（林产化学加工工程专业论文）60富勒烯与脱氢枞胺衍生物的反应及其产物结构测定.pdf

摘要 6 0 富勒烯( 简称c 。) 及其衍生物因其独特的三维结构，在抗h i v 病毒，抗肿瘤， 酶活性抑制，切割d n a 分子，光动力学治疗等方面显示出独特功效和生物活性，逐渐成为 科学界研究的热点。脱氢枞胺是松香酸的衍生物，具有类似甾体的三环二萜结构，已被公 认具有生物活性，可作为优异的杀虫剂、杀菌剂和杀藻剂。将c 。与脱氢枞胺结合在同一 分子中，探索该新分子的生物活性是有价值的研究课题。 本文研究了c 6 a 与脱氢枞胺的 1 + 2 氮烯环加成反应。在n 。保护下，向岛与脱氢枞胺 的氯苯溶液中加入p b ( o a c ) 。在回流的温度下反应2 4h ，反应结束后用硅胶柱层析对反 应混合物进行分离，得到来见国内外文献报道的脱氢枞胺与c 舯 1 + 2 氮烯环加成衍生物。 通过i 卧hn m r 、3 cn m r 、m s 等方法对产物结构进行的测定表明：主产物为脱氢枞胺与 c 。 5 ，6 开环单加成的结构，同时有少量- - n 成产物的结构存在。 本文还研究了c 。与脱氢枞胺的胺加成反应。在避光条件下，向c 。与脱氢枞胺的氯苯 溶液中加入无水a 1 c 1 。，在回流温度下反应3d ，发现未能发生预期的f r i e d e l - c r a f t s 反应，而是发生了胺加成反应。反应结束后用硅胶柱层析对反应混合物进行分离，得到未 见国内外文献报道的脱氢枞胺与c 。胺加成衍生物。经i r 、hn m i i 、1 n m r 、m s 等方法测 定，主产物为氨基与碳球相连的单加成结构，另有少量碳球中含氧产物的结构存在。 本文将热反应条件与微波条件下的反应进行了对比。保持和热反应条件相同的反应温 度和物料比，用功率为5 0 0w 的微波对体系进行辐射， 1 + 2 氮烯环加成反应消耗时间从 2 4h 缩短到1 5h ，得率从4 2 8 提高到5 9 9 ：胺加成反应时间从3d 缩短到2 5h ， 得率从3 8 1 提高到6 1 6 。结果表明，微波辐射可以明显地提高c 6 0 与脱氢枞胺的反应 速率。 ( 注：本论文为国家自然科学基金项目“微波辐射下檄酸与c 日0 的反应，产物结构及生物活性研究” 资助课题) 关键词：c 。，脱氢枞胺，反应， 1 + 2 环加成，胺加成，微波 a b s t r a c t 【6 0 b u c k y m i n s t e r f u l l e r e n e ( c 6 0 ) a n di t s d e r i v a t i v e sh a v ei n i m i t a b l e e f f i c a c y a n d b i o a c t i v i t yi na n t i - v i r u se f f e c t ，a n t i t u i n o u r 。e f f e c t ，e n z y m a t i ci n h i b i t i o n ，d n ac l e a v a g ea n d p h o t o d y n a m i ct h e r a p yf o rt h e i rp a r t i c u l a rs t r u c t u r e s t h e yh a v eg r a d u a l l yb e c o m eah o t s p o to f s c i e n t i t i cr e s e a r c h w 1 l i kd e h y d r o a b i e t y l a m i n e ，w h i c hh a sas t e r o i d l i k es l r u c t u r e 。a n dc a n b eu s e da se x c e l l e n ti n s e c t i c i d e b a c t e r i c i d ee t c i sak i n do f d e r i v a t i v eo f a b i e r i ca c i d t h e r e f o r e s u p p o s e dan e wm o l e c u l ew h i c hi ss y n t h e s i z e df r o mc 6 0a n dd e h y d r o a b i e t y l a m i n e ，a n di tw o u l d b e av a l u a b l et o p i ct os t u d yt h eb i o a c t i v i t yo f t h i sn e wm o l e c u l e i nt h i sp a p e r , 【1 + 2 】c y c l o a d d i t i o nb e t w e e nc 6 0a n d d c h y d r o 一- a b i e t y l a m i n ew a sr e s e a r c h e d i nt h i sr e a c t i o n ，n i