學(xué)士畢業(yè)論文

1、答 辯 人： 胡廣壽 指導(dǎo)教師：趙連彪 博 士,題目：多取代呋喃環(huán)的合成研究,理學(xué)院本科畢業(yè)論文答辯,答辯提綱,一引 言 二實(shí)驗(yàn)部分 三結(jié)果與討論 四致 謝,一引言,呋喃環(huán)化合物概述 研究背景 研究現(xiàn)狀,呋喃環(huán)化合物概述,呋喃環(huán)和氫化呋喃結(jié)構(gòu)單元作為五圓雜環(huán)的一個(gè)典型代表，廣泛地存在于天然產(chǎn)物中，使得這些天然產(chǎn)物表現(xiàn)出多種生物活性。,研究背景,具有呋喃結(jié)構(gòu)單元的化合物一般具有抗濾過性病原體、抗菌、抗癌、抗艾滋病等活性。 多取代呋喃不僅是復(fù)雜的天然產(chǎn)物，重要藥物的結(jié)構(gòu)單元，而且是合成各種雜環(huán)和脂肪族化合物的起始原料。,由于呋喃重要的生物活性以及廣泛的應(yīng)用價(jià)值，引起了廣大化學(xué)家的濃厚興趣。有機(jī)化學(xué)

2、家們在發(fā)展直接有效的、新穎的合成方法方面作了大量的工作。,盡管關(guān)于呋喃環(huán)的合成方法已有很多文獻(xiàn)報(bào)道，但是在這一領(lǐng)域如何發(fā)展更加高效、新穎的合成方法仍然是有機(jī)化學(xué)家們研究的熱點(diǎn)之一。,研究現(xiàn)狀,我們選用非常容易得到的起始原料，炔酮及炔基環(huán)氧為底物,研究過渡金屬催化下的環(huán)化反應(yīng)。,（二）實(shí)驗(yàn)部分,材料與儀器 催化劑制備 原料制備 起始原料制備 銅催化合成2,3,5 三取代呋喃,材料與儀器,1.1試劑與溶劑,所有新蒸使用的無水溶劑均嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行除水、除氧處理。未經(jīng)說明其它溶劑與藥品均為從商業(yè)上獲得的分析純試劑；THF經(jīng)鈉/二苯甲酮處理，氬氣下重蒸并保存；所有反應(yīng)均用薄層層析 (TLC)跟蹤監(jiān)

3、測。顯色劑采用5 %硫酸的乙醇溶液、5 %磷鉬酸的乙醇溶液或碘缸，反應(yīng)產(chǎn)物用硅膠柱純化，薄層層析硅膠 (GF254)和柱層析硅膠 (200300目)均為山東青島海洋化工廠產(chǎn)品，所用的乙酸乙脂和石油醚均為工業(yè)品，使用前經(jīng)干燥后重蒸。所有實(shí)驗(yàn)均按無水、無氧操作要求，在雙排管系統(tǒng)中進(jìn)行，所有玻璃儀器均在烘烤后趁熱安裝，在氬氣流中冷卻。,材料與儀器,1.2儀器,熔點(diǎn)用顯微熔點(diǎn)儀測定，溫度計(jì)未經(jīng)校正； 1H NMR和13C NMR使用Varian Mercury-300 MHz型核磁共振儀測定，CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)，單位為ppm； 元素分析用Carlo-Erba-1106rkin-Elmer

4、204C 儀測定； 紅外光譜用Nicolet 170SX FT-IR 儀測定（film）； 質(zhì)譜用VG-ZAB-HS 質(zhì)譜儀70ev(EI)測定。,.1 CuI的制備,在氬氣氛圍下并且劇烈攪拌的同時(shí)向CuSO45H2O (1 g，0.4 mmol)的水溶液中加入NaHSO3 (0.25 g，0.21 mmol)的水溶液和NaI (0.6 g，0.4 mmol)，淺的粉紅色固體生成。該沉淀在真空下過濾并先后用H2O，無水EtOH，和無水Et2O洗滌。整個(gè)處理過程盡可能快。然后真空干燥得到淺粉紅色固體。,原料制備（催化劑制備）,.PdCl2(PPh3)2的制備：,將二氯化鈀(0.9 g, 5.08

