化合物 见下式 反应产物作为中间体可进一步合成其它的含有三元环 的手性化合物 这为合成手性的三元三取代环状化合物提供了一种新的方法 在不对称 合成中具有重要意义 9 8 n b u 3 s n o a c b8 l9 8 29 0 h b u 3 s n o m eb8 51 0 0 0 9 8 n b u 2 s n o m e 2 b9 31 0 0 0 7 5 o 眇 b 8 a 9 有机锡羧酸酯配合物的台成 结构表征及性质研究 成的助催化剂 常用的有 b u 3 s n f b u 2 s n o a c 2 b u 3 s n o a c b u s n o a c 3 以及金属 氧化物等 m u k a i y a m a 等 1 研究t n n 彭j 有机锡化合物作为助催化剂对产率和e e 值的 影n l j 见表1 1 1 1 2 2 有机锡化合物作为p v c 稳定剂的应用 聚氯乙烯 p v c 是大宗塑料品种之一 在p v c 的生产过程中必须添加热稳定剂以延 缓或阻止p v c 树脂的热降解 目前p v c 稳定剂主要有铅盐类 金属皂类和有机锡类三 大类 其中有机锡类稳定剂具有优良的热稳定性 良好的光稳定性和互溶性 能使制品 具有高度热稳定性和透明性 已成为p v c 制品的一类最重要的稳定剂 其用量j 下不断 增加 p v c 热解的过程主要分两类 脱h c i 和自氧化 一般认为有机锡稳定剂在p v c 中 的作用有 l 1 缚住p v c 分解所生成的h c i r 2 s n x 2 2 h c i p 2 s n c l 2 2 h x 该反应对防止p v c 的热分解是非常有效的 因为h c i 能自催化p v c 的进一步降解 而生成的 s n c l 是一个弱路易斯酸 它的催化效果远不如h c i 强 2 阴离子交换 稳定剂中的阴离子基团 一般为s r 或羧基 同p v c 中的c l 进行交换 因为一s r 或 c o r 比c l 更难以消去 使p v c 树脂不易氧化和断裂 3 分解过氧化物及与共轭双键加成 有机锡稳定剂可以分解p v c 降解过程中生成的过氧化物并和共轭烯烃发生加成反 应 防止p v c 的进一步降解 f 钟光稳定作用 有机锡羰基化物 特别是二烃基锡马来酸酯 除了具有一定的热稳定作用外 还有 较好的光稳定作用和抗风化作用 可用于户外的p v c 制品中 1 1 2 3 有机锡聚合物的应用研究 1 9 8 5 年m o n t e r m o s o 首次用丙烯酸三烷基锡酯与甲基烯酸聚合物合成了有机锡聚合 物 由于其侧链锡酯键在海水的冲击下易断裂 释放出的有机锡化合物可以起到杀菌防 污染作用 因此引起了人们的广泛注意 1 9 6 2 年英国国际油漆有限公司首次进行了有机 锡共聚物防污漆试验 并于1 9 7 4 年投入使用 从7 0 年代开始 c a r r a h e r 等人对有机锡卤 化物的界面缩聚进行了大量研究 并在有机锡聚合物荧光染料和有机锡化合物对聚合物 的改性等方面取得了大量的成果 这些研究扩大了有机锡聚合物的应用范围 激发了各 国学者的研究兴趣 使其成为目前有机会属聚合物的研究热点之一 i 1 9 8 5 年a n d r e w s 1 6 l 首次利用二乙酸二有机锡酯与二元羧酸在沸腾的二甲苯中反应合 硕士学位论文 成了一些短链有机锡聚酯 但该法合成的有机锡聚酯熔点较低 并且有环化产物存在 1 9 6 5 年g e t n e r 首次用界面缩聚合成了有机锡聚酯 此外还有有机锡聚醚 有机锡聚胺的 合成 x 一由r x 一n f 一l 一础一0 4 一万n 矿x r 一c c i h b r c h c 也一c h d c h 2 c h 2 c h 2 c h 3 f o 一8 一 一8 一 一占 一 刚 七c h 24 一h c h c l i b n 一 十o c r f c o s n 十 hh l 一c 6 h 4 一一c h 一 有机锡聚合物可用于海洋防污材料 