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本文以绿色催化为主线,本着“原子经济”原则,我们通过无毒、无污染、绿色环保的生物酶作为催化剂,对Henry反应进行了深入研究;同时充分发挥多组分反应的优越性,改变传统的合成路线,首次报道了水介质中离子交换树脂IRA-900催化“一锅法”合成螺羟吲哚类衍生物和水相中无催化剂“一锅法”合成螺羟吲哚类衍生物。本论文共分为两个部分:
第一部分:水相中一锅法合成螺羟吲哚类衍生物研究。
螺杂环化合物广泛存在于一些天然产物中,具有显著的药理活性和生物活性。其中螺羟吲哚类衍生物是非常重要的一类螺杂环化合物,一些天然得到的产物具有较好的改善血液系统、保护大脑和抗肿瘤活性。因此螺羟吲哚类衍生物的合成及性能研究,一直是研究的热点。我们利用水作溶剂,对靛红、丙二腈和1,3-二羰基化合物(摩尔比为1:1:1,均为1.0mmol)之间的反应进行了研究。首先以离子交换树脂为催化剂,分别考察了大孔强碱性阴离子交换树脂IRA-900(Cl)、A-26(OH-)和大孔强酸性阳离子交换树脂50wx8-200(H+)的催化效果,同时对水溶剂的用量,反应温度等一系列条件进行了筛选。最终选取了以IRA-900为催化剂、10mL水做溶剂和温度为25℃为反应的最佳条件,设计合成了一系列螺羟吲哚类衍生物,产率高达99%。其次对无催化剂情况进行了设想和理论论证,并通过实验发现反应能够顺利进行,于是我们对水溶剂用量和反应温度等一系列条件进行了筛选,确定了无催化剂情况下,以20mL水做溶剂和180℃温度为最佳反应条件,设计合成了一系列螺羟吲哚类衍生物,产率高达93%。
第二部分:碱性蛋白酶催化的Henry反应研究。
Henry反应是化学合成中一类重要的碳碳键形成反应,广泛用于各类天然产物和医药中间体合成中。同时生物酶催化法具有反应条件温和、选择性高、副反应少、绿色环保、产物易于纯化、催化剂可以回收再利用等优点。鉴于酶催化反应的优点和Henry反应广阔的应用前景,及酶催化的Henry反应研究甚少的现状。本部分采用生物酶为催化剂,对11种常见酶进行了筛选,其中碱性蛋白酶催化效果最好,同时我们对碱性蛋白酶在不同溶剂条件下的催化效果进行了实验,发现在DMF溶剂中效果最为理想,确定了以碱性蛋白酶为催化剂和以DMF为溶剂的最佳反应条件,对不同底物中的Henry反应进行了深入研究,其产率高达88%。