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以水为介质的有机反应是“绿色化学”的一个重要组成部分。以水为反应介质有许多优点,操作简便,安全,成本低廉,环境友好等。利用水的独特性质,可以对有机反应起到加速作用,可以实现比有机相更好的选择性,甚至有时可以省略基团的保护和脱保护等合成步骤。
形成C-C键的反应是有机合成反应的一个重要组成部分,而Michael加成反应是重要的C-C键形成反应类型之一。含有芳环或芳杂环结构的化合物广泛存在于天然和合成化合物中,已发现和潜在的应用价值很大。近年来,芳香亲核试剂与α,β-不饱和化合物的共轭加成反应,引起了广泛的关注。在有机相中,芳香亲核试剂与α,β-不饱和化合物的共轭加成反应,得到很好的实现;但在水相中,该类反应的例子较少。本论文通过在空气、以水为反应介质的条件下,研究芳香亲核试剂与α,β-不饱和化合物的共轭加成反应,取得了以下结果:
1.在纯水和空气中,筛选了不同的Lewis酸,发现使用5-10mol%的In(OTf)3可以在室温下催化富电子芳烃与α,β-不饱和酮酯的加成反应。同时发现芳胺与α,β-不饱和酮酯能够实现水相中tandem反应,生成多取代的喹啉化合物。但在该反应条件下,底物适用范围有一定的局限性。
2.对可能催化水相Michael加成反应的质子酸进行了筛选,发现使用1mol%甚至0.1mol%的三氟甲磺酸可以高效地催化吲哚或吡咯与α,β-不饱和酮的水相Michael加成反应。在该反应中,对反应介质的重复利用进行了研究,结果表明:同一反应介质和催化剂,重复使用六次,仍得到很好的反应产率。为吲哚或吡咯与α,β-不饱和酮的Michael加成反应,提供一种高效催化、更为绿色的合成方法。
3.研究在空气、纯水相中,5mol%In(OTf)3催化芳基亲核试剂与苯醌类化合物反应,合成了一系列芳基苯醌类化合物。实验结果表明以水为反应介质明显优越于使用有机溶剂为反应介质,对该反应有明显的促进作用。同时该合成方法具有原料易得、反应条件温和、操作简便、产率中等到优良等优点;对合成芳基取代苯醌而言,体现出很好的区域选择性。提出了可能的反应历程,对Lewis酸催化反应的区域选择性给出一个可能的解释。
4.在室温、水为反应介质、不加催化剂的条件下,采用吲哚与苯醌类化合物进行反应,合成了一系列单吲哚基苯醌化合物。而且发现以水为反应介质,尽管反应体系是非均相的,形成悬浮液,反应在水介质中仍能顺利进行,反应条件温和、操作简单,给出很好的产率,明显优于使用有机溶剂。
5.进一步研究在室温、水为反应介质、不加催化剂的条件下,采用2-位带有供电子基的吲哚与单吲哚基-2,5-二氯苯醌化合物进行反应,以高产率得到多种双吲哚基-2,5-二氯苯醌化合物。建立了一种合成3,6-双吲哚基-2,5-二氯苯醌化合物的绿色合成方法。并对部分3,6-双吲哚基-2,5-二氯苯醌化合物进行水解,得到3,6-双吲哚基-2,5-二羟基苯醌化合物。