甲苯-2,4-二异氰酸酯与仲胺类化合物反应中的质子转移过程

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+G(d,p)方法研究了甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)与仲胺类化合物反应过程中的质子转移效应. 研究发现甲醇分子对反应有显著的催化效应,可使反应能垒大幅降低,这表明含活泼氢的化合物会加速质子转移过程,从而加快反应速率. 2,4-TDI与甲基-N-甲基氨基甲酸酯的催化加成反应为一步反应,其反应过渡态呈六元环结构;而2,4-TDI与N-甲基对硝基苯胺、二苯胺、1,2-二氢-2,2,4-三甲基喹啉等芳香胺类化合物的催化加成反应经历了两步反应,其中第一步为速率控制步骤. 研究表明,在与2,4-TDI的反应中,芳胺化合物的活性高于甲基-N-甲基氨基甲酸酯的活性,计算的反应活性顺序与实验结果一致.     

应用AM1方法研究3-芳胺甲烯基-6-烷基-5,6-二氢-二氢吡喃-2,4'-二酮的催化氢化反应机理

以3-(对甲基)苯胺甲烯基-6-甲基-5,6-二氢-二氢吡喃-2,4'-二酮为例,用半经验量子化学方法和UHF/6-311G水平上的从头算研究了3-芳胺甲烯基-6-烷基-5,6-二氢-二氢吡喃-2,4'-二酮类农药化合物催化氢化的反应机理.通过对反应物、中间物和产物的生成热、净电荷、键序以及前线轨道能量的计算和分析认为标题化合物的催化氢化反应不仅发生了碳碳双键的加成反应,还同时发生了碳氮键的催化氢解反应.     

1,6-二氢-S-四嗪与异氰酸酯催化重排反应的研究

3,6-二甲基-1,6-二氢-S-四嗪与异氰酸酯反应,在N′,N-二甲基苯胺催化下生成N-苯基-3,6-二甲基-1,6-二氢-S四嗪-1-甲酰胺,在4-二甲胺基吡啶(DMAP)催化则生成一类新化合物.与14种不同的取代苯基异氰酸酯反应,生成14种新化合物,产率中等.化合物3i经X射线单晶衍射分析表明其结构为N,N′-双(邻甲苯基)-3,6-二甲基-1,4-二氢-S-四嗪-1,4-二甲酰胺,这表明发生了重排.据¹H NMR测定结果,对反应机理作了初步讨论.14种化合物体外抗癌活性检测表明部分化合物有强的生物活性.     

含咪唑啉2,4-二酮的新型磷酰胺酯类化合物的合成和生物活性

在合成含咪唑啉2,4-二酮磷酸酯和磷酰胺类化合物的基础上,根据Hydantocidin在植物体内的作用形式是Hydantocidin 5’-phosphate的特点,将5-[4-羟基-3-硝基-苯(苄)基]-2,4-咪唑啉二酮中间体与O,N-二烷基硫代磷酰氯反应合成得到了18个结构新颖的O-烷基-N-烷基-5-[4-羟基-3-硝基-苯(苄)基]-2,4-咪唑啉二酮硫代磷酰胺酯类化合物,其结构通过IR,1H NMR,31P NMR和元素分析表征.初步生物测定结果表明,化合物O-乙基(丙基)-N-异丙基-5-(4-羟基-3-硝基苄基)-2,4-咪唑啉二酮硫代磷酰胺酯(B10,B16)在100μg/mL浓度下对油菜的抑制率为64.1%和69.6%,O-甲基-N-正丁基-5-(4-羟基-3-硝基苄基)-2,4-咪唑啉二酮硫代磷酰胺酯(B15)对蚜虫和小菜蛾均表现了良好的杀虫活性,在300μg/mL浓度下24 h的校正死亡率分别为100%和95%.     

