天然氨基酸催化的Knoevenagel反应和天然产物诱孢酮类似物的合成研究

摘要

本论文共分为二个部分：
　　 第一到第五章为第一部分，是关于天然氨基酸催化Knoevenagel反应的研究。在有机合成中，Knoevenagel反应是形成碳碳键有用的方法之一。这种醛或酮和活泼亚甲基化合物的缩合反应被大量地用于合成特殊的化合物和中间体。天然氨基酸是便宜且环境友好的催化剂，但是它们催化Knoevenagel反应的报道相对较少。在这些报道中，二级氨基酸L-脯氨酸最常被用到；天然一级氨基酸作为Knoevenagel反应的催化剂还没有被开发。一级氨基酸和二级氨基酸催化机理不同，一级氨基酸催化Knoevenagel反应的机理还不清楚。因此研究天然一级氨基酸作为Knoevenagel反应的催化剂无论在理论上还是实际中都有重要的意义。当α，β-不饱和醛和1，3-二羰基化合物发生Knoevenagel反应时，它的产物α,β，γ，δ-不饱和羰基化合物是Diels-Alder反应和1,4-加成反应有用的底物。一方面关于α，β-不饱和醛Knoevenagel反应的报道很少，并且大部分反应产率低，或者是需要苛刻的反应条件如高温。另一方面由于1,3-二羰基化合物容易形成稳定的六元环，所以一般1,3-二羰基化合物的Knoevenagel反应产率较低、时间较长。因此，α，β-不饱和醛和1，3-二羰基化合物的Knoevenagel反应是很有挑战性同时也是很新颖的。
　　 在论文的第二章，成功地用天然一级氨基酸L-赖氨酸在DMSO中室温下催化一系列的α，β-不饱和醛和各种类型的1,3-二羰基化合物发生Knoevenagel反应，简便、高效地得到α,β,γ,δ-不饱和羰基化合物。Knoevenagel反应常用的催化剂：碱、沸石、粘土、层状双金属氢氧化物、水滑石、离子液体、和路易斯酸如TiCl4、ZnCl2、CeCl3.7H2O/NaI和HClO4-SiO2。其中大部分的催化剂适用底物范围窄，即几乎没有催化剂可以同时催化脂肪醛、杂芳香醛、α，β-不饱和醛和不活泼的乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯的反应。
　　 在论文的第三章，将介绍一种具有广泛底物适用性的实验方法：在室温下DMSO中，L-色氨酸可以催化脂肪醛、芳香醛、杂芳香醛、α，β-不饱和醛和不活泼的乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯的反应。出于环境方面的考虑，采用一种环境友好且反应条件温和的实验方法是尤其必要地。离子液体因具有零蒸气压、极好的热稳定性、可以溶解大量的有机和无机物、不易燃等性质，已经作为一种环境友好的反应溶剂得到了广泛的应用；并且天然的氨基酸在很多反应中，是便宜且环境友好的催化剂。因此一种理想的反应条件：氨基酸在离子液体中高效地催化反应;且这个体系可回收循环利用。在论文的第四章，完成了在室温下，L-精氨酸在1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体中催化芳香醛、杂原子芳香醛、α，β-不饱和醛与丙二腈、乙酰丙酮的Knoevenagel反应。反应的离子液体和氨基酸的体系可以回收五次而催化活性没有明显地降低。培养部分新化合物的单晶，并进行X射线单晶衍射实验，确定新化合物的构型。通过上面的实验研究，提出了一级氨基酸催化的Knoevenagel反应的机理，它可以解释产物的构型。同时将部分产物作为细胞分裂周期磷酸酯酶cdc25B的抑制剂，测定抑制率。
　　 第六章为论文的第二部分，主要研究诱孢酮类似物的合成。诱孢酮是从青霉菌(penicillium cyclopium)的发酵液中分离出来的次级代谢产物，它可以诱导青霉菌分生孢子，缩短青霉菌的发酵时间，降低生产成本。同时它的发现，部分地解释了青霉菌分生孢子的机理。
　　 本论文设计合成诱孢酮的类似物3，期望合成活性相当或更好的化合物，进一步研究诱导机理。这里重点研究合成3需要的烯酮中间体9。设计不同的反应路线，通过环戊酮和化合物18，使用各种不同方法，在羰基的邻位引入各种官能团。这些方法为诱孢酮类似物3的合成奠定了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 Knoevenagel反应绪论

第二章 L-赖氨酸催化的α，β-不饱和醛和1，3-二羰基化合物的Knoevenagel反应

2.1实验试剂和仪器

2.2 α，β，γ，δ-不饱和羰基化合物的合成

2.3溶剂的选择

2.4 L-脯氨酸用量的选择

2.5 20种天然氨基酸的催化活力

2.6 L-赖氨酸用量的选择

2.7 α，β-不饱和醛与1，3-二羰基化合物的Knoevenagel反应

2.8结果和讨论

2.9产物构型

2.10部分产物作为细胞分裂周期磷酸酯酶cdc25B的抑制剂

第三章 L-色氨酸作为Knoevenagel反应的催化剂

3.1引言

3.2考察L-色氨酸的催化活性

3.3溶剂的选择

3.4溶剂和催化剂的量对反应的影响

3.5实验步骤

3.6 α，β-不饱和醛和乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯的Knoevenagel反应

3.7芳香醛和乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯的Knoevenagel反应

3.8脂肪醛和乙酰丙酮或乙酰乙酸乙酯的Knoevenagel反应

3.9结果和讨论

第四章 L-精氨酸在离子液体中催化Knoevenagel反应

4.1引言

4.2催化剂的选择

4.3 L-精氨酸催化离子液体为介质的Knoevenagel反应

4.4结果和讨论

4.5离子液体和氨基酸体系的循环

第五章 氨基酸催化的Knoevenagel反应的小结与展望

第六章 诱孢酮类似物的合成研究

6.1引言

6.2实验仪器

6.3实验线路1

6.4实验线路2

6.5实验线路3

6.6实验线路4

6.7小结与展望

参考文献

附录

致谢