5、 mmol) 和氯化鈉(0.595 g, 10.16 mmol) 溶于25 mL 無水甲醇中，室溫?cái)嚢柽^夜，得到暗紅色溶液，再加入三苯基膦(2.93 g，11.18 mmol)， 加熱回流4小時(shí)，生成黃色沉淀，冷卻至室溫，抽濾，固體用乙醚洗滌(3*10 mL)，真空干燥得到黃色粉末，產(chǎn)率 93%，置于干燥器中備用。,.3對溴苯甲酰氯的制備,原料制備（起始原料制備）,在配有回流冷凝管(冷凝管上端裝一無水CaCl2干燥管，并連接一導(dǎo)氣管至氣體的吸收裝置)的50ml圓底燒瓶中，加入0.01mol的對溴苯甲酸，1.8g(0.015mol)新蒸的SOCl2，在水浴中加熱并攪拌2h，至無SO2和HCl氣體

6、產(chǎn)生為止，蒸出過量的SOCl2,然后減壓蒸餾，收集餾分。,.重氮乙酸乙酯的制備,在裝有攪拌器，滴液漏斗，溫度計(jì)和氮?dú)鈱?dǎo)入管的四頸瓶中加入140g (1mol)氨基乙酸乙酯鹽酸鹽溶于250 mL 水的溶液和600 mL二氯甲烷，冷至5, 通氮?dú)?，攪拌下加入冰冷?3g(1.2mol)亞硝酸鈉溶于250ml水的溶液。溫度降至9，滴入95，約3min采用23的冷浴時(shí)反應(yīng)溫度最高升至1。10 min內(nèi)不再放熱時(shí)反應(yīng)即告結(jié)束。 反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)入用冰冷卻的分液漏斗，將黃綠色二氯甲烷層轉(zhuǎn)入1L冷卻的5碳酸氫鈉溶液中，水層用75 mL二氯甲烷萃取，二氯甲烷和碳酸氫鈉溶液重新轉(zhuǎn)入分液漏斗，振搖至試紙不顯微酸性，分

7、出有機(jī)層，轉(zhuǎn)入干燥分液漏斗，加入15g粒狀無水硫酸鈉振搖5 min，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸除溶劑（溫度不可超過40，以免爆炸），得到黃色油狀的重氮乙酸乙酯，產(chǎn)率82。,原料制備（起始原料制備）,.其它芳酰氯的制備,在配有回流冷凝管(冷凝管上端裝一無水CaCl2干燥管，并連接一導(dǎo)氣管至氣體的吸收裝置)的50ml圓底燒瓶中，加入0.01mol的取代芳酸，1.6g(0.013mol)新蒸的SOCl2，在水浴中加熱并攪拌2h，至無SO2和HCl氣體產(chǎn)生為止，蒸出過量的SOCl2,然后減壓蒸餾，收集餾分。,. ，-炔酮的制備,在一干燥的50ml圓底燒瓶中，在N2氣保護(hù)下加入端炔2.5mmol,芳酰氯3.2mmol

8、,CuI 0.1mmol,Pd(PPh3)3Cl2 0.025mmol,三乙胺10 mL，室溫?cái)嚢?6小時(shí)。旋轉(zhuǎn)除去三乙胺，用乙醚稀釋。再分別用水和飽和食鹽水洗滌，有機(jī)相用無水Na2SO4干燥，過濾，濃縮，柱層析得到淺黃色固體。,銅催化合成2,3,5 三取代呋喃,.實(shí)驗(yàn)原理,.銅催化合成2,3,5 三取代呋喃一般實(shí)驗(yàn)操作,在氬氣保護(hù)下將CuI (19.0 mg, 0.1 mmol)、，炔酮1(0.5 mmol)加入5.0 mL ClCH2CH2Cl中，升溫至90 C，攪拌下通過注射器在5小時(shí)內(nèi)滴加重氮乙酸酯2 (1.5 mmol) 溶于ClCH2CH2Cl（2.5 mL）的溶液，加完后，繼續(xù)攪