金鸡纳碱衍生伯胺催化1-硝基-2-苯基乙烯与2-甲基丙醛不对称Michael加成反应机理的理论研究

通过密度泛函方法(DFT)研究了(9S)-9-氨基-10,11-二氢-6'-甲氧基奎宁(9-epi-DHQDA)及辅助催化剂苯甲酸催化1-硝基-2-苯基乙烯与2-甲基丙醛的不对称Michael加成反应的机理.对反应通道上的反应物、中间体、过渡态和产物进行了结构优化,通过能量和振动频率分析及内禀反应坐标(IRC)计算证实了中间体过渡态的合理性,并通过自然键轨道(NBO)理论和原子轨道(AIM)分析了分子轨道的相互作用及成键特点.机理如下:苯甲酸辅助9-epi-DHQDA与羰基化合物2-甲基丙醛发生缩合反应形成亚胺离子中间体,随后亚胺离子作为亲电试剂与1-硝基-2-苯基乙烯进行加成反应,生成的复合物从胺基团到1-硝基-2-苯基乙烯发生了质子转移.该阶段决定了整个反应的立体选择性,也是速率决速步骤,最后水分子参与水解过程和碳氧双键的形成得到了最终产物.     

均相体系中铱催化2-取代-1,2-二氢喹啉类化合物的脱氢芳构化

 采用原位制备的铱双膦(或膦氮)配合物在碘存在下催化2-取代-1,2-二氢喹啉、2-甲基-2,3-二氢吲哚、1,4-二氢吡啶及3,4-二氢异喹啉等化合物的脱氢芳构化反应, 并考察了不同金属前体、配体、催化剂用量、溶剂和碘等因素对反应速率和选择性的影响. 结果表明,原位制备的［Ir(COD)Cl］2/(±)-MeO-Biphep在碘的存在下催化2-取代-1,2-二氢喹啉的脱氢芳构化反应速率快, 选择性好,催化剂的用量少; 对1,4-二氢吡啶和2,3-二氢吲哚的催化脱氢芳构化反应则须在高温下进行; 而对 3,4-二氢异喹啉, 即使在加热回流条件下也只有不到5%的转化率. 催化体系中碘的存在可以明显提高反应速率.     

新型3-(α-羟基吲哚亚甲基)吡咯烷-2,4-二酮衍生物的合成与除草活性研究

为了进一步研究3-羟亚甲基吡咯烷-2,4-二酮类化合物构效关系,以期发现高活性化合物,利用生物等排原理引入具有芳香性的吲哚环,合成了22个未见文献报道的新型3-羟亚甲基吡咯烷-2,4-二酮衍生物,其结构均经过1HNMR和元素分析确证.初步生物活性测试结果表明,这些化合物均具有一定的除草活性.初步的构效关系研究表明,该类吡咯烷-2,4-二酮类化合物的除草活性与平面A和B的相对构型有关.     

C(5)-对甲基苯甲酰取代的3,4-二氢嘧啶(硫)酮类化合物的微波无溶剂合成

Biginelli反应是约120年前意大利化学家Pietro Biginelli发现的,所涉及的就是乙酰乙酸乙酯、尿素和芳基醛的一锅酸催化环化缩合反应.大量的研究表明Biginelli反应的产物——二氢嘧啶酮类化合物因为具有显著的生理和药理活性以及结构变化的多样性使得人们对于Biginelli反应的关注度持续增高.讲述了在微波无溶剂条件下,通过醛、对甲基苯甲酰丙酮、尿素(硫脲)在对甲苯磺酸催化下进行的Biginelli反应的方法来合成5-(4-甲基苯甲酰基)-3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮(硫酮)类衍生物,不仅易得到且收率高.     

丙烯酸基蓖麻油氨基甲酸酯齐聚物的合成和表征

合成和表征了丙烯酸基蓖麻油氨基甲酸酯齐聚物(VTPU)。证明:2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)与丙烯酸羟乙酯(HEA)封端反应生成丙烯酸基单异氰酸酯(IPT)为二级反应。同样,ITP与蓖麻油(CAO)扩链反应亦为二级。通过对缩合反应速率常数和表观活化能的研究表明:VTPU的结构主要由2,4-TDI中对位和邻位二异氰酸基的活性差异所控制,而齐聚物表观粘度与二异氰酸酯的结构规整性有关。动态粘弹谱测试表明:当VTPU中硬链段含量为59%时,聚合物呈分相结构,抗张强度最高为18.2MPa,若增加至67%时,在100.7℃呈现单一转变峰,动态模量因而下降。     

