取代1-氰基环丙基甲酸酯扩环合成多取代呋喃的研究

摘要

取代环丙烷及衍生物是许多具有生物活性的天然产物和药物分子的结构单元。在有机合成化学中，取代环丙烷作为有效的合成砌块可以用于各类有机化合物的合成。其中，供体-受体取代环丙烷的合成和应用是近年来研究的热点之一。供体-受体取代环丙烷作为1，3-偶极子前体非常容易开环从而与各种类型官能团发生反应生成链状或环状化合物。结合本课题组对多取代环丙烷方法学的研究以及其在各类杂环化合物合成中的应用，本文以供体-受体取代环丙烷-取代1-氰基环丙基甲酸酯为反应砌块，设计和合成了全取代2-氨基呋喃衍生物、氰基呋喃甲酸酯衍生物和三芳基呋喃乙腈类化合物，同时也对取代1-氰基环丙基甲酸酯的选择性反应进行了探索与研究。
　　第一部分:研究了合成全取代2-氨基呋喃衍生物以及氰基呋喃甲酸酯衍生物的方法。经过条件筛选，确定了最佳反应条件。以不同取代基的1-氰基环丙烷甲酸酯在分子碘和三乙胺促进下，在甲苯中回流发生开环再环合的多米诺反应，合成了全取代2-氨基呋喃衍生物，收率为63-86％。此外，研究以不同取代环丙烷在碳酸钾和分子碘协同作用下，在DMF中加热发生开环再重排闭环的反应，合成得到氰基呋喃甲酸酯衍生物，收率为75-90％。合成的33个新化合物，经过红外、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、液相质谱等方法表征，通过单晶衍射方法确定了7个化合物的立体结构。
　　第二部分:研究了取代1-氰基环丙基甲酸酯扩环与芳香醛类化合物发生[3+2]环加成反应，合成了三芳基-3-呋喃乙腈衍生物。经过条件筛选，确定了最佳反应条件。以不同取代基的取代环丙烷与不同取代的苯甲醛为原料，在DABCO为碱的条件下进行反应，得到三芳基-3-呋喃乙腈衍生物。此反应为合成多芳基呋喃衍生物提供了简便高效的方法。合成的17个新化合物，经过红外、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、液相质谱等方法表征，通过单晶衍射方法确定了3个化合物的立体结构。
　　第三部分:基于在研究取代卜氰基环丙基甲酸酯性质过程中的发现，取代1-氰基环丙基甲酸酯具有反应的多样性。本文也对取代1-氰基环丙基甲酸酯的选择性反应进行了研究与探讨。研究发现取代1-氰基环丙基甲酸酯在一定的条件下，能够选择性脱除和选择性水解。以不同取代基的取代环丙烷为反应底物，三乙胺和分子碘协同促进，以DMF与甲苯为混合溶剂加热，反应发生甲酸酯基选择性脱除，研究表明甲酸酯基的离去能力优先于氰基。以不同取代基的取代环丙烷为反应底物，盐酸羟胺和醋酸钠协同促进，乙醇为溶剂加热回流，反应发生氰基选择性水解，证实了在此条件下氰基比甲酸酯基更容易水解。通过实验合成的20个新化合物，经过红外、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、液相质谱等方法表征，通过单晶衍射方法确定了7个化合物的立体结构。

目录

摘要

第一章 取代环丙烷参与反应研究概述

1．1 取代环丙烷开环生成链状化合物反应

1．2 取代环丙烷发生重排反应

1．3 取代环丙烷开环发生[3+2]环加成反应

1．3．1 取代环丙烷与醛酮的反应

1．3．2 取代环丙烷与不饱和碳碳键的反应

1．3．3 取代环丙烷与氰基化合物的反应

1．3．4 取代环丙烷与吲哚类化合物的反应

1．3．5 取代环丙烷与含环氧乙烷结构化合物的反应

1．3．6 取代环丙烷与含杂原子不饱和化合物的反应

1．4 取代环丙烷开环发生[3+3]环加成反应

1．4．1 与不饱和烃类反应

1．4．2 与亚胺氧化物发生反应

1．4．3 与其他官能团的反应

1．5 取代环丙烷发生的其他环合反应

参考文献

第二章 取代1-氰基环丙基甲酸酯扩环合成2-氨基呋喃及氰基呋喃甲酸酯衍生物的研究

2．1 全取代呋喃类化合物的合成与表征

2．1．1 仪器与试剂

2．1．2 全取代2-氨基呋喃衍生物的合成

2．1．3 4-氰基-3-呋喃甲酸酯类化合物的合成

2．1．4 合成全取代2-氨基呋喃化合物反应条件的优化

2．1．5 合成4-氰基-3-呋喃甲酸酯衍生物反应条件的优化

2．1．6 合成全取代2-氨基呋喃化合物反应的底物拓展

2．1．7 合成4-氰基-3-呋哺甲酸酯衍生物反应的底物拓展

2．1．8 全取代2-氨基呋喃衍生物波谱数据的分析

2．1．9 全取代2-氨基呋喃衍生物合成反应机理的讨论

2．1．10 4-氰基-3-呋喃甲酸酯类化合物波谱数据的分析

2．1．11 4-氰基-3-呋喃甲酸酯类化合物反应机理的讨论

2．2 本章小结

参考文献

第三章 取代1-氰基环丙基甲酸酯与芳香醛[3+2]环加成合成三芳基呋喃乙腈衍生物的研究

3．1 三芳基-3-呋喃乙腈类化合物的合成与表征

3．1．1 仪器与试剂

3．1．2 实验部分

3．1．3 反应条件的优化与底物拓展

3．1．4 波谱数据的分析

3．1．5 反应机理的讨论

3．2 本章小结

参考文献

第四章 取代1-氰基环丙基甲酸酯选择性脱酯基和选择性水解

4．1 取代1-氰基环丙基甲酸酯选择性脱除

4．1．1 1-氰基-2-芳酰基-3-芳基环丙烷的合成与表征

4．2 取代1-氰基环丙基甲酸酯选择性水解

4．2．1 1-甲酰胺-2-芳酰基-3-芳基环丙基甲酸酯的合成与表征

4．3 本章小结

参考文献

论文发表情况

致谢

声明