t r e n e sw a sa d d e dt oc 6 0a saa c t i v ei n t e r m e d i a t e p r o t e c t e db yn 2 ，p b ( o a c ) 4 w e r ea d d e di n t oc h l o r o b e n z e n e ，i nw h i c hc 6 0a n dd e h y d r o a b i e t y l a m i n eh a da l r e a d yd i s s o l v e d t h ea d m i x t u r er e a c t e da tr e f l u e n c et e m p e r a t u r eo v e r2 4h a n dw a sp u r i f i e db yg e lc o l u m n c h r o m a t o g r a mw h e nt h er e a c t i o nw a sf i n i s h e d a 【5 ，6 o p e n c y c l o - m o n o a d d i t i o nd e r i v a t i v ea n da d i a d d i t i o nd e r i v a t i v e , w h i c hh a v en o tb e e nr e p o r ti na n ya r t i c l e s w e r eo b t a i n e d n l es t r u c t u r e s o f t h e s ed e r i v a t i v e sw e r ec h a m c t e r e db yi r , 1 hn m r , 1 3 cn m ra n dm s a m i n oa d d i t i o nb e t w e e nc 6 0a n dd e h y d r o a b i e t 3 ，l a m i n ew a sa l s os t u d i e d i nd a r k , d r ya i c l 3 w a sa d d e di n t oc h l o m b e n z e n c ，i nw h i c hc 6 0a n dd e h y d r o a b i e t y l a m i n eh a da l r e a d yd i s s o l v e d n ea d m i x t u r er e a c t e da tr e f l u e n c et e m p e r a t u r eo v e r3d a n dw a sp u r i f i e db yg e lc o l u m n c h r o m a t o g r a mw h e nt h er e a c t i o nw a sf i n i s h e d a na m i n oa d d i t i o nd e r i v a t i v e sa n d a n o x y g e n c o n t a i n i n gd e r i v a t i v e ，w h i c ha r en o tr e p o r t e di na n ya r t i c l e sn o w , w e r eo b t a i n e d t h e s t r u c t u r e sw e r ec h a r a e t e r e db yn l1 hn m r , “cn m ra n dm s m o r e o v e r , p a r a l l e lr e a c t i o n sb o t hu n d e rt h e r m a lc o n d i t i o na n du n d e rm i c r o w a v ec o n d i t i o n w e r er e s e a r c h e d k e e p i n gt h es 锄et e m p e r a t u r ea n d p r o p o r t i o n , t h ea d m i x t u r ew a sr a d i a t e db y 5 0 0wm i c r o w a v e s 刀1 et i m eo f 1 + 2 c y c l o a d d i t i o nw a ss h o r t e nf r o m2 4ht o1 5h w h i l et h e y i e l dw a sr a i s e df r o m4 2 8 t o5 9 9 1 1 l et i m eo fa m i n oa d d i t i o nw a ss h o r t e nf r o m3dt o2 5 t lb u tt h ey i e l dw a sr a i s e df r o m3 8 1 t o6 1 6 1 1 瑶r e s u l to ft h i sr e s e a r c