连续的异腈多组分/氮杂Wittig反应合成具有生物活性的氮杂环

摘要

含氮杂环化合物由于其广谱、高效、低毒等优良的生物活性而各受化学家的关注,如在杀虫、杀菌、除草、抗病毒、消炎和抗肿瘤等领域都表现出较好的发展前景。已有许多含氮杂环化合物被开发成医药和农药新品种,国内外关于新型含氮杂环类化合物的合成及生物活性的研究十分活跃。本文应用连续的IMCR/Staudinger/aza-Wittig反应,设计并合成了4位酰氨基取代的4H-3,1-苯并噁嗪类化合物、3,4-二氢-2,3,4-三取代喹唑啉类化合物和吲哚并[1,2-c]喹唑啉类化合物。并将1,2,4-三唑活性基团引入到Ugi反应产物的分子构架中,设计合成了新型1,2,4-三唑衍生物;以烯唑醇为先导化合物,将烯唑醇链状化合物结构骨架设计到杂环分子中,应用Friedlander反应合成了新型3-唑基喹啉衍生物。研究了目标化合物的合成条件、反应机理和波谱性质,并对部分化合物进行了抑菌活性测试。具体内容如下:
　　 1.就最近儿年来IMCR在杂环合成中的应用及aza-Wittig反应的最新进展进行了系统综述,并对三唑类杀菌剂和咪唑类杀菌剂进行了简单介绍。
　　 2.应用连续的Passerini/Staudinger/aza-Wittig反应合成了4位酰氨基取代的4H-3,1-苯并噁嗪类化合物,对其反应规律、化合物性质进行了研究和讨论;对实验中丙酮酸的引入所产生的异常现象进行了解释,并通过膦亚胺与异氰酸酯的分子间aza-Wittig反应,经由碳二亚胺和分子内亲核加成,同样得到了4位酰氨基取代的4H-3,1-苯并噁嗪类化合物。为该类化合物的合成提供了新方法,该方法不仅原料易得,而且操作简单、条件温和、产率较高。合成路线如下:
　　 3.运用连续的Ugi/Staudinger/aza-Wittig反应米合成了3,4-二氢-2,3,4-三取代喹唑啉类化合物,并通过IR、1HNMR、13CNMR、MS和元素分析对目标化合物结构进行了表征,研究了其波谱性质。培养了其中一个代表性化合物的单晶,对该类化合物结构进一步进行确证和分析,通过对目标化合物分子结构的分析提山了可能的反应机理。这是第一例报道N,N-二取代的酰胺(无NH)可与碳二亚胺活性碳原子发生加成反应,反应过程中发生酰基重排而得到3,4-二氢喹唑啉衍生物,并对其中取代基对反应的影响进行了研究。合成路线如下:
　　 4.由异腈、羧酸、2-羰基苯胺和2-叠氮基苯甲醛出发,经连续的Ugi/Staudinger/aza-Wittig反应,得到了吲哚并[1,2-c]喹唑啉类化合物,采JR、1HNMR、13CNMR、MS和元素分析等方法对目标化合物的结构进行了表征,讨论了其波谱性质。并通过其中一个代表性化合物的X-Ray单晶衍射分析,对该类化合物的结构进一步进行了确证。通过对目标化合物分子结构的分析提出了可能的反应机理,首次报道了Ugi反应产物中的次甲基碳对羰基的亲核加成得到吲哚化合物,讨论了取代基对反应的影响,并通过对照实验验证了其中喹唑啉环与吲哚环的形成是连续进行的。合成路线如下:
　　 5.将1,2,4-三唑环活性基团引入到Ugi反应产物的分子构架中,设计合成了新型的1,2,4-三唑化合物;并以烯唑醇为先导化合物,将烯唑醇链状化合物结构骨架设计到杂环分子中,应用Friedlander反应合成了新型3-唑基喹啉衍生物。具体路线如下;
　　 6.在浓度为50 ppm时,对部分目标化合物进行了柑橘绿霉菌的抑菌活性测试,初步筛选结果表明部分化合物具有一定的抑制活性,如化合物30n对柑橘绿霉菌的抑制率达到90％。进一步活性测试发现,该化合物在10 ppm时,对小麦颖枯病仍然具有99％的防效。