已有机锡聚合物制成的海洋防污材料具有杀 菌 防腐 长效低毒和良好的成膜性等优点 因而受到造船及涂料工业的重视 目前已 有一些品种进入商品化 此外有机锡聚合物还可用于木材防腐 c a r r a h e d l 7 1 介绍了一种 采用有机锡聚合物处理木材以提高木材防腐性能的方法 该法主要是通过控制聚合物中 三丁基组分的释放来达到保护木材的目的 经有机锡聚合物处理后的木材其横向及纵向 强度明显增加 木材的溶胀性和吸水性明显低于未经处理的木材 木材的抗生物腐烂性 能得到很大的提高 有机锡聚合物还可制备成荧光染料 有机锡聚合物荧光染料是把小分子荧光染料引 入主链含s n 原子的聚合物分子中而制得的 通常采用含有两个不同l e w i s 碱基的小分子 染料单体与有机锡的二氯化物进行界面缩聚来制备 有机锡聚合物荧光涂料的优点是 1 由于发色基团被固定在高分子链上 所以与小分子染料相比它具有牢固 耐洗 染料分子不易流式等特点 2 着色后 颜色的耐久性好 3 具有防腐 防霉特性 4 属日光型荧光染料 荧光强度较高 5 荧光寿命长于小分子荧光染料 6 染 料的热稳定性较好 1 r 2 s n c 蚶1 2 二 叫i 址c o o 一 0 鬯革乇 蚶 唧 1 c o o 一书乇 1 1 2 4 有机锡化食物作为催化剂在有机合成中的应用 有机锡化合物应用于催化合成领域 因反应条件温和 产率高 反应速度快 催化 剂高效而且和产物易于分离 易于工业生产 对反应容器无腐蚀性 较高的立体和区域 选择性 已受到合成化学家的高度重视 有机锡化合物能很好的催化加成反应 环氧化 合物开环反应 聚合反应 酯化和酯交换反应等 近年来 研制合成的有机氟锡试剂更 显示了有机锡化合物的优异性能 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 c u b a n 及其合作者从c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 m g i 经过三步反应合成了新型氟锡试剂 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 3 s n x x h b r a t t l s 1 2 j 其反应性能与一般有机锡试剂类似 但由于它们 能够在氟碳相中反应 因此只需采用相分离即可达到纯化的目的 并且反应后锡试剂被 富集到氟碳相 可以高收率回收 加以循环使用 从而避免了剧毒锡试剂的大量使用和 分解 这一点对于环境保护而言是相当有利的 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 3 s n x 在1 0 a i b n 引发下可用于多种基团 r x x b r s e p h n 0 2 o c s 2 c h 3 的自由基还原 且反应产率较高 实验证明 锡催化剂循环使用五次而产率 并无降低 他们合成的另一类芳基氟锡试剂 c 6 f 1 3 c h 2 c h 2 3 s n a r 可用于钯催化的s t i l l e 偶连反应 1 8 其中锡试剂可通过与p h m g b r 反应再生 他们还发现该反应在8 0 需反 应一天 而在微波辐射下 反应9 0 1 2 0s 即可完成 2 0 1 c u b a n 等 2 1 1 人还合成了含氟锡试剂1 该试剂与三丁基烯丙基锡反应性能类似 o h v 7 8 n c h 2 c h 2 c 6 1 3 3 r c h o 人 弋 氟锡产物 l o h 矿 s b 3 r c h o 叫r 人 有机锡产物 b u c h e r 等t z 2 合成了化合物2 其结构见图1 1 这种化合物在除了c h 2 c h 溶解度比 较低 乙酸乙酯和丙酮 高溶解性 外的其它有机溶剂中几乎是不溶的 然而它在氟碳溶 剂中的溶解性极好 例如在全氟己烷中的溶解度是4 0g l 化合物2 在全氟己烷 有机溶 剂中的分配系数很高 甲苯9 9 c