hs h o w st h a tt h e s p e e do fr e a c t i o nb e t w e e nc 6 0a n dd e h y d r o a b i e t y l a m i n ec o u l db er i s e de x t r e m e l y i r tm i c r o w a v e c o n d i t i o n k e y w o r d s ：c 6 0 ，d e h y d r o a b i e t y l a m i n e ，r e a c t i o n ， 1 + 2 c y c l o a d d i t i o n ，a m i n oa d d i t i o n ， m i c r o w a v e 致谢 y 9 0 6 4 3 0 本论文是在导师林中祥教授严格要求和悉心指导下完成的。三年来，导 师渊博的学术知识和严谨的治学态度给我带来了许多有益的启迪和教诲。在 此，谨向导师表示衷心的感谢! 在论文的研究过程中，还得到了本校理化中心袁翠美老师、中山大学分 析中心邓慧敏老师、南京中医药大学李伟老师等；本课题组研究生丁霞、王 鹏、熊矗、杨大伟、范旭、从赫雷、付云涛等；本科生陈文婷等人的热情帮 助和指导。在此，向以上诸位表示感谢! 同时感谢我的父母家人，感谢他们对我的教育培养，支持鼓励! 作者：高健 2 0 0 6 年4 月 第一章绪论 ll 本课题的价值和意义 1 1 1 6 0 富勒烯简介 6 0 富勒烯( 以下简称氏，如图1 1 ) 是自然界碳的第三种同素异形体，由6 0 个碳 原子组成，为中空的球笼状分子结构，直径约为7 1 r i m 。 图1 1 富勒烯分子结构 1 9 8 5 年k r o t o 、c u r l 和s m a l l e y “等报道了富勒烯的发现，并因此荣获1 9 9 6 年度诺 贝尔化学奖。1 9 9 0 年h u f f m a n 。1 等采用石墨棒电弧蒸发法获得克量级c 蚰，使得科学界对 c 。的研究成为可能。从2 0 世纪9 0 年代开始，c 。以其独特的三维结构，新奇的反应性能 逐渐成为科学界研究的热点。目前，关于c 。的各方面的研究取得了重大进展：已发现c 。 具有能量较低的最低空轨道，可接纳六个电子，是优良的电子受体；c 。极易与游离基反应， 被誉为“吸收游离基的海绵”；c 。通过光诱导产生单重态0 。的效率高达1 0 0 ，被誉为“单 重态0 。的发生器”0 1 ；c 。分子中的3 0 个双键可发生d i e l s a l d e r 反应、b i n g e l 反应等， 可根据需要接上多种基团，且由于它的球状分子结构，所受空间位阻的影响比平面型的苯 要小，是药物设计的理想基体，被誉为“分子针插( m o l e c u l a rp i n c u s h i o n ) ”“1 。近年来 的研究结果表明：c 。及其衍生物在超导、磁学、光学、催化、高分子、材料学等领域均 展示出诱人的前景。在生化、药学、医学等领域，c e 0 也因在抗h i v 病毒，抗肿瘤，酶活 性抑制，切割d n a 分子，光动力学治疗等方面具有独特的功效而备受关注。 1 1 2 岛及其衍生物的生物活性 1 1 2 1h i v 病毒酶抑制 自首例爱滋病( a i d s ，即“获得性人体免疫功能缺陷症”) 于1 9 8 1 年被美国疾病控制 中心确认以来，a i d s 已严重威胁人类的健康和生存。据估计，迄今为止在世界范围内有 近2 8 0 0 万人因爱滋病致死，此外还有3 6 0 0 人与爱滋病患者共处。1 。另有专家估计，我国 实际爱滋病感染者已逾4 0 万；w h o 预测，至2 0 1 0 年这个数据可能超过i 0 0 0 万。1 。因此， 预防和控制爱滋病已成为全球共同面对的课题，更成为我国一项刻不容缓、复杂而长期的 艰巨任务啪。 引起爱滋病的病原是h i y ( h u m a ni m u n o d e f i c i e n c yv i r u s ，人类免疫缺损病毒) 。h i v 病毒酶( h i vp r ) 的活性中心存在着一个开口的圆筒状疏水性空洞。空洞内径约为i o a ， 其内部豹两个氨基酸残体，天冬氨酸2 5 和天冬氨酸1 2 5 ，负责催化底物的水解。剐好 具有和此空洞内径相似的直径，因此有人提出可以利用这一特性抑制h i v 病毒。 1 9 9 3 年，w u d l ，f r i e d m a n 等预测c 。分子可作为h i v 病毒酶的抑制剂，并通过设计 分子模型认识到c 。刚好可嵌入h i v 病毒酶活性中心的空洞，与该空洞的疏水基团以范德 华力牢固结合，从而阻断其对底物的催化，达到有效的抑制和杀灭h i v 病毒的作用。他们 随后用d o c k 3 程序进行分子模型计算，得出两者的缔合常数k d = 1 0 1 l o o l l 。1 。 f r i e d m a n 等还指出，在g 。的特定部位接上特定基团可以通过与h i v 病毒酶活性部位的氢 键作用增强抗h i v 的活性。并预测了有抗h i v 活性的c m 衍生物l 和2 ( 如图1 2 ) 。 