螺环倍半萜(±)-茅苍术醇和(±)-沉香螺醇的改进合成

以2,4-二氧代戊酸甲酯(1)和1,5-二甲基-6-亚甲基环己烯(2)为原料,通过[2+2]光环加成和retro-Benzilicacid重排,合成了具有螺[4,5]癸烷结构的岩兰烷基本碳架的化合物3.用锌粉选择还原五元环上碳碳双键得螺环二酮(4),对环外羰基实施保护并将环上酮基转化为亚甲基得到重要的合成前体6,经与甲基溴化镁的格氏反应生成混合的标题化合物.利用羟基和异氰酸苯酯的反应生成一对N-苯基氨基甲酸酯异构体(12),二者分离后经四氢铝锂还原,完成了螺环倍半萜(±)-茅苍术醇和(±)-沉香螺醇的全合成.     

新型含2,4-咪唑啉二酮的4-甲基-3-苯基-2-酰亚胺噻唑啉的合成及生物活性

通过酰氯制备异硫氰酸酯,与5-(4-氨基苄基)-2,4-咪唑啉二酮反应合成了含2,4-咪唑啉二酮的N-苯甲酰基-N'-苯基硫脲,然后在三乙胺存在下再与溴丙酮发生碱催化缩合反应以中等以上收率合成了新型含2,4-咪唑啉二酮的4-甲基-3-苯基-2-酰亚胺噻唑啉,它们的化学结构经1H NMR,IR,HR-ESI-MS和化合物3g和4g的X-ray单晶衍射表征,硫脲与溴丙酮的反应机理通过化合物3g和4g的晶体结构得到进一步确证.初步生物活性测定结果表明:部分目标化合物对供试昆虫及菌种显现出良好的抑制活性,如在200 mg/L浓度下化合物3i和4q对小菜蛾的死亡率分别为86%和100%,在50 mg/L浓度下化合物4n对油菜菌核菌的抑制率为82.6%,而它们对油菜和稗草显示出微弱但并不特征的除草活性.     

铜催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应合成手性膦酰化2,3-二氢呋喃

手性2,3-二氢呋喃衍生物是一类重要的杂环化合物,广泛存在于天然产物和生物活性分子中.它们也经常被用于手性四氢呋喃化合物的不对称合成.因此,人们发展了很多合成手性2,3-二氢呋喃化合物的方法,如有机小分子催化的多米诺迈克尔-烷基化反应、“中断的”Feist-Bénary反应或改进的 Feist-Bénary反应.此外,过渡金属催化的手性2,3-二氢呋喃的不对称合成在近些年引起了人们的极大关注. Ozawa等通过 Pd-催化2,3-二氢呋喃的动力拆分方法获得了手性2-芳基-2,3-二氢呋喃. Evans发展了一种 Sc-催化联烯硅和乙醛酸乙酯的[3+2]环加成反应合成手性2,3-二氢呋喃的方法.最近, Fu和 Tang等发展了 Cu催化烯酮和重氮化合物的[4+1]环加成反应合成手性2,3-二氢呋喃的方法.在 Nishibayashi和 van Maarseveen的开创性工作之后, Cu催化的不对称炔丙基转化反应取得了很大的进展.最近,我们发展了一类新的三齿手性 P,N,N-配体,在 Cu催化不对称炔丙基取代、脱羧炔丙基取代、[3+2]、[3+3]和[4+2]环加成反应中表现出优秀的对映和非对映选择性.其中,我们发现采用 Cu催化炔丙醇酯和β-酮酯的[3+2]环加成反应,能高对映选择性地获得手性2,3-二氢呋喃.我们设想,采用β-羰基膦酸酯代替β-酮酯,通过这种 Cu催化[3+2]环加成反应,将可以合成一类具有重要生物活性的手性膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.基于这种设想,本文使用手性 P,N,N-配体,通过 Cu催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应,以很好的收率和最高92% ee的对映选择性获得了一系列光学活性的膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.我们以炔丙醇酯1a与β-羰基膦酸酯2a为标准底物,优化了反应条件,考察了配体、Cu盐、碱和反应温度等对反应收率和对映选择性的影响.我们确定了最佳的反应条件：以4b为配体,以 Cu(OTf)2为铜盐,以t-BuOK为碱,以 MeOH为溶剂,–20oC反应24 h.在此条件下,我们对β-羰基磷酸酯2的适用范围进行了考察.结果表明,各种苯基取代的β-羰膦磷酸酯均能得到很好的收率和对映选择性.苯环上取代基的空间效应对反应的对映选择性影响不大,但对反应收率影响较大,与相应3-取代或4-取代底物相比较,2-取代的底物获得的收率较低.苯环对位取代基的电子效应对反应的影响不大,给电子基或吸电子基的底物,均得到了较好的收率和对映选择性.杂环取代的底物同样适用于该反应,以90%的收率和89% ee的对映选择性获得了相应的[3+2]环加成产物.对于烷基底物,虽然反应的产率略低,但是得到了高达92% ee的产物.此外,我们对炔丙醇酯底物的适用范围也进行了考察.结果表明,该体系对于各种取代的炔丙醇酯底物均可以获得较高的收率和良好的对映选择性.总之,本文发展了一种铜催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应的方法,成功合成了手性膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.通过使用一个结构刚性的酮亚胺三齿 P,N,N-配体,以很好的收率和最高92% ee的对映选择性获得了一系列光学活性的膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.     

