α活性吡喃盐的合成与反应性能研究

论文摘要

吡喃盐是一类重要的有机合成中间体,探索吡喃盐与亲核试剂的新颖反应并合成新型功能化合物已成为有机化学领域的重要研究方向。本文针对α-活性吡喃盐与有机磷亲核试剂（η3-有机磷）的反应进行了系统研究,合成了系列含磷功能化合物,并考察了其应用性能。主要研究内容和结果如下：1.前躯体多取代吡喃盐的合成。根据文献和本实验室自开发的合成方法,设计合成了一系列多取代吡喃盐,包括2-苯基吡喃盐、2,4-二苯基吡喃盐、2,4,5-三苯基吡喃盐、2,4,6-三苯基吡喃盐、2,3,4,5-四苯基吡喃盐、2,3,4,6-四苯基吡喃盐、2,5-二苯基-3,4-二对甲基苯基吡喃盐、2,3,4,5,6-五苯基吡喃盐、2,4,6-三甲基吡喃盐、2-甲基-4,6-二苯基吡喃盐、2,3,4,5,6-五甲基吡喃盐、2-甲基-3,4,5,6-四苯基吡喃盐、2-乙基-3,4,5,6-四苯基吡喃盐。所有吡喃盐均通过1H NMR、13C NMR、ESI-MS等表征确定其结构,其中α-活性2,5-二苯基-3,4-二对甲基苯基吡喃盐为首次合成,且对其他部分吡喃盐的合成步骤及操作做了改进。2.多取代吡喃盐与η3-有机磷的反应和机理研究。通过多取代吡喃盐与η3-有机磷的反应,合成了系列含磷功能化合物,以上化合物均为首次合成。通过1H NMR、13C NMR、ESI-MS和X射线单晶衍射确定了产物的结构。深入探讨了多取代吡喃盐的结构特性与其反应活性的关系。结果表明,吡喃环上的供电子基团（烷基）降低整个吡喃盐分子的缺电子性,即降低了吡喃盐的反应活性,不能与η3-有机磷发生反应,或者反应后很快返回到吡喃盐。而带有稳电子基团（芳基）的吡喃盐都能与η3-有机磷发生开环反应,其中α-活性吡喃盐的α-位裸露使得吡喃盐反应活性以及利用吡喃盐获得开链膦盐产物的稳定性都大大提高。进一步研究发现,2,4,5-三苯基吡喃盐能与过量η3-有机磷发生缩环反应得到环戊二烯膦盐,而其他a-活性吡喃盐只能与η3-有机磷发生单分子加成反应得到开链膦盐。根据实验结果提出了2,4,5-三苯基吡喃盐与过量η3-有机磷发生分子内Wittig反应的机理。3.三苯基环戊二烯磷叶立德配体在配位化学中的应用研究。利用2,4,5-三苯基吡喃盐与η3-有机磷发生分子内Wittig反应得到的三苯基环戊二烯基膦盐合成了四种三苯基环戊二烯磷叶立德配体：C5HPh3PMe3、C5HPh3PEt3、C5HPh3PMe2Ph和C5HPh3PMePh2,并与金属钼反应合成了三种新型配合物：（η5-C5HPh3PEt3）Mo（CO）3、（η5-C5HPh3PMe2Ph） Mo（CO）3和（η5-C5HPh3PMePh2）Mo（CO）3。通过1H NMR、13C NMR、ESI-MS和X射线单晶衍射等表征手段确定了配体和配合物的结构。其中（η5-C5HPh3PEt3）Mo（CO）3和（η5-C5HPh3PMe2Ph）Mo（CO）3属于首次合成并得到其晶体。通过分析比较上述新型配体及其配合物与已知同类化合物的结构差异,发现配体中PR3的电子效应和空间位阻效应对于配体及配合物结构的影响具有同样重要的作用。4.2,4,5-三苯基吡喃盐与η3-有机磷单分子加成产物膦盐在生物领域的应用性能研究。在以上合成的开链磷盐中,发现通过2,4,5-三苯基吡喃盐与η3-有机磷反应得到的四种单分子加成产物膦盐（2c）具有蓝色荧光且易自组装成胶束,初步讨论了发光原理,研究了其对活细胞中的线粒体进行定位染色作用以及输送功能。结果表明,以上膦盐能够较好的在线粒体中富集,且细胞毒性低，能够作为优良的线粒体示踪剂。在上述四种膦盐中2c（PMe3）具有最小的HLB值（亲水亲油平衡值）。利用2c（PMe3）形成胶束的能力实现了包裹染料或功能分子向活细胞线粒体中定向输送的功能,且基本不影响染料或功能分子的功效。表明2c（PMe3）作为线粒体靶向运输载体有重要的潜在应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 吡喃盐与有机亲核试剂反应及应用性能研究进展
• 1.1 概述
• 1.2 吡喃盐与有机亲核试剂的反应研究进展
