无金属氧化儿茶酚类化合物合成苯并噁唑的反应研究

摘要

含有苯并噁唑结构骨架的化合物具有广泛的生物活性，如抗菌、抗结核、抗肿瘤和抗病毒等；此类化合物不仅是重要的药效基团，在有机合成领域及功能材料领域也发挥着重要作用。目前传统合成苯并噁唑的方法主要以邻氨基苯酚为原料，其难以避免原料合成中的硝化过程。其他合成苯并噁唑的方法大多需要过渡金属催化剂的参与，存在金属离子残留问题，不利于其在生物医药方面的开发。而现有的无金属合成苯并噁唑的途径存在反应温度过高、使用毒性较大的溶剂以及需要酸、碱辅助等苛刻条件。所以，使用易得的原料，开发关于苯并噁唑更为简单、绿色的的合成方法仍具有重要的学术价值和工业价值。本文从无金属参与的直接氧化构建苯并噁唑的角度出发，以自然界中广泛存在的儿茶酚类化合物代替传统的邻氨基苯酚，通过对儿茶酚化合物的选择性转化，成功实现了苯并噁唑类化合物的高效、温和且绿色的合成方法。本文的主要研究结果如下：　　(1)开发了一种以有机氧化剂DDQ促进的儿茶酚　　类化合物与胺氧化构建苯并噁唑类化合物的无金属合成方法。该方法条件简单，无需任何贵金属催化剂、配体、碱、酸以及其他添加剂，并以优异的产率获得42例2-取代苯并噁唑类衍生物。与已知苯并噁唑的合成策略相比，该体系不仅避免了金属杂质在产物中的残留问题，且该体系使用简单易得的化合物为原料，反应温度更加温和，同时摒弃了毒性较大的有机溶剂，无需酸、碱试剂的辅助作用。　　(2)开发了一种以绿色氧化剂O2促进的儿茶酚类化合物与胺氧化构建苯并噁唑类化合物的绿色合成方法。芳香族和脂肪族甲胺化合物在该体系中能以较好的产率合成一系列2-芳基以及2-烷基取代的苯并噁唑化合物。此外，脂肪胺类化合物在该体系中表现出出色的反应活性。该方法仅以氧气为唯一氧化剂，同时以自然界中广泛存在的水为溶剂，无需任何添加剂和有机溶剂的参与。该反应体系在无金属合成化学的基础上，很好地结合了绿色合成化学的理念，为苯并噁唑提供了一个更加简单和绿色的合成途径。

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第1 章 绪论

1.1 苯并噁唑的应用价值

1.1.1 苯并噁唑在有机合成中的应用

1.1.2 苯并噁唑在医药中的应用

1.1.3 苯并噁唑在功能材料中的应用

1.2 苯并噁唑的合成研究进展

1.2.1 邻氨基苯酚化合物的缩合或偶联反应

1.2.2 酰基苯胺类化合物的分子内环化

1.2.3 简单苯并噁唑的结构修饰

1.3.1 本文立题依据

1.3.2 本文主要研究内容

第2 章 DDQ 促进的儿茶酚类化合物合成苯并噁唑

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1实验仪器与试剂

2.2.2 实验原料的制备

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 反应条件的优化

2.3.2底物适用性考察

2.3.3克级规模放大实验

2.3.4 反应机理研究

2.4 产物合成与结构表征

2.5 本章小结

第3 章 O2促进的苯并噁唑的绿色合成方法

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器与试剂

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 反应条件的优化

3.3.2 底物适用性考察

3.3.3 克级规模放大实验

3.4 产物合成与结构表征

3.5 本章小结

结论与展望

1. 结论

2. 展望

参考文献

致 谢

附录A 攻读硕士期间所发表的学术论文与专利

附录B 部分产物 1H NMR 和 13C NMR 谱图