丙酮氰醇与3,5-二甲基-N-α,β-不饱和酰基吡唑的反应研究

氰基化合物是一类具有重要价值的有机物.研究了以丙酮氰醇为反应试剂,以取代的3,5-二甲基-N-α,β-不饱和酰基吡唑为底物时发生在不同位点的两种反应.研究结果表明,芳香取代的3,5-二甲基-N-α,β-不饱和酰基吡唑为底物时,使用不同的碱性催化剂会发生两种不同类型的反应:MgBu_2存在时体系发生Michael加成反应,产物收率最高可达95%;在四甲基胍(TMG)存在时体系发生酰胺的醇解反应,生成β-取代苯基丙烯酸氰醇酯,收率最高达84%.脂肪取代的3,5-二甲基-N-α,β-不饱和酰基吡唑与丙酮氰醇在Mg Bu_2或TMG存在下均发生Michael加成反应,产率最高为99%.讨论了使用不同碱性催化剂时的反应机理.     

Mannich反应合成3,6(8)-二取代-2,4-二氢-1,3-苯并(口恶)嗪及其杀菌活性

以取代苯酚、多聚甲醛和取代苯胺为原料,在无催化剂的条件下,通过Mannich缩合反应合成了一系列新型3,6(8)-二取代-2,4-二氢-1,3-苯并(口恶)嗪类化合物.结果表明,取代苯酚和取代苯胺的取代基为供电子基时,合成产物的产率高于吸电子取代基的.产物的结构用1H NMR、13C NMR、IR和MS等进行了表征.初步测试了目标化合物的杀菌活性,部分化合物具有较好的杀菌活性.当浓度为25 mg/L时,化合物4j和4d对菌核病菌的抑制率分别为86.1％和81.5％,化合物4i对灰霉病菌的抑制率为81.6％.     

5-芳胺-4,7-吲唑二酮的合成

以1,4-对醌、芳肼为原料,通过Aza-Nenitzescu反应、氧化银氧化得到吲唑醌,亲核试剂(各种芳香胺)在Ce3 催化下与吲唑醌发生迈克尔加成反应,得到一系列5-芳氨基基取代的吲唑醌.化合物结构经元素分析、IR及1H NMR证实.初步的生理活性研究表明,这些化合物具有良好的抗哮喘活性.     