h 2 c h9 9 甲醇4 9 它分子外面的c 6 f 1 3 c t t 2 c h 2 基团 阻碍了锡氧无机中心与有机溶剂接触 从而决定了化合物2 的亲氟特性 化合物2 是一 种l e w i s 酸 在氟碳两相体系中能极其完美地催化酯交换和酯化反应 r f o 彳1r 梦 l 芦 r f l i ll r f ii r f 占 r 图1 1 化合物2 的结构示意图 酯交换反应是有机合成中最重要的反应之一 2 3 1 见下式 除了在实验室内 这种 反应在多种工业过程中如 脂肪酸 油漆及聚酯等的生产中也有重要应用 因此酯交换 反应已具有很长的历史 己发展了多种方法 但以前的方法鉴于方法化学 几乎没有一 种是令人满意的 这主要是因为酯交换反应是可逆反应 存在着反应平衡问题 为了使 反应向正反应的方向进行 可以采用两种方法 使一种反应物 r c o o r l 或r 2 0 h 大大 过量或者不断的除去反应生成的醇 r 1 0 h 鉴于 原子经济 2 4 1 的原因 前一种方法是不 可取的 后面一种方法在技术上也是不太容易实现的 酯交换反应难免用酸或碱作催化 硕士学位论文 剂 而在反应物质中经常存在对酸或碱敏感的基团 这是酯交换反应遇到的又一个难题 而且反应结束后要必须把催化剂除去以避免其可能造成的多种问题 最实用的酯交换反 应应该满足以下要求 1 反应物酯和醇应按摩尔比1 1 配料 2 催化剂应是中性的 而 且容易从反应混合物中分离 3 不需要特殊的技术分离生成的醇 4 转化率为1 0 0 r c o o r l i 乎o h r c o o r 2 r 1 0 h 化合物2 作为酯交换反应的催化剂就可以满足以上要求 2 5 1 利用这种催化剂建立了 一种新的氟碳两相酯交换 f l u o r o u sh i p b a s i ct r a n s e s t e r i f i c a t i o n 技术 在用以前的方法进行 酯交换反应时 反应原料按照化学计量比投料都不能达到很高的收率 而以化合物2 作 为催化剂 利用氟碳两相技术进行酯交换反应时原料按摩尔比1 1 加料反应 收率可达 1 0 0 而且反应和分离过程简单 见图1 2 f c 7 2 全氟己烷 r c o o r r 2 0 h 2 f c 7 2 加热 1旦些l 图1 2 氟碳两相体系中酯交换反应示意图 在反应过程中不须要除去所生成醇的装置 由于多数酯交换反应的转化率是1 0 0 在有机相中只有目标酯 几乎没有原料酯 而且在酯交换反应中生成的醇一般是低沸点 的甲醇或乙醇 高纯度的目标酯就可以通过蒸馏有机相除去生成的醇得到 少数转化率 不能达到1 0 0 的反应 可以通过柱色谱法分离得到纯品 反应体系中所用的催化剂可 从氟碳相中大量回收 也可以重复使用 实验证明该体系中催化剂可重复使用2 0 次 而反应活性没有降低 酯化反应是有机合成中另一个重要的反应 为了满足可持续化学的需要 酯化反应 技术正在经历一次深入的改革 由于羧酸和醇之间的酯化反应不可避免的是可逆反应 存在一个化学平衡 高 原子效率 是不容易实现的 为了提高反应转化率 要么使一种 反应物过量 要么除去反应过程中生成的水 事实上 尽管采用等摩尔量的促进剂 d c c d i c y c l o h e x y l c a r b o d i i m i d e 或d e a d d i e t h y l a z o d ic a r b o x y l a e 2 6 1 活化参加反应的羧 酸 利用简单的催化体系使羧酸和醇按照严格的化学计量比l l 进行缩合反应 也是很 难有令人满意的收率的 向建南 2 7 等发现用化合物2 做催化剂 利用氟碳两相技术可以 使羧酸和醇按照化学计量比l 1 进行缩合反应时的转化率达到1 0 0 如图1 2 所示 利用氟碳两相技术进行酯化反应的过程比其它酯化方法简单 且分 离方便 等摩尔量的酸r c o o h 和醇r 1 0 h 以及催化剂化合物2 在f c 一7 2 中于1 