誊罨 i 2 图i 2 有抗h i v 活性的c 5 0 衍生物l 和2 m a r c o r i n 。3 等报道了通过含氮1 ，3 一偶极环加成反应合成含吡咯环的富勒烯衍生物的 路线，并通过该路线合成出c 。衍生物2 和具有类似结构的衍生物3 。( 如图1 3 ) 。 o r n h c 咐c o o h + 肋州n 、火n h s o c 2 3 x - a j 铆c o o 2 r = c 如 3 r 。口够h 刃c 嶙h ! c 心瞒 图1 3 含毗咯环的富勒烯衍生物合成路线 m a r c o r i n 咖等通过分子模型计算出化合物2 和3 分子的两个氨基中氮原子的间距为 5 1 a 。这个距离比f r i e d m a n 等预测的分子l 中氮原子5 5a 的间距较短。又因为化合物 2 和3 中两个氨甲基在空间上具有一定的自由度，所以髓更有效地通过氢键与h i v 病毒酶 结合。 w u d l “”等报道了另一种有h i v 酶抑制活性的水溶性二氨基二酸二苯基c 6 0 衍生物( 衍 生物4 ，如图1 4 ) ，并通过计算得出其中的单元刚好处在病毒酶活性位置的疏水性空 洞中心。 2 激 。谬姥 图1 4 水溶性衍生物4 s c h i n a z in 1 1 等对上述衍生物的抗病毒活性进行了研究。发现该衍生物对被h i v 急、慢 性感染的细胞具有抗病毒活性。并证明该衍生物的抗病毒活性是其与病毒直接作用的结 果，且具有选择性。 1 1 2 2 光动力学治疗 c 。独特的球形结构决定了c 。具有一些独特的光物理性质。光激发溶液中c 。与o ：相互 作用过程如图l5 ： 一一 。二 i 呸 弋臼 图1 5 光激发溶液中g 吣与氇相互作用过程 c 。通过光激发后跃迁至单重态的c 舶，1 c 。极易通过系间窜越成为三重态的3 ，其量 子产率接近l 。由于3 c 。的寿命长达几十微秒，因此被激发的粒子积聚于3 c 6 0 ，为进一步的 反应提供了条件。同时，3 c 。极易被砚分子淬灭，恢复到基态的，而基态的o 。跃迁到单 重态的o ：，其量子产率接近l “。 1 c 。和。具有较高的能量，是非常强的电子受体，容易单电子还原形成c 叩。，该中间 体可进一步发生反应，包括使o ：成为0 z 。c 6 d 的大多数光化学反应均涉及这一过程“”。 目前美国、日本等国家已批准卟啉可用于临床，以利用其敏化产生的1 晚杀死癌细胞。 由于c 帅产生1 0 。的效率远比卟啉高“1 ，有人提出可以利用c 6 0 治疗肿瘤，并进行了实验。实 验发现一类c 。衍生物5 、6 、7 ( 如图1 6 ) ，其中化合物5 和7 与h e l as 3 细胞光照条件 下共同培养时呈现细胞毒性，黑暗中对细胞无影响”“。 妒。 5 - 5 j7 5 ：r 芦犯晦) 霜岛珥b | r = i - i ，z ： r = g o ( c 啦，筘鱼h _ 他b 图1 6c 6 0 衍生物5 、6 、7 黄文栋“”等通过逆相蒸发得到水溶性c 曲酯质体复合物，与人子宫颈癌细胞混合后经 卤钨光灯隔热垂直照射3 0 m i n ，发现对癌细胞具有很强的光动力学损伤作用，当光照达到 4 0 0 0 1 x 时，癌细胞死亡近1 0 0 ，而对照组癌细胞仍正常生长。 l i 1 6 1 等在类似的实验中发现，只有当光照功率超过某一阈值，且辐照时间合适时才会 有效杀死癌细胞，否则反而促进癌细胞生长。 1 1 2 3 切割d n a 富勒烯衍生物具有专一性地切割d n a 分子的能力。 y a m a k o s h i “7 1 等发现在可见光的照射下，水溶性c 。羧酸衍生物5 具有使d n a 分子开裂 的性能：在黑暗中则不能使之开裂。随后研究发现“8 1 可能是光照下形成的单重态c 。衍生 物与单重态0 ：同时作用的效果( 如图l _ 7 ) 。 圈1 7 羧酸衍生物光照下使d n a 分子开裂 b o u t o r i n e “”等将c 。接到具有1 4 个基本单元的d n a 分子上，将生成的衍生物8 ( 如 图1 _ 8 ) 对d n a 双螺旋结构进行培养，发现该衍生物绑定了目标d n a 分子形成三螺旋的分 子结构。并发现其切割d n a 分子具有专一性，即断裂常发生在鸟嘌啉的位置。 4 如，- 旧 图1 8c 6 0 衍生物8 绑定了目标d n a 分子 s i g m a n ”1 等在不久后也报道得出了相似的结论。 1 2 2 4 抗菌活性 c 。分子可以插入生物细胞膜的双磷脂层，导致细胞膜破坏。细胞膜破坏或紊乱的后 果就是细胞代谢物流失并最终导致细胞凋亡。 t a t i a n a “1 等合成了一系列甘氨酸衍生物取代的c 。含吡咯环的衍生物9 、1 0 、l l ( 如 图1 9 ) 。并在此基础上检测了对不同微生物的抑制能力。发现有两种分支杆菌被上述衍 生物完全抑制。t a t i a n ad ar o s 等认为是由于基团的存在，通过其对微生物细胞壁疏 水部分的插入作用破坏了细胞壁的结构，从而达到了抑菌的作用o ”。 rr - n h - c h 2 。