吡啶及四氢噻吩衍生物的合成方法学研究

发布时间：2017-05-17 09:13

  本文关键词：吡啶及四氢噻吩衍生物的合成方法学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：吡啶和四氢噻吩类衍生物是天然产物中比较常见的两种杂环骨架,其广泛应用于医药、农药以及多种功能材料中。因此,吡啶和四氢噻吩类衍生物的合成一直是有机化学家所追求的热点。本文经1,2,4-三嗪与甲基酮之间的[4+2]环加成反应和D-A环丙烷与β-羰基二硫代酯之间的[3+2]环加成反应,分别构筑了吡啶及四氢噻吩类衍生物。另外还初步探讨了D-A坏丙烷与异腈的反应。具体内容如下：第一部分综述了文献所报导的吡啶及四氢噻吩类衍生物的合成方法以及二者在农药、医药及功能材料方面的应用。第二部分建立了一种以1,2,4-三嗪和甲基酮为合成子,经[4+2]环加成反应合成吡啶类衍生物的新方法。首先介绍了甲基酮的功能化及其在有机合成领域中的广泛应用；接着系统研究了碱的种类、碱的用量、溶剂种类、反应温度等条件对该反应的影响,得到最佳合成方案为：乙醇为反应溶剂,1.5 equiv氢氧化钠为碱,回流条件下制备了一系列的吡啶衍生物。传统的Boger反应是指1,2,4-三嗪与烯胺制备吡啶化合物的反应。本文所报道的方法特点为：首次在氢氧化钠作用下,以甲基酮为潜在的亲双烯体与1,2,4-三嗪类化合物进行Diels-Alder反应,而不经烯胺中间体直接构建吡啶类衍生物,无疑是对传统Boger反应的良好补充。接着讨论了烯胺酮与1,2,4-三嗪在氢氧化钠作用下发生的Diels-Alder反应,并没有得到预期的含有酰氧基团的吡啶衍生物,意外得到了脱羰基的吡啶衍生物。通过空白试验验证了脱羰基的反应机理,同时发现烯胺酮在碱性条件下发生逆aldol反应生成相应的甲基酮,该反应未见文献所报道。第三部分以D-A环丙烷和β-羰基二硫代酯为起始原料,经[3+2]环加成反应,高区域选择性的构建了一种未见文献报道的多取代四氢噻吩衍生物。首先介绍了D-A环丙烷以及β-羰基二硫代酯的性质及应用；接着系统研究了催化剂种类、催化剂用量、溶剂种类、反应温度等条件对该反应的影响,得到最佳合成方案：以5 mol% Yb(OTf)3为催化剂,在1,2-二氯乙烷中回流反应。同时还探讨了不同的取代基对目标化合物产率的影响,实验结果表明,目标化合物均能获得较高的产率。该反应的特征是：以β-羰基二硫代酯代替有毒的硫源,并在催化剂量路易斯酸作用下,高区域选择性的构建了一类文献未见报道的四氢噻吩衍生物,为该类化合物的合成提供又一理论参考。第四部分探索了一种环戊烯衍生物的合成方法。以D-A环丙烷与异腈反应合成了环戊烯衍生物,并初步确定了以10 mol% Yb(OTf)3为催化剂,80℃下无溶剂的最佳反应条件,并提出了合成环戊烯衍生物的可能机理。本课题的特点为：文献所报道的D-A环丙烷与异腈的反应为AB2类型,而本文中D-A环丙烷与异腈的反应为A282类型。所有合成产物的结构都已通过IR、1H NMR、13C NMR及HRMS进行表征,并培养出化合物4d和14e和14j的单晶,确定了目标化合物精确的空间构型。
【关键词】：吡啶衍生物 四氢噻吩衍生物 1 2 4-三嗪 甲基酮 D-A 环丙烷 β-羰基二硫代酯 合成
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O626
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 论文中使用的符号说明9-11
• 第一章 文献综述11-27
• 1.1 吡啶及其衍生物概述11-21
• 1.1.1 吡啶衍生物的合成简介12-18
• 1.1.2 吡啶衍生物的应用简介18-21
• 1.2 四氢噻吩衍生物概述21-25
• 1.2.1 四氢噻吩衍生物的应用简介21-23
• 1.2.2 四氢噻吩衍生物的合成简介23-25
• 1.3 立题依据25-27
• 第二章 吡啶衍生物的合成27-62
• 2.1 引言27-31
• 2.1.1 甲基酮的功能化27-28
• 2.1.2 近年来甲基酮参与的反应概述28-31
• 2.2 本章课题的提出31-32
• 2.3 实验部分32-46
• 2.3.1 合成路线32-33
• 2.3.2 仪器与试剂33-34
• 2.3.3 实验步骤34-46
• 2.4 结果与讨论46-52
• 2.4.1 中间体5-芳基-1,2,4-三嗪2的合成46-47
• 2.4.2 目标化合物最佳反应条件的选择47-48
• 2.4.3 不同取代基对反应的影响48-50
• 2.4.4 烯胺酮与1,2,4-三嗪的反应研究50-52
• 2.5 结构分析52-60
• 2.5.1 谱图解析52-56
• 2.5.2 单晶结构解析56-60
• 2.6 可能的反应机理60
• 2.7 本章小结60-62
• 第三章 四氢噻吩衍生物的合成62-107
• 3.1 引言62-76
• 3.1.1 D-A环丙烷的性质及反应概述62-72
• 3.1.2 β-羰基二硫代酯的性质及参与的反应概述72-76
• 3.2 本章课题的提出76-77
• 3.3 实验部分77-86
• 3.3.1 合成路线77-78
• 3.3.2 仪器与试剂(见第二章中的2.3.2仪器与试剂)78
• 3.3.3 实验步骤78-86
• 3.4 结果与讨论86-92
• 3.4.1 中间体D-A环丙烷的合成86-88
• 3.4.2 目标物最佳反应条件的选择88-89
• 3.4.3 不同底物对反应的影响89-92
• 3.5 结构分析92-104
• 3.5.1 谱图解析92-96
• 3.5.2 单晶结构解析96-104
• 3.6 可能的反应机理104-106
• 3.7 本章小结106-107
• 第四章 D-A环丙烷与异腈的反应研究107-119
• 4.1 引言107-109
• 4.2 实验部分109-112
• 4.2.1 合成路线109-110
• 4.2.2 仪器与试剂(见第二章中的2.3.2仪器与试剂)110
• 4.2.3 合成步骤110-112
• 4.3 结果与讨论112-113
• 4.4 环戊烯衍生物的结构分析113-117
• 4.4.1 环戊烯衍生物23的结构分析114-115
• 4.4.2 环戊烯衍生物24的结构分析115-117
• 4.5 可能的反应机理117-118
• 4.6 本章小结118-119
• 结论119-121
• 参考文献121-131
• 致谢131-132
• 攻读学位期间发表的论文目录132-134

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