水介质中多组分和交叉偶联反应的研究

摘要

开发无毒、安全的“绿色”溶剂作为有机反应的介质已经成为绿色化学研究领域的一个重要组成部分。
　　 本课题主要着眼于如何使用廉价、环保且具有特殊理化性质的水替代有机溶剂作为介质，进行有机反应，以期能符合绿色化学的要求;同时证明水介质本身可以促进许多有机反应的进行。论文重点主要集中在水介质中多组分反应和钯催化交叉偶联反应的研究。
　　 首先研究了水介质中酸碱催化的多组分反应。高氯酸催化的Mannich反应中，加入表面活性剂Triton X100可以有效地增加反应物、催化剂与反应介质的接触面积，促进反应进行;而合成多取代4H-吡喃化合物的三组分一锅反应可以在水相哌啶和SDS体系中高效地完成;在碱催化三组分一锅法硫酯合成反应中，Triton X100水溶液可以有效地减缓苯酰氯的水解速率，从而在水介质中实现苯酰氯参与的反应。研究表明水作为反应介质可以有效地促进这些反应的进行，反应产率高，在避免使用有毒、易挥发的有机溶剂的同时，简化了原料与溶剂的预处理和产物的分离过程。
　　 其次系统地研究了在聚乙二醇和水介质中，靛红、1，3-二羰基化合物和2-萘胺的三组分一锅法合成螺型羟吲哚二氢吡啶化合物的反应，醛、1，3-二羰基化合物和6-氨基脲嘧啶的三组分一锅法合成多取代吡啶并[2,3-d]嘧啶与非成环二取代化合物的反应以及醛、丙二腈、胺和2，4-噻唑烷二酮的四组分一锅法合成二氢噻吩酰脲衍生物的反应。实验证明水与聚乙二醇的结合可以在一定程度上起到酸碱催化剂的作用，从而避免了多组分反应中有毒的酸碱催化剂和有机溶剂的使用。此外该体系还具有反应条件温和、产率高和后处理简单等优点，且反应介质可以通过简单的过滤即可回收再利用，因此具有一定大规模生产的可能性。
　　 此外，研究了水介质中钯催化的Heck、Stille和吲哚C-2位碳氢键直接芳基化的反应。实验证明，以水作为反应介质可以促进钯催化交叉偶联反应的进行。通过加入适当的表面活性剂形成水相胶束溶液有利于Heck和Stille反应的发生，而利用助溶剂增加反应物在水相中的溶解度可以促进吲哚C-2位碳氢键直接芳基化反应的进行。这些水相钯催化交叉偶联反应具有反应条件温和，反应产率和选择性高，反应中无需使用有毒的有机溶剂等优点。因而，在此基础上利用这些方法合成了一些全合成产物的中间体，验证了其在全合成中潜在的应用价值。最后在研究水相交叉偶联反应的过程中，对于交叉偶联反应的立体选择性做了更加深入地探讨。首次提出并验证了钯催化剂上的配体是影响顺式卤代烯烃的Stille和Suzuki反应的立体选择性的主要因素。

目录

声明

摘要

注释表

1 绪论

1．1 绿色化学

1．2 水对于有机反应的影响

1．2．1 氢键作用

1．2．2 疏水效应

1．2．3 极性效应

1．2．4 盐效应

1．3 水介质中有机反应的优势

1．3．1 高产率高效率

1．3．2 高选择性

1．3．3 低成本

1．3．4 安全环保

1．4 水介质中有机反应的研究现状

1．4．1 有机助溶剂

1．4．2 相转移催化剂

1．4．3 表面活性剂

1．4．4 亲水性辅助基团

1．4．5 生物小分子

1．4．6 负载催化剂

1．4．7 “水上”反应

1．4．8 超(近)临界水

1．4．9 其他

1．5 本论文研究的目的及意义

1．6 本论文研究的内容

参考文献

2 水介质中酸碱催化的多组分反应的研究

2．1 高氯酸催化的Mannich反应

2．1．1 实验步骤

2．1．2 结果与讨论

2．2 哌啶催化三组分一锅反应合成多取代4H-吡喃

2．2．1 实验步骤

2．2．2 结果与讨论

2．3 碱催化三组分一锅反应合成硫酯

2．3．1 实验步骤

2．3．2 结果与讨论

2．4 本章小结

参考文献

3 水与聚乙二醇介质中多组分有机反应的研究

3．1 三组分一锅法合成螺型羟吲哚二氢吡啶衍生物

3．1．1 实验步骤

3．1．2 结果和讨论

3．2 三组分一锅法合成多取代吡啶并[2，3-d]嘧啶和非成环化合物

3．2．1 实验步骤

3．2．2 结果与讨论

3．3 四组分一锅反应合成二氢噻吩酰脲衍生物

3．3．1 实验步骤

3．3．2 结果与讨论

3．4 本章小结

参考文献

4 水介质中的钯催化交叉偶联反应的研究

4．1 水相胶束中钯催化的Heck反应

4．1．1 实验步骤

4．1．2 结果与讨论

4．2 水相TPGS-750-M胶束中钯催化的Stiile反应

4．2．1 实验步骤

4．2．2 结果与讨论

4．3 水介质中钯催化吲哚C-2位碳氢键直接芳基化反应

4．3．1 实验步骤

4．3．2 结果与讨论

4．4 本章小结

参考文献

5 交叉偶联反应立体选择性的配体效应的研究

5．1 顺式卤代烯烃的Stille反应立体选择性的配体效应

5．1．1 实验步骤

5．1．2 结果与讨论

5．2 顺式卤代烯烃的Suzuki-Miyaura反应立体选择性的配体效应

5．2．1 实验步骤

5．2．2 结果与讨论

5．3 本章小结

参考文献

6 总结与展望

6．1 本论文的结论

6．2 本论文的创新点

6．3 本课题的发展趋势

附录 新化合物的结构表征

博士期间发表的学术论文与研究成果

致谢