c o o h + c 6 0 + r c 肿_ r 9 t 1 0 1 l 9 ：r = - ( 2 h 2 ( 王h 1 ) 口乇c b o c h m 0 c b r = h 1 0 ：r = - c c b o c c b o c c o c h 3 r = - c l - h o c 陆c o c h c o c i - b l1 ：r = - c b r t ；a m o c h h o a c b o c b 图1 9 甘氨酸衍生物取代的c 6 。台毗咯环的衍生物的合成 1 1 3 脱氢枞胺的应用 脱氢枞胺( 如图1 1 0 ) 又称脱氢松香胺、去氢枞胺，是松香中脱氢枞酸的衍生物， 主要由松香通过催化歧化得到歧化松香，再通过催化与氨气形成酰胺、脱酰基成腈，然后 再通过加氢等一系列的反应得到，具有性质稳定，比旋光度较大等其它松香衍生物所不具 备的一些独特理化性质。因其分子中含有氨基和芳环两种反应性基团，通过这两种基团的 反应可对分子进行各种改性，使脱氢檄胺的应用领域和进一步拓宽。 摧 目前枞胺多被用作药物光学拆分剂、木材防腐杀菌剂、防霉防藻剂、金属缓蚀剂、原 油破乳剂、润滑油添加剂、表面活性剂等，并均有良好的使用效果。 图1 1 0 脱氢枞胺分子结构 脱氢枞胺的原料枞酸及其衍生物具有类似甾体的多环二萜结构，已被公认具有抗菌抑 菌的生物活性。枞酸的衍生物作为抗动脉粥样硬化、抗癌药物申请了多国专利旧”1 ，显示 出在新药开发领域中潜在的价值。 1 1 4 研究的目的和意义 松香是脱氢枞胺的原料，其主要成分为枞酸，是我国最重要的森林化学品之一。我国 脂松香年产5 0 万吨以上，是我国林化产品中唯一在产量和出口量上均居世界首位的产品。 我国松香资源丰富，但松香的利用在我国目前仍处于原料和初级产品阶段，目前主要应用 于涂料、胶粘剂、造纸施胶、油墨、食品等行业。 ， 目前我国的松香产品的出口以脂松香为主，深加工产品以各类松香树脂、歧化松香、 氢化松香及其酯类产品为主，就已有品种的质量而言与发达国家同行相比已相差不大。“。 但是我国已有的松香深加工产品，除部分科技含量较高的产品外，大部分产品附加值低， 市场竞争激烈，且在各行业中的市场需求量已不如二十世纪八九十年代那样增长迅速，并 且由于一些行业( 如造纸施胶) 中不断有性价比更高的替代品问世，其需求量甚至呈现逐 年萎缩的势头。与此同时，世界发达国家的主要松香企业纷纷采用强强联合的方式重组企 业，加大科技投入，以提高竞争能力。尤其是2 0 0 5 年我国正式加入w t o 之后，国外松香 企业的介入必然对我国现有的松香产业造成巨大激烈的冲击。因此，我国亟待开发和研制 一系列具有高科技含量、高附加值和新用途的松香产品。这对于我国的国民经济和林化产 业的发展具有重大的战略意义。 利用枞胺分子的类似甾体的三元环结构，研究和开发在生化、药物等领域的新用途， 并通过专利对之进行保护，可大大促进我国的松香产品深加工工业的发展并获得巨大的经 济利益。 为此，我们设想通过适当的反应路线将c 。与脱氢枞胺结合在同一分子中，合成未见 文献报道的含脱氢枞胺结构的衍生物，总结产物的分离提纯方法和经验，通过红外、 核磁、质谱等谱图数据对分子结构进行测定。并将热条件与微波条件下的反应进行对比。 为进一步合成水溶性含松香结构的c 哺衍生物提供了成功的合成路线、详细的分离提纯经 验和实验样品。 6 1 2c 反应的研究进展 研究发现，由于其特殊的立体结构，在化学反应中表现缺电子烯烃性质，在常温 和加热条件下可与胺类物质发生加成反应，还可发生 2 + 1 、 2 + 3 、 2 + 4 等环加成反应。 1 2 1c 。的胺加成反应 c 。在室温条件下即可与胺类物质发生加成反应。一般生成多加成的产物啪1 。 i s o b e ”1 等通过一步反应将多个氨基接到了c 加上。即在室温条件和6 0 w 白炽灯的照射 下，将c 。与卜甲基哌嗪混合搅拌3 6 小时，制得了四氨基富勒烯环氧化合物( 如图1 1 1 ) 。 产率5 3 。i s o b e 等还用类似方法合成了一系列的c 。含氨基衍生物并计算了产率。 h v ( v i s i b i e1 j g h t ) a i r p h c i ，n u d t 0 9 9 图1 1 l 四氨基富勒烯环氧化合物合成 l a w s o n 等用九= 5 4 0 n m 光照射c 。与过量三乙胺的混合溶液，产生两种d 一碳与c m 加 成的混合产物( 如图1 1 2 ) 。 茴商 图1 1 2 与三乙胺反应产物 n a z a r o v a 啪1 等将聚乙烯基吡喏酮胺与c 6 0 分别按l ：l 和6 ：1 的比例在常温下反应2 4 h ，得 到水溶性的c 6 。胺加成产物。通过u v 等确定了产物的生成。 方鹏飞m 1 等将c 。与乙二胺在氮气保护下油浴6 0 反应2 4 h ，减压除去乙二胺，用蒸 馏水溶解所得固体，加入丙酮析出沉淀。离心，沉淀用丙酮洗涤，干燥盾得到乙二胺 多加成衍生物。并对产物用i r 、hn 躲、元素分析等进行了表征。 方鹏飞和陈远荫。等还将c 。与乙二胺溶于无水甲苯，氮气保护下室温反应4 天。蒸 去乙二胺，离心，所得沉淀分别用乙醇、甲苯、乙醚洗涤三次，干燥后得c 柏乙二胺衍生 物。