• 1.2.1 吡喃盐与有机磷亲核试剂的反应研究进展
• 1.2.2 吡喃盐与其它有机亲核试剂的反应研究进展
• 1.2.3 小结
• 1.3 亲脂性有机磷盐的合成及应用研究进展
• 1.3.1 亲脂性有机磷盐的合成研究进展
• 1.3.2 亲脂性有机磷盐的应用研究进展
• 1.3.3 小结
• 1.4 环戊二烯磷叶立德及其金属配合物的合成研究进展
• 1.4.1 环戊二烯磷叶立德的合成研究进展
• 1.4.2 环戊二烯磷叶立德金属配合物的合成研究进展
• 1.4.3 小结
• 1.5 本论文选题背景及研究内容
• 2 前驱体多取代吡喃盐合成
• 2.1 原料与仪器
• 2.1.1 主要实验与分析仪器
• 2.1.2 主要实验原料与溶剂
• 2.2 实验用多取代吡喃盐的合成
• 2.2.1 2-苯基吡喃盐
• 2.2.2 2,4-二苯基吡喃盐
• 2.2.3 2,4,5-三苯基吡喃盐
• 2.2.4 2,4,6-三苯基吡喃盐
• 2.2.5 2,3,4,5-四苯基吡喃盐
• 2.2.6 2,3,4,6-四苯基吡喃盐
• 2.2.7 2,3,4,5,6-五苯基吡喃盐
• 2.2.8 2,5-二苯基-3,4-二对甲基苯基毗喃盐
• 2.2.9 2-甲基-3,4,5,6-四苯基吡喃盐
• 2.2.10 2-乙基-3,4,5,6-四苯基吡喃盐
• 2.2.11 2,4,6-三甲基吡喃盐
• 2.2.12 2-甲基-4,6-二苯基吡喃盐
• 2.2.13 2,3,4,5,6-五甲基吡喃盐
• 2.3 本章小结
• 3 α-活性吡喃盐与有机磷亲核试剂的反应研究
• 3.1 概述
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料和仪器
• 3.2.2 化合物的合成与表征
• 3.2.3 化合物的晶体培养及测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 化合物晶体结构研究
• 3.3.2 吡喃盐上取代基对反应产物稳定性的影响
• 3.3.3 分子内Wittig反应机理的提出及验证
• 3.3.4 α活性吡喃盐与三苯基磷重排反应研究
• 3.4 本章小结
• 4 三苯基环戊二烯磷叶立德及其金属钼配合物的合成及结构研究
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与仪器
• 4.2.2 化合物的合成与表征
• 4.2.3 化合物的晶体培养及测试方法
• 4.2.4 化合物的热失重测试方法
• 4.2.5 化合物红外光谱测试方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 化合物的晶体结构研究
• 4.3.2 化合物的红外数据分析
• 4.3.3 化合物的核磁数据分析
• 4.3.4 化合物的热稳定分析
• 4.4 本章小结
• 3-有机磷生成的开链膦盐应用性能研究'>5 α活性吡喃盐与η³-有机磷生成的开链膦盐应用性能研究
• 5.1 概述
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 化合物的光谱测试方法
• 5.2.2 化合物的生物细胞染色实验
• 5.2.3 化合物的生物细胞毒性实验
• 5.2.4 化合物纳米颗粒向生物细胞内携带运输药物实验
• 5.2.5 HLB值经验公式计算
• 5.2.6 化合物形貌分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 化合物光谱性质研究
• 5.3.2 化合物的活细胞线粒体荧光显微成像研究
• 5.3.3 化合物的细胞毒性研究
• 5.3.4 化合物的活细胞靶向药物携带功能研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 创新点摘要
• 附录A 典型化合物谱图
• 附录B 晶体化合物键长键角表
• 作者简介
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