5 0 下 加热1 6h 反应完毕冷却到室温后 向反应混合物中加入甲苯以萃取生成的酯 减压除 掉甲苯即可得到纯度较高的酯 圆圈 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 二级醇 n 位上有较大位阻的羧酸在发生缩合反应时产率不理想f 6 5 简单的 芳香羧酸 如苯甲酸 和a 肛不饱和羧酸发生酯化反应时产率也很低 争x 镂s i j r础r a刈lkyl 邮arylr h j 1 y 2m 3 s n h 呶a 乇 峨c 5 生p 叫啦黜c 啵略 4 胁 野吗唧 m r c l 2 s n c h 2 c h 9 2 c 6 h 4 镒刊s q h 4 l 一 贮i v k 3 s i c h 2 l t o l u e n e 硕士学位论文 1 2 2 3 立方型有机锡配合物 h o l m e s 4 7 1 等首次利用正丁基锡酸和二环己磷酸反应直接得到立方形有机锡配合物 n b u s n o 0 2 p c 6 h 1 1 2 1 4 具体见图1 8 a n b u s n o o h c 6 h l1 2 p o o h 卜 n b u s n o 0 2 p c 6 h l1 2 1 4 h 2 0 1 2 2 4 鼓型有机锡配合物 c h a n d r a s e k h a r 4 8 1 等首次利用苯基三氯化锡与环己甲酸钠以四氯化碳作溶剂 反应先 脱去一分子的氯化钠得到苯基二氯环己甲酸锡酯 接着与一分子的水作用聚合而成苯基 氧环己甲酸锡酯配合物 p h s n 0 0 2 c c 6 h i i 6 合成步骤如下式 晶体结构见图l 8 b p h s n c l 3 n a c o h l l c 0 2 一旦p h s n c 1 2 0 2 c c 6 h n a c i h 2 0 p h s n o 0 2 c c 6 h l l 2 h c i h 1 1 t a b 图1 8 立方形有机锡配合物 a 及鼓形有机锡配合物 b 1 2 2 5 氧桥连笼状型有机锡配合物 c h a n d r a s e k h a r t 4 9 等通过两种方法获得了 聆一b u s n 3 p h o 3 0 2 h p 0 3 4 氧桥连笼状 有机锡配合物 一种方法是通过正丁基锡酸与苯氧基氧磷以摩尔比3 2 在甲苯中回流分 水 脱去两分子的水和苯酚得到 另外一种方法是通过正丁基锡酸 苯酚和磷酸以摩尔 比3 3 2 同样在甲苯中回流分水脱去十分子的水得到氧桥连笼状有机锡配合物 h b u s n 3 p h 0 3 0 2 h p 0 3 4 具体见图1 9 删 删 等 寸悃ll l h 汹l 蓐扣拳舟的 o 吣 毒p 的h 旦璺鱼型l j 铲o i d o 图1 9 氧桥连笼状有机锡配合物的合成及晶体结构 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 1 2 2 6 多员环型有机锡配合物 尹汉东 5 0 等通过 4 c g s z 2 s n c l 2 在硝酸银存在下发生水解反虚 合成了新型十核环 状有机锡氧梯形化合物 4 一c i b z 2 s n o 5 0 2 n h 在化合物中 所有锡原子呈五配位 畸变三角双锥构型 化合物是通过硝基氧原子把锡氧梯形结构单元桥连而成的十核十六 员环锡氧梯形结构 整个分子分为两部分 即锡氧梯形结构单元和硝基桥连单元 锡氧 梯形结构单元由s n o 原子交替的四个矩型s n 2 0 2 四员环组成 该结构单元明显不同于 二聚二烃基锡氧梯形化合物 5 l l 一烃基锡氧羧酸酯梯形簇合物 和六聚体一烃基锡氧羧 酸酯梯形簇合物瞰j t h o m a s l 53 j 等合成了二正丁基锡 3 巯基丙酸酯配合物 在配合物中 羧基的一个氧 直接与锡原子配位 虫h s n l 0 1 0 而另外一个氧原子 0 1 1 s n 3 则与另一个部分的 锡原子结合 它们的键长s n