目录

文摘

英文文摘

本论文的创新点

第一章 前言

1.1 IMCR研究进展

1.1.1 Passerini反应在合成杂环化合物中的研究新进展

1.1.2 Ugi反应在合成杂环化合物中的研究新进展

1.2 Aza-Wittig反应研究新进展

1.2.1 分子内aza-Wittig反应研究新进展

1.2.2 分子间aza-Wittig反应研究新进展

1.3 唑类杀菌剂简介

1.3.1 三唑类杀菌剂

1.3.2 咪唑类杀菌剂

1.4 课题的提出

第二章 4位酰氨基取代的4H-3,1-苯并噁嗪类化合物的合成及其性质研究

2.1 合成路线

2.2 实验部分

2.2.1 仪器及试剂

2.2.2 中间体的制备

2.2.3 目标化合物的制备

2.3 目标化合物的波谱性质

2.3.1 化合物3的波谱性质

2.3.2 化合物8的波谱性质

2.4 结果与讨论

2.4.1 中间体的合成与性质

2.4.2 目标化合物的合成与性质

2.5 化合物3e的单品衍射分析报告

2.5.1 化合物3e的单晶衍射图与晶体堆积图(参见图2-1)

2.5.2 原子坐标和热力学参数(参见表2-5,表2-6)

2.5.3 键长和键角(参见表2-7)

2.5.4 扭转角(参见表2-8)

2.5.5 氢键(参见表2-9)

2.6 部分化合物抑菌活性测试

2.6.1 设备和材料

2.6.2 实验方法(采用含毒介质法)

2.6.3 部分化合物的抑菌活性测试结果(参见表2-10)与讨论

2.7 本章小结

第三章 3,4-二氢-2,3,4-三取代喹唑啉类化合物的合成及其性质研究

3.1 合成路线

3.2 实验

3.2.1 仪器及试剂

3.2.2 中间体的制备

3.2.3 目标化合物12的制备

3.3 目标化合物12的波谱性质

3.4 结果与讨论

3.4.1 中间体的合成与性质

3.4.2 目标化合物12的合成及性质

3.5 化合物12u的单品衍射分析报告

3.5.1 化合物12u的单晶衍射图与品体堆积图(参见图3-2)

3.5.2 原子坐标和热力学参数(参见表3-3,表3-4)

3.5.3 键长和键角(参见表3-5)

3.5.4 扭转角(参见表3-6)

3.5.5 氢键(参见表3-7)

3.6 部分化合物抑菌活性测试

3.6.1 设备和材料

3.6.2 实验方法(采用含毒介质法)

3.6.3 部分化合物的抑菌活性测试结果(参见表3-8)与讨论

3.7 本章小结

第四章 吲哚并[1,2-c]喹唑啉类化合物的合成及其性质研究

4.1 合成路线

4.2 实验

4.2.1 仪器及试剂

4.2.2 中间体的制备

4.2.3 目标化合物的制备

4.3 目标化合物的波谱性质

4.4 结果与讨论

4.4.1 中间体叠氮化合物15的合成与性质讨论

4.4.2 目标化合物的合成及性质讨论

4.5 化合物17e的单品衍射分析

4.5.1 化合物17e的单晶衍射图与晶体堆积图(参见图4-1)

4.5.2 原子坐标和热力学参数(参见表4-5、表4-6)

4.5.3 键长和键角(参见表4-7)

4.5.4 扭转角(参见表4-8)

4.5.5 氢键(参见表4-9)

4.6 部分化合物抑菌活性测试

4.6.1 设备和材料

4.6.2 实验方法(采用含毒介质法)

4.6.3 部分化合物的抑菌活性测试结果(参见表4-10)与讨论

4.7 本章小结

第五章 新型三唑衍生物的合成及其性质研究

5.1 合成路线

5.2 实验

5.2.1 仪器及试剂

5.2.2 中间体的制备

5.2.3 目标化合物的制备

5.3 目标化合物的波谱性质

5.4 结果与讨论

5.4.1 原料26的合成与性质讨论

5.4.2 目标化合物27的合成与性质讨论

5.5 部分化合物抑菌活性测试

5.5.1 设备和材料

5.5.2 实验方法(活体测定)

5.5.3 化合物的抑菌活性筛选结果(参见表5-2)与讨论

5.6 本章小结

第六章 新型3-唑基喹啉类化合物的合成及其性质研究

6.1 合成路线

6.2 实验

6.2.1 仪器及试剂

6.2.2 原料的合成

6.2.3 目标化合物30的制备

6.3 目标化合物的波谱性质

6.4 结果与讨论

6.4.1 原料的合成与性质讨论

6.4.2 目标化合物30的合成与性质讨论

6.5 化合物抑菌活性测试

6.5.1 设备和材料

6.5.2 实验方法(采用含毒介质法)

6.5.3 化合物的抑菌活性测试结果(见表6-2)与讨论

6.6 本章小结

第七章 全文总结

参考文献

攻读博士学位期间发表和交流的论文

致谢