摘 要

螺异噁唑啉类化合物是许多天然产物重要的医药中间体，可作为合成二胺或缩合烷基胺等化合物的原料，并且螺异噁唑啉类化合物表现出抗癌性、抗细胞毒性和抗菌性等生物活性，在农业、医药、化工等领域应用广泛，具有良好的研究前景。

现有的合成方法主要为分子内缩合法、氧化法和1,3-偶极环加成法。但是由于这些方法需要使用有毒氧化剂和大量有机溶剂并且会产生较多副产物，产物的产率普遍较低，反应的普遍适应性较差，因此开发一种环保高效合成螺异噁唑啉类化合物的方法是极具意义的。

本论文首先介绍了螺异噁唑啉类化合物及国内外研究进展。然后进行条件优化，针对反应物配比、反应溶剂种类及用量和体系中浓盐酸用量这几个方面进行了筛选并确定了合成螺异噁唑啉类化合物的最优条件：β-芳基酮在0.3 mL/mmol浓盐酸和2.0 eq亚硝酸钠条件下，在溶剂四氢呋喃（0.1 M）中进行去芳构化，以产率99%生成螺异噁唑啉类化合物。之后在标准条件下进行底物拓展，发现该反应适用性良好。

关键词：螺异噁唑啉类化合物;去芳构化;β-芳基酮

Dearomatization of β-Aryl Ketones Catalyzed by Sodium Nitrite

ABSTRACT

Spiroisoxazoline compounds are important pharmaceutical intermediates of many natural products.and can be used as raw materials for synthesis of diamine or condensated alkylamine. Spiroisoxazoline compounds exhibit anti-cancer, anti-cytotoxicity and anti-bacterial activities, which are widely used in agriculture, medicine, chemical industry and other fields, and have good research prospects.

Spiroisoxazoline compounds are recognized as attractive synthetic targets and can be used as raw materials for synthesis of diamine or condensated alkylamine. However, because these methods need to use toxic oxidants and a large number of organic solvents and produce more by-products, the yield of products is generally low, and the general adaptability of the reaction is poor, so it is of great significance to develop an environmentally friendly and efficient method for the synthesis of spirooxazoline compounds.

In this paper, spirooxazoline compounds and their research progress at home and abroad were introduced. Then, the optimum conditions for the synthesis of spirooxazoline compounds were determined according to the ratio of reactants, the kinds and dosage of reaction solvents and the concentration of concentrated hydrochloric acid in the system: Dearomatization of alpha, beta-satur. β-Aryl Ketones in 0.3 mL/mmol concentrated hydrochloric acid and 2.0 eq sodium nitrite was carried out in the solvent tetrahydrofuran (0.1 M) to produce spirooxazoline compounds in 99% yield. Finally, the substrates were expanded under standard conditions, and it was found that the reaction had good applicability.

Key words: Spiroisoxazoline compounds; dearomatization; β-Aryl Ketones

目录

第一章 前言 1

1.1 螺异噁唑啉及其衍生物 1

1.2 螺异噁唑啉类化合物合成方法的研究 3

1.2.1 分子内缩合法 3

1.2.2 氧化法 3

1.2.2.1 高碘试剂氧化法 3

1.2.2.2 电子有机氧化法 4

1.2.3 1,3-偶极环加成法 4

1.3 论文立题 4

第二章 螺异噁唑啉类化合物的合成 6

2.1 课题设计 6

2.2 条件筛选 7

2.2.1 筛选浓盐酸用量 7

2.2.2 筛选亚硝酸钠用量 8

2.2.3 筛选反应溶剂 7

2.3 螺异噁唑啉类化合物底物拓展 9

第三章 实验部分 10

3.1 基本实验信息 10

3.2 原料的制备 11

3.2.1 2-甲氧基-1-萘醛的制备 11

3.2.2 制备α,β-不饱和酮 11

3.2.3 制备β-芳基酮 12

3.2.3.1 还原试剂的制备 12

3.2.3.2 制备β-芳基酮 12

3.2.4 β-芳基酮的去芳构化 13

3.2.5 原料及产物核磁数据 13

第四章 结 论 16

致 谢 17

参考文献 18

附录A 20

第一章 前言

1.1 螺异噁唑啉及其衍生物

螺异噁唑啉是异噁唑啉环与另一个环共用一个原子组成的螺环化合物，溴酪氨酸衍生天然产物中含有异噁唑啉部分，海绵动物是溴酪氨酸衍生天然产物的丰富来源，海洋海绵属于多孔动物，已经存在了大约7-8亿年是多细胞动物中最原始的一种，被人类所熟知和利用^[1]。海绵动物通过滤取水中细小的碎石和细菌为食分解其中的氧气和有机物同时排走废物^[2]。这些海绵动物因富含次生代谢物而闻名^[3]，对于所有海洋无脊椎动物来说，海绵动物是海洋天然产物最重要的来源。自20世纪70年代初以来，科学家们已从海绵动物中分离出一系列螺氧杂唑啉天然产物，如aerothionin、homoaerothionin、aerophobin-1、zamamistatin^[4-6]等，这些螺氧杂唑啉含有由环己二烯和异噁唑啉环两部分组成的螺骨架。

螺异噁唑啉类化合物属于异噁唑啉类生物碱，是海藻糖和维龙芝类代谢产物中最多的一类^[7]。它们主要分为两种结构类型：单螺环六二烯基异噁唑啉和双螺环六二烯基异噁唑啉。单螺环六二烯基异噁唑啉具有一个基本的螺环六二烯基异噁唑啉环，该环与1-6碳侧链结合，但螺环异噁唑啉酸酯除外，它是螺环异噁唑啉酸的乙醇缩合产物^[8]。螺异噁唑啉类化合物中环己二烯与异噁唑啉环是以螺原子相连构成的螺环化合物，一般螺原子位于三号碳原子、四号碳原子或者五号碳原子上，螺原子位于五号碳原子上的螺异噁唑啉类化合物的结构是近些年来研究最多的。螺异噁唑啉分子具有不对称性是由于其含有手性碳原子，不对称螺异噁唑啉呈螺旋状所以比旋光度远远高于手性碳原子且具有较强的稳定性，不易消旋化。有的螺异噁唑啉类化合物具有一些有机物不具有的特殊电子效应如：螺超共轭、螺共轭以及异头效应等^[9]，这样特殊的电子效应和空间结使螺异噁唑啉类化合物具有较强的生物活性，如螺异噁唑啉类衍生物可制成除虫剂，减少害虫数量以保护庄稼；可制成除草剂，抑制杂草生长，保护环境；可缓解动脉硬化以治疗心绞痛、心肌梗塞等心血管疾病^[10]，此外螺异噁唑类化合物具有广泛的药理活性，包括抗病毒、抗菌、抗-HIV、抗真菌、防污、Na /K ATP酶抑制^[11] 、组蛋白乙酰化酶（HDAC）抑制^[12] 、组胺H₃拮抗作用、菌硫醇S-共轭酰胺酶抑制、异戊酰半胱氨酸羧甲基转移酶（ICMT）抑制、降低血糖活性和抗肿瘤特性^[13]。由于螺异噁唑啉类化合物具有广泛的生物活性和多样复杂的空间结构，近些年来这种独特而富有挑战性的螺旋骨架的合成激起了许多化学家的极大兴趣。