二甲亚砜为碳源的氧、氮甲基化反应研究

摘要

二甲亚砜(DMSO)因具有廉价、低毒性、良好的溶解性能和相对的稳定性等优点，一直被广泛用作化学反应的溶剂。同时，DMSO还是一种温和的氧化剂和氧源。近年来，DMSO被认为是一种安全、绿色、实用的碳源在有机合成领域受到越来越多的关注，以DMSO作甲基、甲酰基、甲硫基、甲磺酰基、氰基等的碳源的报道也日渐增加；虽然DMSO作为碳源参加反应的报道已经很多，但用DMSO作为甲基源的报道却非常少，本文系统的研究了以DMSO为甲基源的氧、氮甲基化方法。
　　(1)系统的研究了以DMSO为甲基源的氧甲基化反应。首先我们以苯甲酸为模拟底物，通过对温度、催化剂等反应条件的优化，得到最优反应条件为:苯甲酸0.5mmol, CaCl2(1.0equiv.), K2CO3(1.0equiv.), CuCl2·2H2O(10％),30％H2O2(3.0equiv.)，DMSO(2.0mL)，80℃，O2，15h;并对羧酸和亚砜底物的范围进行了研究。在此基础上，以苯酚为模拟底物，进一步筛选得到酚类氧甲基化反应的最优条件，并研究了酚类底物的兼容性。此外还发现，醇类、醛类和酮类在上述最优反应条件下不能进行直接的氧甲基化反应。最后通过控制实验和同位素标记实验，对反应机理进行了探索，提出了可能的反应机理。
　　(2)系统的研究了以DMSO为甲基源的氮甲基化反应。以苯胺为模拟底物优化得到氮甲基化的最优反应条件为:苯胺0.5mmol，CaCl2(1.0equiv.)，CuCl2·2H2O(10％), K2CO3(2.0equiv.),30％H2O2(3.0equiv.), DMSO(2.0mL),70℃,Air,15h。在此反应条件的基础上，对伯胺和仲胺的反应底物范围进行了研究。此外，还研究了伯胺的氮甲磺酰化和仲胺的氮甲酰化反应。
　　(3)对氧、氮选择性甲基化进行了研究。首先以2-氨基苯甲酸为模拟底物，研究了碱的种类、催化剂种类、反应温度和H2O2的用量对选择性甲基化的影响。然后在氧甲基化反应的最优条件下，对同时含有氨基、羧基、羟基的羧酸和酚类甲基化反应的选择性进行了研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 DMSO作反应物的研究进展

1．2．1 DMSO作氧化剂或提供氧源的研究进展

1．2．2 DMSO提供氰基的研究进展

1．2．3 DMSO提供甲酰基的研究进展

1．2．4 DMSO提供甲硫基的研究进展

1．2．5 DMSO提供甲基硫甲基的研究进展

1．2．6 DMSO提供甲磺基的研究进展

1．2．7 DMSO提供甲基的研究进展

1．3 本工作的研究背景及内容

第2章 实验部分

2．1 实验仪器和试剂

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验试剂

2．2 实验操作过程

2．2．1 羧酸的氧甲基化反应

2．2．2 酚类的氧(或硫)甲基化反应

2．2．3 胺类的氮甲基化反应

2．2．4 仲胺的氮甲酰基化反应

2．2．5 伯胺的氮甲基甲磺酰基化反应

2．2．6 伯胺的氦甲磺酰基化反应

2．2．7 醛类的氧化甲基化反应

2．3 色谱定量分析方法的建立

2．3．1 苯甲酸氧甲基化产物的GC定量分析方法

2．3．2 苯酚氧甲基化产物和原料的GC定量分析方法

2．3．3 苯胺氮甲基化产物和原料的GC-MS定量分析方法

2．3．4 2-氨基苯甲酸反应产物和原料的LC定量分析方法

第3章 DMSO为碳源的氧甲基化反应研究

3．1 研究背景

3．2 羧酸的氧甲基化反应

3．2．1 反应条件优化

3．2．2 最优反应条件下的重复性实验

3．2．3 羧酸的氧甲基化反应底物范围

3．2．4 亚砜类底物范围

3．3 酚类的氧甲基化反应

3．3．1 反应条件优化

3．3．2 酚类的氧甲基化反应底物范围

3．4 醇类的氧甲基化反应

3．5 醛类的氧化甲基化反应

3．5．1 H2O2用量对反应的影响

3．5．2 醛类的氧化甲基化反应底物范围

3．6 酮类的氧化甲基化反应

3．7 氧甲基化反应机理研究

3．8 小结

第4章 DMSO为碳源的氮甲基化反应研究

4．1 研究背景

4．2 伯胺的氮甲基化反应

4．2．1 反应条件优化

4．2．2 最优实验条件下的重复性实验

4．2．3 伯胺的氦甲基化反应底物范围

4．3 仲氨的氮甲基化反应

4．4 仲胺的氦甲酰基化反应

4．4．1 反应条件优化

4．4．2 仲胺的氮甲酰基化反应底物范围

4．5 伯胺的氮甲基甲磺酰化反应

4．6 伯胺的氮甲磺酰化反应

4．7 小结

第5章 DMSO为碳源的氧、氮选择性甲基化研究

5．1 研究背景

5．2 反应条件的影响

5．2．1 碱的种类对氧、氮甲基化的影响

5．2．2 催化剂对氧、氮甲基化的影响

5．2．3 H2O2用量对氧、氮甲基化的影响

5．2．4 温度对氧、氮甲基化的影响

5．3 氧、氮甲基化选择性底物范围

5．3．1 羧酸类底物氧、氮甲基化选择性

5．3．2 酚类底物氧、氮甲基化选择性

5．4 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 部分化合物的核磁谱图