9、拌反應(yīng)5小時(shí)。冷卻至室溫，用飽和NH4Cl 溶液淬滅反應(yīng)。Et2O (350 mL)萃取，有機(jī)層用水溶液和飽和食鹽水各洗一次，經(jīng)無水Na2SO4 干燥，減壓下蒸去溶劑，柱層析分離可得產(chǎn)物3。,三結(jié)果與討論,最初我們以10 mol %的各種銅鹽（Cu(acac)2, CuSO4, Cu(OTf)2 CuBr, CuI） 為催化劑，以二氯甲烷為溶劑，1，3二苯基2丙炔1酮和3倍量的EDA室溫下攪拌12小時(shí)為反應(yīng)條件，除回收了大部分的原料1，3二苯基2丙炔1酮，沒有任何期望的呋喃產(chǎn)物被分出來。后來，我們將溫度升高到二氯甲烷回流，依然沒有期望的結(jié)果出現(xiàn)。 當(dāng)我們將溶劑用 ClCH2CH2Cl 代替 C

10、H2Cl2 且將溫度升高到80 C后，嘗試了各種文獻(xiàn)中常用的金屬銅試劑，發(fā)現(xiàn)在所篩選的試劑中二價(jià)銅鹽依然不能催化該反應(yīng)得到預(yù)期的目標(biāo)產(chǎn)物。然而我們幸運(yùn)的發(fā)現(xiàn)，一價(jià)銅鹽能夠催化我們所設(shè)計(jì)的環(huán)加成反應(yīng)(entries 4-7)，其中 CuI 是我們考察的最好的催化劑。我們分離出了期望的目標(biāo)產(chǎn)物多取代呋喃 3aa (Scheme 35)。 我們發(fā)展了一種高效的直接合成多取代呋喃衍生物的新方法。我們以,-炔酮的衍生物為底物，首次成功地實(shí)現(xiàn)了金屬催化下它與重氮乙酸酯的4+1環(huán)化反應(yīng)。該4+1環(huán)化反應(yīng)表現(xiàn)出了極好的區(qū)域選擇性，合成了一系列新的2,3,5-三取代呋喃衍生物。此外，該4+1環(huán)化反應(yīng)原料廉價(jià)易得

11、、條件溫和。,1c 的氫譜,1c 的碳譜,1c 的碳譜,ethyl 3,5-diphenylfuran-2-carboxylate(3aa).Colorless crystals; mp 98-99 C.1HNMR (400 MHz, CDCl3) = 7.83 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.62 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.46-7.37 (m, 6H), 6.85 (s, 1H), 4.33 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.32 (t, J = 7.2 Hz, 3H).13CNMR (100 MHz, CDCl3) = 159.21, 155

12、.79, 138.08, 136.41, 132.09(2C), 129.30, 129.00, 128.80, 128.24, 127.93, 124.86, 109.37, 60.73, 14.18. IR (film): v = 3055, 2987, 2846, 1711, 1594, 1537, 1479, 1450, 1401, 1288, 1179, 1112, 1020, 761, 694cm-1. Anal. Calcd for C19H16O3: C, 78.06; H, 5.52. Found: C, 78.11; H, 5.59.,ethyl 5-(2-chloroph

13、enyl)-3-phenylfuran-2-carboxylate(3ba). Colorless crystals; mp 88-89 C. 1HNMR (400 MHz, CDCl3) = 8.05 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.64 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.49-7.26 (m, 7H), 4.34 (q, J = 7.2 Hz, 2H), 1.31 (t, J = 7.2 Hz, 3H). 13CNMR (75 MHz, ) 159.14, 151.89, 137.94, 135.93, 131.98, 131.09, 130.79, 129.58, 129.39, 128.86, 128.29, 127.97, 127.88, 127.08, 115.00, 60.86, 14.17. IR (film): v = 3063, 2981, 2936, 1715, 1591, 1535, 1470, 1447, 1383, 1285, 1183, 1109, 1038, 760,