并用类似方法制备了c 。乙醇胺衍生物1 。将这些衍生物表征后用于进一步制备铂配 合物作为加氢催化剂使用。 陶征洪脚3 等将c 。与共聚物粉末溶于甲苯。通氮除氧后3 0 下搅拌7 天或8 0 下搅拌 少瞪 n卜 + 4 天。产物用正己烷沉淀，干燥后用甲苯正己烷反复溶解沉淀至沉淀液不含有c 。得含 c 。的苯乙烯和丙烯酰胺共聚物。 张辉1 等在氢气保护下用钠萘的t h f 液处理c 。的t h f 悬浊液，搅拌过夜制得c 。负一 价离子溶液。将此溶液在氩气保护下与c , j i ”n ( c h 。) 。b r 反应，搅拌过夜。离心去除沉淀， 离心液加正己烷沉淀，蒸于沉淀得水溶性的十六烷基三甲基铵c 。盐。 刘绪峰。等以c 砷与过量6 一氨基己酸或2 一氨基乙磺酸于8 0 c 搅拌反应2 4 h ，分别得到 加成度为5 和4 的氨基酸c 蛐衍生物，产率分别为3 0 和2 8 ( 按加入的c 。计算) 。通过元 素分析、1 hn m r 、1 3 cn m r 、i r 等证实了产物结构。 1 2 2c 舯的叠氮化反应和氮烯加成反应 由于c b o 的缺电子特性，使得它可以与富电子的物质或基团，如叠氮化合物、氮烯活性 中间体等发生反应。 王乃兴脚1 用甘氨酸乙酯直接跟c 。反应，通过碱嗅水在相转移催化剂存在的条件下将 甘氨酸乙酯中伯氨a 一脱氢，生成活性中间体氮烯与c 钾加成的新方法，得到了c 。甘氨酸 衍生物。 王乃兴咖在搅拌条件下向盛有氯苯和c 。的反应器中加入含二甘肽甲酯盐酸盐的水合 溶液和相转移催化剂四丁基氯化铵，再加入少量新配制的碱性溴水。反应液在氮气保护下 回流1 4 h ，经十八烷基硅胶反相柱层析分离( 水和甲醇梯度洗脱) 。产物产率：1 2 3 。通 过用p b ( o a c ) 。代替溴碱水氧化伯胺基与c 卸反应，得到了同样的产物。证明反应是通过氮 烯活性中间体的机理进行的。 邓前军汹1 等将c 。与4 一叠氮基一2 ，3 ，5 ，铲四氟苯甲酸苯甲酯按约l ：l 的比例溶于甲苯， 在a r 保护下回流反应5 天，经多步分离得到单加成产物( 如图1 1 3 ) 。得率4 6 。 档 图1 1 3 与4 _ 叠氰基一2 ，3 ，5 。6 - 四氟苯甲酸苯甲酯单加成产物 唐光诗“0 1 等将富勒烯溶于氯苯，与叠氮乙酰胺反应，微沸2 4 h ，t l c 判断反应程度， 反应完成后，离心去除沉淀，经柱色谱分离( 硅胶，甲苯，苯甲醚) 得 6 ，6 闭环结构的 加成产物( 如图1 1 4 ) 。唐光诗等将上述反应液在6 0 下加热6 h ，分离方法亦同上，得 5 ，6 开环轮烯结构为主的加成产物。 8 c h + z c o c h 2 c o n h 一 “h ， n 2 图i 1 4 富勒烯与叠氮乙酰胺反应 董国孝“”等在氮气保护的条件下，在富勒烯的氯苯溶液中加入8 一叠氮基腺苷，油浴 1 0 0 。c 反应2 4 h 。反应液浓缩后做硅胶柱层析：v ( 甲苯) ：v ( 环己烷) = 1 ：1 洗出c 。，d m s 0 洗出产物c 。腺苷( 如图1 1 5 ) 。产率5 3 5 。 图i 1 5g 帅腺苷 w a n g “”等报道了a 一叠氮基对硝基甲苯与c 。反应，生成 5 ，6 开环加成的c 。衍生物。 1 2 3c 。的含氮1 ，3 偶极加成反应 研究发现，在加热条件下，c 。可与a 一氨基酸和醛类物质生成的i ，3 - 偶极子发生含氮 1 ，3 一偶极环加成反应，反应生成c 。含吡咯环的衍生物。由于根据a 一氨基酸和醛类物质上 所接基团的不同，可以得到不同的c 蚰衍生物。因此，含氮1 ，3 - 偶极加成反应被广泛应用于 将某些功能性的基团引入c 。，制备功能性的c 。衍生物。同时，c 6 0 也可与氮杂环丙烷类物 质发生开环加成反应，反应最终生成c 。含吡咯环化合物。 m a g g i n i ”等将氮杂环丙烷衍生物与c 。反应，氮杂环丙烷结构开环接上c 舯，生成了含 吡咯环的c 。衍生物。 s o f o u “”等向c 6 0 的甲苯溶液中加入n 一( ( o 一羟乙基) 一乙氧基) 一a 一氨基乙酸的乙醇溶液 和聚甲醛。混合物在1 1 0 下回流反应1 8 h ，经硅胶柱层析分离，展开剂：p h m e e t 0 a c ( 体 积比4 ：1 ) ，得到c 。含吡咯环衍生物，产率4 4 。并以此为基础进一步合成了具有生物活性 的c 。衍生物。 m a g g i n i ”1 等将氨基酸与醛脱羰后得到的1 ，3 - 偶极子与c 6 0 进行 3 + 2 环加成反应，生 成c 舯的吡咯烷衍生物( 如图1 1 6 ) 。 9 o 一 岫 鲁 烈 甜 玲黼一玲艨一 图1 1 7 亚胺类1 ，3 偶极子与如发生 3 + 2 1 环加成反应 g a n “7 1 等在适量氧气存在下，c 。与甘氨酸酯经光照进行含氮1 ，3 - 偶极加成，生成含 吡咯环的衍生物( 如图1 1 8 ) 。 篓一一hvet,ch2ph vrrn r-me，k1 ，7 良兵等在上述条件下，将甲基甘氨酸酯与c 艟反应除得到上述产物还得到c 瞰单羧 生物( 如图t 1 9 ) 。