手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

水相中的Knoevenagel缩合和无溶剂下的Biginelli缩合反应研究

程青芳

  本论文分为两部分:第一部分研究了水相中无催化剂下的Knoevenagel缩合反应,主要内容如下: 研究了水相中无催化剂下各种羰基化合物与链状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应。得到了25个亚甲基丙二腈类化合物,其中8个为未见文献报道的化合物,采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征,并通过X-射线衍射解析了2种化合物的单晶结构。对水相中羰基化合物与链状活泼亚甲基化合物的Knoevenagel缩合反应的可能机理进行了推测。在水相中,芳香醛与活泼亚甲基化合物如丙二腈、氰基乙酸乙酯、氰基乙酰胺的缩合在室温下即能顺利进行,获得了很高的收率,而对于杂环芳醛、α,β-不饱和的醛以及脂肪醛与活泼亚甲基化合物的缩合,需在50-65℃下进行,也取得了很高的收率;对于脂肪酮、芳香酮以及二元醛与丙二腈的缩合在75-85℃下也能顺利地进行,获得中等以上的收率。反应步骤非常简单、高效和对环境友好。 对水相中无催化剂下芳香醛与巴比妥酸、苯基巴比妥酸或硫代巴比妥酸的缩合反应也进行了研究。通过芳香醛与巴比妥酸、苯基巴比妥酸的缩合合成了24个5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物,其中14个为未见文献报道的化合物,采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征。在水相中,芳香醛、杂环芳醛、α,β-不饱和的醛以及对苯二甲醛与巴比妥酸的缩合以及芳环上连有供电子基的芳香醛与苯基巴比妥酸的缩合在室温下即能顺利进行,获得了很高的收率,而对于邻位连有吸电子基的芳香醛及邻苯二甲醛与巴比妥酸的缩合以及连有吸电子基的芳香醛与苯基巴比妥酸的缩合,在50-60℃下也能顺利地进行,也取得了很高的收率。芳香醛与硫代巴比妥酸在水相中无催化剂下发生了缩合和Michael加成反应,得到了双6-羟基嘧啶酮类物质和5-芳亚甲基硫代巴比妥酸类物质的混合物;通过水杨醛类物质与巴比妥酸、硫代巴比妥酸在水相中无催化剂50-90℃下的反应得到了10个未见文献报道的色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物。采用多种分析手段对合成的产物进行了谱学表征,并通过X-射线衍射解析了1种色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物的单晶结构。对水相中双嘧啶酮类物质和色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物形成的可能机理进行了推测。为这两类物质的合成提供了简单、高效和对环境友好的方法。 对超声波或微波辐射下,水相中无催化剂下芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的三组分一锅反应也进行了研究,合成了23个吡喃并[2,3-d]嘧啶衍生物,其中15个为未见文献报道的物质。产物的结构通过IR,1H NMR,13C NMR和元素分析表征。对水相中超声波或微波辐射下的芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的三组分一锅反应的可能机理进行了推测。在超声波下,不仅芳香醛与丙二腈、巴比妥酸的一锅反应在室温下能高收率地进行,对于α,β-不饱和的醛以及二元醛与丙二腈、巴比妥酸的一锅反应也能在室温下顺利进行,获得较高的收率。在微波辐射下,只需5-15 min,芳香醛与丙二腈、巴比妥酸或硫代巴比妥酸的一锅反应也都能高收率地进行。微波辐射法避免了传统合成法的长时间反应和中间体分离的麻烦,减少了对环境的污染。 第二部分研究了无溶剂下水杨醛类物质和活泼亚甲基化合物及尿素或硫脲的三组分Biginelli反应,主要内容如下: 在无溶剂NaHSO4催化下通过水杨醛、活泼亚甲基化合物和尿素或硫脲的Biginelli反应,高收率地合成了10个Monastrol类物质,其中5个为未见文献报道的物质。产物的结构通过IR,1H NMR,13C NMR光谱表征,并通过X-射线衍射解析了2种Monastrol类物质的单晶结构。对于不同活泼亚甲基化合物参与的反应,形成了链状和氧桥两类Monastrol类物质,活泼亚甲基化合物分子中醇酯基的结构是决定两种Monastrol类物质结构的主要因素。对氧桥Monastrol类物质的形成过程进行了推测,还对以前报道的有争议的链状和氧桥Monastrol类产物的形成也进行了讨论。 进一步研究了取代水杨醛、活泼亚甲基化合物如乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸甲酯、乙酰丙酮等与尿素、苯基尿素或硫脲在NaHSO4作催化剂,无溶剂下的Biginelli反应,高收率地合成了41个未见文献报道的链状和氧桥Monastrol类物质。产物的结构通过IR,’HNMR,13C NMR光谱数据表征和元素分析确定,并通过X-射线衍射解析了1种Monastrol类物质的单晶结构。对于不同活泼亚甲基化合物、不同缩合剂参与的反应,形成了链状和氧桥Monastrol类两类物质,空间效应和电子效应是决定两种Monastrol类物质结构的主要因素。 还对超声和微波辐射下,水相中乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺和芳香醛的三组分一锅反应进行了研究,合成了15个3-甲基-4-芳亚甲基-异嗯唑-5(4H)-酮衍生物,其中10个为未见文献报道的化合物。产物的结构通过元素分析、IR、1HNMR表征,并通过X-射线衍射解析了2种3-甲基-4-芳亚甲基-异噁唑-5(4H)-酮衍生物的单晶结构。对水相中乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺和芳香醛的三组分一锅反应的可能机理进行了推测。在超声波辐射或微波辐射下,参与反应的醛无论芳环上连有吸电子基或供电子基,该一锅反应都能较好地进行;对于α,β-不饱和醛,杂环芳醛以及二元芳醛与乙酰乙酸甲酯、盐酸羟胺的一锅反应也能顺利进行,获得中等以上的收率。该方法具有操作简单和环境友好等优点。 用琼脂扩散法对合成的24个5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物和8个色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物的抑菌性能进行了测定,结果表明,5-芳亚甲基巴比妥酸类化合物和色烯并[2,3-d]嘧啶酮类化合物都有一定的抑菌作用;还测定了1种3-甲基-4-芳亚甲基-异嗯唑-5(4H)-酮衍生物的光学性质。……   
[关键词]:Knoevenagel缩合;Biginelli反应;水相;无溶剂;活泼亚甲基化合物;羰基化合物;晶体结构;抑菌活性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京理工大学2011年