手性酰亚胺衍生物的合成及其在不对称Aldol反应中的应用

由(S)-脯氨醇衍生的N-Boc-2-氨甲基吡咯烷与邻苯二甲酸酐经缩合、脱Boc反应,合成了手性酰亚胺化合物(S)-N-(吡咯烷-2-基甲基)苯邻二甲酰亚胺(4),研究了其在辅助添加剂2,4-二氯苯甲酸存在下,催化丙酮或环己酮与邻硝基苯甲醛的不对称Aldol反应,产物的产率分别为75%,82%,ee值分别为34%,29%。     

新型1-吡啶基-3,5-二甲基-1-氢吡唑类化合物的合成及晶体结构

以卤代吡啶为起始原料与水合肼反应合成肼基吡啶衍生物中间体,该中间体进一步与2,4-戊二酮关环合成了一类新型1-吡啶基-3,5-二甲基吡唑衍生物。对合成目标化合物进行了质谱、核磁表征。并且采用X射线单晶衍射分析方法进一步测定了目标化合物1-(3,5,6-三氯吡啶-2-基)-3,5-二甲基-1氢吡唑(3f)的晶体结构。     

氮杂环卡宾的合成及在氢转移反应中的应用

利用氯甲基吡啶与咪唑反应制备了一系列含吡啶取代咪唑L1～L5,考察了所得咪唑衍生物与钌化合物在碱性条件下原位形成的氮杂卡宾钌络合物对苯胺与醇氢转移反应的催化活性.研究了碱的种类、钌前体、温度等对反应的影响,结果表明RuCl3 H2O/1-(2-吡啶甲基)-3-甲基碘化咪唑(L3)/KOH催化体系在185℃时对苯胺与乙二醇反应的催化活性较高,选择性生成N-羟乙基苯胺,TON(单位活性转化的底物分数)可达2130.此外,还考察了RuCl3 H2O/L3/KOH催化体系对苯胺与丁醇、环己醇、异丙醇、苯甲醇反应的催化性能.在催化剂作用下,醇与苯胺可形成亚胺及仲胺,伯醇可以自氢转移反应形成酯,反应产物的结构及选择性取决于醇的结构及反应条件.     

新型芳基吡唑衍生物的合成及其抑菌活性

以2,4-二氯苯甲醛和丙酮为原料,经缩合,环合和取代反应,首次合成了7个未见文献报道的5-(2,4-二氯苯基)-3-甲基-4,5-二氢-N-酰基吡唑类衍生物,其结构经1H NMR,IR和元素分析表征。初步的生物活性测试结果表明,部分化合物具有一定的杀菌活性。     

新型手性N-烷基-3-蒎胺类化合物的合成及其抑菌活性的研究

以(1S,5S)-(－)-α-蒎烯为原料合成了系列新型(1S,2S,3S,5R)-N-烷基-3-蒎胺类化合物. (－)-α-蒎烯经硼氢化氧化、重铬酸吡啶盐(PDC)氧化得到(1S,2S,5R)-(－)-3-蒎酮; 在BF3•(C2H5)2O催化下(1S,2S,5R)-(－)-3-蒎酮与伯胺化合物反应生成Schiff碱, 再经KBH4或NaBH4还原得到(1S,2S,3S,5R)-N-烷基-3-蒎胺类化合物. 采用FT-IR, 1H NMR, 13C NMR和GC-MS等分析手段对合成所得(1S,2S,5R)-N-烷基-3-蒎烷亚胺和(1S,2S,3S,5R)-N-烷基-3-蒎胺类化合物的结构进行了表征. 考察了(1S,2S,3S,5R)-N-烷基-3-蒎胺类化合物对大肠杆菌(E. coli)、金黄色葡萄球菌(S. aureus)、枯草芽胞杆菌(B. subtilis)、荧光假单胞菌(P. fluorescens)、白色念珠菌(C. albicans)、黑曲霉(A. niger)和米根霉(R. oryzae)等细菌和真菌的抑菌和杀菌活性. 结果表明(1S,2S,3S,5R)-N-正庚基-3-蒎胺对真菌和细菌均表现出良好的杀菌和抑菌活性.