氮杂卡宾及有机碱催化芳环等有机小分子的合成及生物活性研究

摘要

氮杂环卡宾作为一类非常重要的有机小分子催化剂,以其独特的极性反转特性为高效地构建碳-碳键提供了多种方法和依据。本论文根据氮杂环卡宾催化的反应共分为两个部分：
　　第一部分文献综述：主要叙述了近年来氮杂环卡宾的研究进展,详细的阐述了由氮杂环卡宾催化生成的五个重要的反应中间体参与的反应：
　　1）酰基负离子（羰基羰）参与的反应；
　　2）烯醇中间体（α-羰）参与的反应；
　　3）高烯醇中间体（β-羰）参与的反应；
　　4）α,β-不饱和酰基唑中间体参与的反应，即NHC催化的典型的Michael反应类型；
　　5）γ-carbon activation.
　　第二部分工作总结，总结如下：
　　1.N-杂环卡宾（NHC）已经被科学家广泛研究并应用于过渡金属催化中作为有效配体[1].由于它们强的给电子特征，它们还可以作为强力的亲核有机催化剂在各种化学转化中反应。虽然NHC作为有机催化剂的应用可以在20世纪40年代初发现，但直到最近十年，NHC有机催化剂经历了爆炸性发展，具有许多新的活化模式和特殊的化学和立体选择性。因此N-杂环卡宾已被证明是不对称反应中强有力的有机催化剂。该部分工作阐述氮杂环卡宾催化安息香(benzoin)反应,通过氮杂卡宾（NHC）控制的策略高区域选择性催化的烯醛形成酰基负离子活性中间体，与靛红衍生物酮亚胺的氮杂交叉安息香亚胺反应，高效的构筑了一类含一个高对映选择（ee：~96%，产率：76%）季羰手性中心的3-氨基吲哚化合物。
　　2.主要阐述了在碱的介导作用下利用香豆素和烯醛成功的实现了构建苯环的简单方法。3,4-苯并香豆素是一类广泛存在于天然产物如麻醉剂和一些有趣的生物活性分子的独特支架，该类化合物的合成已得到相当的重视，构建苯环的方法研究很少，因此我们报告一个以烯醛和3-乙酰基香豆在无催化剂，普通碱和常规溶剂在室温条件下就可以激发串联反应，获得各种良好产率（51-85%）的3,4–苯并香豆素，该方法成为工业化生产具有一定的潜力。
　　3.主要阐述了以氮杂卡宾（NHC）为催化剂，催化活化α,β-γ,δ-二不饱和烯醛的δ-LUMO活化，催化引发多米诺反应，以[4+2]反应方式形成多取代芳烃和3-嘧啶基，由于底物的简单改变和不同的催化途径，这两个化合物以一种高度化学和区域选择性的方式形成，不饱和醛的δ-碳的远程活化扩大了氮杂卡宾（NHC）在有机催化研究模式中的合成潜力。
　　4.主要阐述了在氮杂环卡宾催化炔酸酯形成α,β-不饱和酰基唑中间体与亚胺通过[3+2]环加成反应，构建了多取代吡啶类化合物。采用半叶枯斑法，以 TMV为测试对象，对大部分目标化合物进行了抗病毒活性筛选。结果表明部分目标化合物具有较好的抗TMV活性，其中化合物IV3、IV10和IV12抗TMV治疗活性分别为53%、60%和59%，高于宁南霉素的活性(49%)。采用生长速率法(用马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)对目标化合物进行了茄子黄萎（E.verticillicm）、马铃薯晚疫（P.infestans）、水稻纹枯（T.cucumeris）、黄瓜灰霉（B.cinerea）、小麦赤霉病菌(G.zeae)、油菜菌核（S.sclerotiorum）、辣椒枯萎病菌(F.oxysporum)、苹果腐烂病菌(C.mandshurica)、苹果炭疽（C.gloeosposioides）的测定，研究结果表明：该模型反应合成的目标化合物分子对真菌并无明显的抑制作用，反而对某些真菌起到了促进生长的作用，尽管该类目标化合物分子对真菌没有效果，但在以后设计和合成潜在的高活性化合物提供指导作用。

目录

缩略词列表

第一章 前 言

第二章 文献综述

2.1 NHC催化羰基碳的活化

2.2 NHC催化的α-碳活化

2. 3 NHC催化的β-碳活化反应

2. 4 NHC催化的γ-碳活化反应

2. 5 NHC催化反应在农药领域的应用

2.6 本章小结

第三章 论文设计思想

3.1.设计思想

3.2. 研究内容

3.3．合成路线

第四章 目标化合物的合成

4.1. 实验仪器与试剂

4.2. 目标化合物的合成

4.3. 本章小结

第五章 筛选目标化合物抗植物病毒活性

5.1. 筛选目标化合物抗TMV活性

5.2. 结果分析与讨论

5.3. 本章小结

第六章 结论与展望

6.1. 主要结果

6.2. 创新点

6.3. 不足与展望

参考文献

致谢

附录

F-1 攻读博士期间发表的论文

F-2 目标化合物的结构式汇总

F-3 部分目标化合物的谱图

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