l 0 1 0 为2 2 7 4 8 a 而0 11 s n 3 则为2 2 0 1 9 a 两者的键 长基本相等 这也说明羧基上的两个c 0 键长相当趋于平均化具有相同的能量 巯基上 的硫原子也参与配位成键 与锡原子直接相连 总体 在它的但分子晶体结构中存在一 个二十四员环 在这个二十四员环中又存在等同的六个部分 每个部分是由一个二正丁 基锡和一个巯基丙酸根组成 具体见图1 1 0 a b 图1 1 0 十六员环有机锡配合物晶体结构 a 及二十四员环有机锡配合物晶体结构 b 1 2 2 7 球型有机锡配合物 c h r i s t o p h e 5 4 等在2 0 0 0 年利用b u 2 s n o o h 矛i j 4 c h 3 c 6 h 4 s 0 3 h h p t s 反应 合成了球 形聚合有机锡配合物 在此配合物中 中心球核存在两组对称的六个配位环境不同的锡 原子 一个四配位的锡原子 与四个氧原子相连 二个五配位的锡原子 与四个氧原予 相连和丁基的一个碳原子相连 三个六配位的锡原子 与五个氧原子相连和丁基的一个 碳原予相连 并且中心球核通过对甲苯磺酸上的三个氧原子相互桥连 形成一维无限链 状的空间结构 具体见图1 1 1 硕士学位论文 图1 1 l 球型有机锡配合物单分于晶体结构及一维结构 1 3 本论文研究思路及内容 由于有机锡化合物具有优异的化学性能 如在药物化学 催化化学 有机合成化学 p v c 稳定剂 防腐涂料和木材防腐等很多领域例都具有广泛的应用 而自1 9 7 2 年 b r o w n 2 b 首先发现三苯基乙酸基锡对癌细胞的生长有抑制作用以来 关于有机锡的合成 及抗癌活性等方面的研究越来越多 二烃基锡羧酸酯类化合物因其具有较强的生物活性 而受到广泛关注 本论文的主要思路有 1 有机锡配合物中与锡相连的烃基有如乙基 正丁基 异丁基 苯基 苄基等很 多种基团 而在所有基团中 有研究发现当与锡相连的烃基为丁基时 有机锡配合物的 抗癌活性最好 所以在本论文中主要合成了二正丁基锡氧化物作为合成锡酯类化合物的 原料之一 而对于另一原料有机酸即有机锡配体 作者选取了两个系列 类维a 酸和芳 香型有机羧酸 其中类维a 酸本身在癌症等治疗方面有着重要的表现 作者设想将类维 a 酸接到具有抗癌活性的有机锡上 充分利用药物协调叠加原理 而合成具有更好抗癌 活性的有机锡配合物 2 有研究表明 有机锡配合物中 与锡原子相连的烃基和羧酸基配体的结构类型 将直接影响中心锡原子的配位形式 而其生物活性与其结构之间又有着密切相连的关 系 本论文以二正丁基氧化锡和具有不同取代基芳香羧酸配体反应 较为系统高产率地 合成1 0 个芳香型二正丁基锡双羧酸酯类化合物疗 b u 2 s n o o c a r 2 3 2 a 3 2 j 结果表明 这些化合物均具有较好的抗癌生物活性 而有机锡化合物的抗癌活性决定于在形成 s n d n a 之前 化合物在生物体中释放出r n s n 2 的能力 而这种能力又与它们的结构等 有关 为进一步考察二烃基锡羧酸酯的结构类型与锡原子的作用方式及分子结构与其生 物活性的关系 为此作者用x 射线单晶衍射对其中的化合物3 2 b 和3 2 e 进行了结构确认 试图说明配体与中心锡原子的配位作用能力对化合物的晶体结构 稳定性及抗癌活性的 影响 x 射线单晶衍射结果表明化合物3 2 b 和3 2 e 晶体配位结构中都存在分子内及分子 问氢键作用 但氢键的作用强弱及作用结果不尽相同 这种差异可能导致了它们的生物 活性的大小差别 有机锡羧酸酯配合物的合成 结构表征及性质研究 3 既然有机锡配合物具有良好的抗癌活性 那么有机锡配合物的抗癌机理又如何 而有研究认为d n a 是此类有机锡抗癌配合物的主要靶向分子 本文合成了仿顺铂型结 构且水溶性相对较好的二全氟己基乙基二氯化锡 3 3 并利用i r h 1 3 c 9 s n n m r 和m s 对该化合物进行了表征 同时运用循环伏安法 紫外光谱等手段 对二二全氟己基 乙基二氯化