含吡咯及咪唑类杂环化合物的合成方法研究

【摘要】杂环化学是近现代有机化学的重要组成部分,一直以来是有机化学最活跃的领域之一。杂环化合物广泛的存在于自然界之中,数量众多至今已达已知有机化合物的三分之一。含氮杂环化合物是杂环化合物的重要组成部分,在自然界中普遍存在,许多中草药的有效成分生物碱都是含氮杂环化合物。氮杂环化合物与生命科学有密切的关系,具有广泛的生物和药理活性。含氮杂环化合物也是当今农药发展的主体,近十年开发的新型农药中约70%为氮杂环化合物。另外,氮杂环化合物还是有机材料的重要组成部分,在人们日常生活中起着至关重要的作用。因此,合成含氮杂环化合物具有非常重要的意义。在本文第二章中用2-吡咯酰胺和邻氟硝基苯在碳酸铯为碱,乙腈中回流反应高收率的得到了一系列的吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物。之后,我们以吡咯-2-对甲苯基酰胺和1,2-二卤代物或者2-卤硝基苯为底物合成了一系列的吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物,并且所有反应都获得了较高的收率。带有不同取代基的吲哚-2-酰胺也可以在相同的条件下反应以较好的收率得到吲哚[1,2-a]喹喔啉衍生物。这一方法在生物和药物活性的化合物的合成具有潜在的应用价值。第三章中,我们以2-吡咯酰胺和4,5-二氯哒嗪酮为底物一锅合成了吡咯并吡嗪[2,3-d]哒嗪-二酮化合物。反应通过直接关环和经过Smiles重排两种路径得到了同分异构的产物。最后我们讨论了这个反应可能的机理,重排的产物通过X-射线单晶衍射进行了验证。带有不同取代基的吲哚-2-酰胺在相同的条件下也可以顺利的进行反应。这类化合物在生物和药物方面具有很大的潜在价值。配体促进的铜催化的Ullmann反应在过去的十多年取得了显著的成就。这类反应具有催化剂价格低廉,反应条件温和的特点。已经被很多化学家应用到了很多天然产物和具有药物活性的氮杂环化合物的合成中。我们把铜催化的C-N偶联反应应用到了具有生物活性的氮杂环衍生物的合成中,完成了以下三个体系的合成。第四章我们在碘化亚铜/L-脯氨酸体系的催化下合成了吡咯并苯并氧氮杂卓酮化合物。我们首先制备了带有不同取代基的2-碘苯酚和2-氯乙酰毗咯。以2-碘苯酚和2-氯乙酰吡咯生成的一步取代产物为标准底物对铜催化的分子内偶联的条件进行了探索。然后以带有不同取代基的2-碘苯酚和2-氯乙酰吡咯为底物进经过分子间的亲核取代反应生成一步取代的化合物,最后在优化的最佳条件下通过铜催化的Ullmann反应形成分子内的C-N键得到一系列的吡咯并苯并氧氮杂卓酮化合物。第五章我们选用2-碘苯酚和2-氯甲基苯并咪唑为底物,对铜催化剂,配体,碱,溶剂进行了筛选。得到的最佳反应条件是碘化亚铜为催化剂,L-脯氨酸为配体,碳酸铯为碱,在NMP中反应。带不同取代基的2-碘苯酚和2-氯甲基苯并咪唑为底物,在最佳优化条件下进行反应,以较高的收率一锅合成了一系列的苯并咪唑并苯并噁嗪化合物。我们又根据文献报道的方法制备了不同取代基的2-氯甲基苯并咪唑,在优化的条件下和不同取代基的2-碘苯酚反应也以较高的收率得到了不同的苯并咪唑并苯并嗯嗪化合物。另外,2-溴-3-羟基吡啶在相同的条件下也可以顺利的进行并有不错的收率。第六章我们用醋酸铜铜催化的方法在空气中以较高的收率一锅合成了苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物。铜催化的Ullmann反应取得了显著的成就,并且N-芳基化的策略已经广泛的用于杂环化合物的合成中。一些重要的药物分子已经用铜催化的方法合成了出来。但是大多数反应都要在氮气或者氩气的保护下进行,从而避免催化剂的氧化。并且与碘化物和溴化物比较相对廉价的氯化物在铜催化的偶联反应中仍是一个挑战。我们用2-碘苯胺和对甲苯磺酰氯反应制备了N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺。然后以N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺和2-氯甲基苯并咪唑为标准底物对反应条件进行了优化。以带不同取代基的N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺或者N-对甲苯磺酰基-2-溴苯胺和2-氯甲基苯并咪唑为底物,在空气中以较高的收率一锅合成了苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物。N-对甲苯磺酰基-2-碘苯胺与N-对甲苯磺酰基-2-溴苯胺在在反应速率和收率上都没有明显的区别。并且N-对甲苯磺酰基-2-氯苯胺在相同的条件下也可以顺利的进行并有不错的收率。这一铜催化的方法在其他的生物和药物活性的化合物的合成有潜在的价值。
【作者】黄爱萍；
【导师】马晨；
【作者基本信息】山东大学，有机化学，2014，博士
【关键词】吡咯[1,2-a]喹喔啉衍生物；吡咯并吡嗪[2,3-d]哒嗪-二酮化合物；毗咯并苯并氧氮杂卓酮化合物；苯并咪唑并苯并噁嗪化合物；苯并咪唑[1,2-a]喹喔啉化合物；

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