并解释了反应机理。 = ： 西m e 西h 图1 1 9 甲基甘氨酸酯与反应 1 0 甘良兵与周德建汹1 等还报道了c 。含吡咯环衍生物的其他合成方法。即；向c e o 的甲苯 溶液中加入肌氨酸固体及苯甲醛，加热目流l h 至反应液变红棕色，旋转蒸发干。固体用 甲苯溶解后做柱层析，甲苯依次洗出c 。，产物。产物蒸干后用c s 。溶解，上覆石油醚，缓 慢挥发得c 。衍生物片状晶体( 如图1 2 0 ) ，产率6 0 。 用同样的 r = c h 一i p h 7 图1 2 1 含共轭烯烃醛类的富勒烯衍生物的合成 并发现酮类在大大过量时也能发生类似的反应( 如图1 2 2 ) 。 r - - r - - c i - 1 3 ( 8 ) fr - - c 魄r - - c i i z c o c i - i ，。( ，) 图l _ 2 2 酮类参与的含吡咯环衍生物的合成方法 吴世晖洲等c 。与n 一苯亚甲基甘氨酸乙酯溶于甲苯，通氮除氧后加热回流并搅拌1 2 h 。 反应完成后浓缩反应液至饱和，柱层析分离，用甲苯：正己烷( 体积比1 ：1 ) 洗出c ”；再 用正己烷：二氯甲烷( 体积比l ：1 ) 洗出2 ，5 。二氢一1 。吡咯骈 3 ，4 ：l ，2 6 0 富勒烯一2 一t r a n s 一羧酸乙酯和2 ，5 一二氢一17 一吡咯骈 3 ，4 ：i ，2 6 0 富勒烯- 2 。c is 一羧酸乙酯。 并用同样的的方法合戒了一系列c 。的衍生物。 c r u z 阻1 等报道了以0 d c b 为溶剂，使用6 0 w 的微波设备，1 2 0m i n 可将富勒烯的含氮 1 ，3 - 偶极加成产率提高到6 蕊。而常规反应条件下产率仅为3 5 ( 按所有富勒烯算) 。 徐菊华晦2 1 等将c 。与氮甲基甘氨酸溶于甲苯，氮气保护下加热回流6 h 后蒸去甲苯，硅 s r 苏 一+ o i 一 鼬 胶柱层析分离c 。与产物。展开剂为甲苯：乙酸乙酯( 体积比8 ：1 ) ，产率2 5 。在此基础上 进一步合成了另一种c 。衍生物。 尹桂删等先使吲跺在d m f 溶液中与三氯氧磷发生v i l s m e y e r 甲酰化反应生成3 一吲哚醛。 向c 。的甲苯溶液中加入肌氨酸和3 一吲哚醛，加热回流1 5 h ，至反应液变为红棕色。经硅胶 柱层析，用c s ，洗出未反应的c 。，用甲苯洗出产物。产物用c s ：重结晶。产率5 7 。 第二章c 舯与脱氢枞胺的 1 + 2 氮烯环加成反应 氮烯是某些反应的活性中间体，可发生加成反应、插入反应、二聚反应、重排反应等。 得到氮烯最常用的方法是由叠氮化合物在光和热的作用下分解，也可通过伯胺基氧化，由 一n h z 去掉两个氢原子生成，或通过a 一消除反应得到m 1 。 脱氢枞胺分子中的伯氨基是反应活性基团。在氧化剂的作用下，伯氨基可以被氧化成 氮烯。由于c 。分子在反应中显示缺电子的性质，可以在加热条件下和微波条件下与氮烯 发生的 1 + 2 环加成反应8 “。 c 。与脱氢枞胺的 1 + 2 氮烯环加成反应式如图2 1 。 + g p b ( o a c ) 4 ，p h c i m n “，s t i r ，2 4 h 图2 1 与脱氢枞胺 1 + 2 氮烯环加成产物合成路线 2 1 实验方法 2 1 1 化学试剂和仪器 c 6 0 河南濮阳市永新化学试剂公司纯度9 9 松香胺桂林松香厂含脱氢枞胺7 0 四乙酸铅 国药集团化学试剂有限公司分析纯 氯苯上海凌峰化学试剂有限公司化学纯 柱层析硅胶 青岛海洋化工厂分厂$ 1 1 0 0 i 孑l 一2 ( o o z c x 日- 1 苌剂级 乙醇上海化学试剂有限公司分析纯 氯仿上海化学试剂有限公司分析纯 甲苯上海化学试剂有限公司分析纯 正己烷上海化学试剂有限公司分析纯 石油醚 上海化学试剂有限公司6 0 9 0 ，分析纯 丙酮 上海化学试剂有限公司分析纯 对甲苯磺酸钠上海化学试剂有限公司化学纯 其中c 的f t i r ( k b r ，压片) v ：3 4 3 3 ，2 9 2 2 ，1 6 3 2 ，1 4 5 l ，1 3 7 7 ，1 0 9 8 ，8 1 3 ，5 2 1 c m - 1 。与标准谱图脚】对比一致。氯苯在使用前经干燥、重蒸。 强力搅拌器 磁力搅拌加热器 旋转蒸发仪 q h j 7 5 6 b 型常州市新析仪器厂 a m - - 3 2 5 0 b 型 天津a u t o s c i e n c e 仪器有限公司 r e - 2 型上海亚荣生化仪器厂 1 3 真空循环水泵s h z - i h 型 电子天平j a 2 0 0 3 型 竺罢微波辅助合成萃取反m a s - - i 型 应仪 一 上海亚荣生化仪器厂 上海新仪微波化学科技有限公司 2 1 2 分析方法 分析用仪器及分析条件如下： 红外：美国n i c o l e t3 6 0 型傅立叶红外光谱仪，采用k b r 压片法测定；核磁：v a r i a n 公司i n o v a 5 0 0 n b 超导核磁共振仪，以氘代氯仿为溶剂，四甲基硅烷为内标；基辅激光飞 行时间质谱：德国8 r u k e r 公司r e f l e x t mi i i 型m a l d i t o f 质谱仪，采用氮激光器，激光 波长3 3 7n m ，加速电压和检测器电压分别2 3k v 和1 5 5k v ，正离子线性检测模式，基体 为9 一硝基蒽。 