环糊精衍生物在液相有机合成中的应用

综述了环糊精(包括α-环糊精、β-环糊精和y-环糊精)衍生物在液相有机合成中的应用,主要包括其作为人工合成酶、超分子光学手性源、亲偶极体和微通道反应器在氧化、水解、还原、光催化异构化、1,3-偶极环加成等反应中的应用.其中环糊精衍生物作为人工合成酶应用最广,该催化剂中起催化作用的为环糊精衍生物的修饰基团.与环糊精母体相比,修饰基团的引入增加了环糊精分子中官能团的种类和数量,拓展了环糊精在液相有机合成中的应用,并提高了催化反应的催化活性和选择性.     

硫酸酯型氟表面活性剂的合成与表面活性

以4-全氟壬烯氧基苯磺酰氯和2-甲氨基乙醇为主要原料,经酰胺化、酯化和中和反应制备了硫酸2-（N-甲基-4-全氟壬烯氧基苯磺酰胺基）乙酯钠（I）,用红外光谱和19F NMR,1H NMR对中间体和产物分子结构进行了表征,借助正交试验法优化了反应条件。酰胺化反应较佳工艺条件：n（4-全氟壬烯氧基苯磺酰氯）: n（2-甲氨基乙醇）＝1.0 : 2.0,以三乙胺为缚酸剂,在THF溶剂中,室温下搅拌反应3.0 h,收率93.4 ％;酯化反应较佳工艺条件：n（ N-羟乙基-N-甲基-4-全氟壬烯氧基苯磺酰胺）: n（氯磺酸）＝1.0 : 2.0,在THF溶剂中,室温下反应0.5 h,收率97.1 ％。硫酸2-（N-甲基-4-全氟壬烯氧基苯磺酰胺基）乙酯钠表面活性剂的临界胶束浓度 8.0×10-4mol/L,γcmc 23.1 mN/m (25℃)。     

环糊精衍生物在金属催化有机合成中的应用

综述了环糊精(包括α-环糊精,β-环糊精和γ-环糊精)衍生物在金属催化有机合成中的应用,主要包括其作为金属离子配体、金属纳米粒子稳定剂和反相相转移催化剂在氧化、水解、还原、偶联等金属催化反应中的应用.其中环糊精衍生物作为金属离子配体应用最广,由于环糊精部分与底物形成包结络合物,拉近了底物和具有催化活性的金属离子的距离,并固定了底物的反应部位,往往可以显著提高催化反应的反应速率,增强反应的区域选择性和对映选择性.     

β-环糊精的固载及其应用最新研究进展

环糊精由于其优异的结构特征和物理化学性质,已成为构筑各种功能材料的优良结构单元.本综述以β-环糊精的共价固载为主,详细综述了目前β-环糊精的固载及其应用最新研究进展,主要包括固载化β-环糊精在环境污染物吸附、药物分子的负载和缓释、分析检测、手性分离、催化、织物整理和表面功能化等领域的应用.上述各部分,根据载体或应用方式的不同,系统介绍了β-环糊精的固载及固载化β-环糊精的性能.指出固载化β-环糊精在催化和表面功能化领域的应用虽然目前还处于起步阶段,却极具研究价值,对固载化β-环糊精进一步的功能化是今后基于β-环糊精构筑超分子仿生催化体系的主要研究方向.     

β-环糊精衍生物诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚

以单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精为原料,通过亲核取代反应合成了5个未见文献报道的环状氨基醇修饰β-环糊精CD-1～CD-5,收率36%～68%,其结构经过1H NMR,13C NMR和ESI-MS进行表征确认.将这些β-环糊精衍生物CD-1～CD-5作为Na2MoO4的配体,应用于H2O2不对称氧化苯甲硫醚,研究结果显示,反应介质的pH值对该反应体系的对映选择性具有较大影响.较佳配体CD-4在pH 7.0,1 mol/L CH3COONa-HCl中,诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚,ee值为21.25%.通过2D-1H ROESY NMR表征,表明制约CD-1～CD-5在诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚反应中ee值提高的主要因素为CD-1～CD-5的分子内自包结行为,并且该自包结状态也从量子化学计算方面得到了证实.     

氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应

在不对称 Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合“绿色化学”的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称 Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过1H NMR,13C NMR和 ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-1H ROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当 pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在 ONIOM (B3LYP/6-31G(d)：PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式：当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯 ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-1H ROESY NMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精 CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH =7.5,0.5 mol/L CH3COONa-HCl)2 mL,环己酮2 mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2 mmol,CD-1用量0.04 mmol,25°C反应96.0 h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯 Michael加成产物的 ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

氧气催化氧化环己烷

本文系统综述了O₂氧化剂用于环己烷催化氧化体系的研究进展,包括金属配合物催化、金属纳米粒子催化、金属氧化物粒子催化、分子筛催化、碳材料催化、光促进催化、杂多酸催化、金属-有机骨架材料催化等。本文认为研究、开发以O₂为氧化剂,高活性高选择性的非均相环己烷催化氧化体系将成为今后环己烷催化氧化研究的主要方向,尤其是多金属甚至多元素复合体系。本综述不仅对开发高催化活性高选择性的环己烷催化氧化体系,改进目前工业上的环己醇环己酮制备工艺具有重要的参考价值,而且还对其他烃类C-H键和C-C键高效催化氧化体系甚至其他氧化体系的研究与开发也具有重要的参考价值。     

β-环糊精-Fe_3O_4超分子体系的构筑及其应用研究进展

详细综述了目前β-环糊精-Fe3O4超分子体系的构筑及其应用进展,主要包括以共价键键连的β-环糊精-Fe3O4超分子体系在环境污染物吸附、药物分子负载和缓释、传感检测、分离和催化领域中的应用.上述各部分中,根据β-环糊精与Fe3O4纳米粒子之间连接基团的不同,对各类β-环糊精-Fe3O4超分子体系的构筑及其性能进行了系统介绍.指出β-环糊精-Fe3O4超分子体系兼具β-环糊精的包结吸附性能、弱催化性能及底物识别性能和Fe3O4组分的磁性载体作用,易于回收;β-环糊精固载在Fe3O4纳米粒子上,构筑非均相β-环糊精-Fe3O4超分子仿生催化体系,是今后构筑纳米级超分子仿生催化剂的研究热点之一.     

非均相环糊精在水相有机合成反应中的应用

本文详细综述了非均相环糊精在水相有机合成反应中的应用,包括非均相环糊精在水相氧化反应、还原反应、取代反应、加成反应和光催化反应中的应用。同时,全面阐述了在催化或促进水相有机合成反应中环糊精非均相化的策略,包括形成水不溶性交联聚合物和将环糊精固载在水不溶性载体上两种途径。目前非均相环糊精在水相有机合成反应中的应用还基本局限在简单的相转移催化剂领域,相关报道也较少,处于起步阶段;基于非均相环糊精构筑超分子仿酶是今后该领域的发展趋势和必然归属,应在发挥非均相优势的同时,保留环糊精单元在超分子仿酶构筑中的优良功用。