2 1 3 脱氢枞胺的提纯 将，2 0 0g 松香胺溶于5 0m 1 无水乙醇，加入用2 0 0m l 无水乙醇溶解的对甲苯磺酸 1 4 4g ，以3 0 0r m i n 的转速搅拌至有固体析出( 约2 h ) ，接着搅拌1 h 后停止反应。静 置5 h 后过滤，得到的白色固体用无水乙醇洗涤数次。用无水乙醇重结晶( 约1 8 h ) 。重结 晶所得白色片状晶体用甲苯溶解，与l n a o h 水溶液1 2 5m l 混合搅拌5 h ，控制转速3 5 0 r m i n 。反应停止后，静置分层，将甲苯层水洗至呈弱碱性。用旋转蒸发仪减压蒸干，得 浅黄色粘稠液体。上覆一层石油醚，待石油醚挥干后得浅黄色固体7 7 4g ，得率3 8 7 。 f t i r ( k b r ，压片) v ：3 3 9 6 ，2 9 2 6 ，1 6 1 5 ，1 4 6 0 ，1 3 7 8 ，1 2 3 5 ，1 1 8 4 ，1 0 6 6 ，1 0 2 4 ，9 7 5 ， 8 8 3 ，8 1 9 ，6 2 5 ，4 7 9c m - 1 。与文献值相符。 2 1 4 热反应条件下c 曲与脱氢枞胺 1 + 2 氮烯环加成反应 称取0 1 0 8g ( 0 1 5m 0 1 ) c 。，加入事先通氮气3 0m i n 的氯苯中，搅拌至溶解。向 其中依次加入脱氢枞胺0 1 2 9g ( 0 4 5t 0 0 1 ) ，四乙酸铅0 3 0 0g ( 0 7m 0 1 ) 。在n 2 保 护下，回流搅拌2 4h 。 冷却至室温后，用0 5 的n a o h 溶液洗涤反应液至水层呈弱碱性，再用蒸馏水洗至 中性。将氯苯层在旋转蒸发仪上减压蒸干后，用乙醇洗涤得到的黏稠物数次，以洗去未反 应的脱氢枞胺，过滤得褐色粉状固体。将此粉状固体用少量氯苯溶解，用硅胶柱层析分离。 先用石油醚：氯仿( 体积比3 ：1 ) 分离出紫色c 。带，再用氯仿：乙醇( 体积比4 ：1 ) 分离出 褐色产物带。将该产物溶液用旋转蒸发仪减压蒸干得褐色略有大蒜臭味的粉末0 0 3 0g ( 0 0 2 9 m 0 1 ) ，得率( 按反应的c 。计算) 4 2 8 。室温( 2 0 ) 下，产物在氯仿中有较 好的溶解度，大于1 6m g m l 。测定产物熔点发现：3 6 0 时分解碳化，无熔化现象。产物 谱图数据如下： f t i r ( k b r ，压片) v ：3 4 0 2 ，2 9 2 4 , 2 8 5 6 ，1 6 5 4 ，1 4 5 9 ，1 2 6 0 ，1 0 7 3 ，8 2 0 ，6 9 6 ， 4 9 4c m - 1 。1 h n m r ( c d c l 。，5 0 0 m ) 67 1 5 ( d ，1 h ，c i i - h ) ，6 9 9 ( t ，i h ，c 1 2 - h ) ，6 8 3 ( d ，i h ，c 1 4 一h ) ，3 5 2 ( d ，2 h ，c 1 9 一h ) ，2 8 9 2 8 2 ( m ，3 h c 7 一h 、c 1 5 二h ) ，2 1 8 ( t ，1 h ，c 1 - h ) ，1 6 8 ( m ，4 h ， c 2 h 、c 6 一h ) ，1 4 1 ( d ，l h ，c 5 一h ) ，1 3 8 1 2 4 ( m ，3 h ，c 1 一h 、c 3 一h ) ，1 2 1 ( t ，9 h ，c 1 6 一h 、c 1 7 一h 、c 2 0 一h ) ，0 8 9 ( t ，3 h ，c 1 8 - h ) 。 ”cn m r ( c d c l 。，5 0 0 m ) 61 5 1 3 1 1 3 0 8 7 ( m ) ，1 2 8 8 3 1 2 4 1 l ( m ) ，3 7 4 0 ( m ) ，3 3 4 2 ， 3 1 9 0 ，2 3 9 5 ( m ) ，1 9 ，1 3 ( m ) 。m a l d i t o f m s ( x = 3 3 7 n m ，基体：9 一硝基葸) m z ：7 2 2 0 ， 1 0 0 3 5 ( m ) ，1 2 8 8 1 。 图2 2 产物结构中脱氢枞胺上c 的编号 2 1 5 微波条件下c 。与脱氢枞胺 1 + 2 氮烯环加成反应 称取0 1 0 8g ( 0 1 5m m 0 1 ) c 。，加入事先通氮气3 0r a i n 的氯苯中，搅拌至溶解。向 其中依次加入脱氢枞胺0 1 3 0g ( 0 4 5m m 0 1 ) ，四乙酸铅0 3 0 2g ( 0 7m m 0 1 ) 。在n ：保 护下，用微波辐照2h ，期间每隔1 0m i n 用t l c 跟踪反应进程。微波反应仪反应参数设 置如下。温度：1 3 0 ；有效反应时间( 即处于设定温度时的反应时间) ：1 5 h ；功率：5 0 0 w 。 磁力搅拌转速为7 0 0 r m i n 。 反应结束，待冷却至室温