基于β-三氟甲基不饱和砜的1,3-偶极环加成反应的DFT计算研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 目的及意义

氟是一种很特殊的元素,氟原子的“伪拟效应”、高电负性、亲脂性等独特性质对化合物的生物活性有重要影响[1]。许多有机氟化合物,如聚合物、液晶材料和其他高性能材料等,由于它们结构中含有氟原子而具有相应的独特性质[2]

含氟有机化合物具有高生理活性、稳定性以及疏水性(一些碳原子数目较少的化合物除外)。化合物的表面活性,随着含氟原子数目的增加而增强,并且表现出热物理性能和介电性能的变化,还会从脂溶性变化为疏油性。这些特点使有机氟化合物在农药、医药、表面活性剂、染料、氟碳涂料等精细化工领域得到广泛应用,发展前景十分广阔。另外,向生物活性分子中引入氟原子或者含氟基团往往可以有效地改善其生物活性。

在含氟化合物分子中最普遍的含氟基团是三氟甲基。三氟甲基具有很强的疏水性,它是已知脂溶性最强的基团,具有很好的生物通透性和靶向选择性[3];同时,它也具有强烈的吸电子诱导效应,而且其中的C#8210;F键也比较稳定。将三氟甲基基团引入化合物后,可显著提高其化学和代谢稳定性、亲脂性、酸碱性、偶极距以及在细胞膜中的渗透性,这使得含三氟甲基的化合物在医药、农药和材料等领域获得广泛应用[4]

含三氟甲基的手性化合物根据与手性碳原子所连的基团不同,大致可以分为两类:第一类化合物,与手性碳中心相连的有O、N、P、S等杂原子或基团;另一类,手性碳只与碳、氢相连而不含其他任何杂原子基团(如N、O、P、S等)。图1为相应的结构式及具有药理活性的代表性化合物。

SEQ \* ARABIC 1两种含CF3砌块的手性碳中心

杂环化合物作为有机化学中重要组成部分,其数量约占有机化合物总数的三分之一,而杂环化合物中一个重要分支含氮杂环化合物,一直是化学家们研究的热点。含氮杂环化合物因具有广泛的生物活性、优良的环境相容性、新颖的作用靶标等特点而被广泛应用于医药、农药、染料和有机材料等重要领域[5]。近年来,三氟甲基基团对于有机化合物性质的改善已经得到证实,因此,在杂环化合物的合适位点,特别是在杂环骨架上引入三氟甲基,对于改善化合物理化、生物和药理等性质具有重要意义。

1,3-偶极环加成反应是合成含五元杂环化合物的常用方法,目前被广泛用于天然产物的合成和药物研发。1,3-偶极环加成反应涉及反应区域选择性、非对映选择性及对映选择性的控制问题,如何高选择性地得到单一的目标产物是此类反应的研究重点和难点。在1,3-偶极环加成反应迅速发展的过程中,多种类型的1,3-偶极子被相继报道,包括甲亚胺叶立德、甲亚胺亚胺、硝酮、羰基叶立德、重氮烷烃、叠氮化合物、腈氧化物、腈亚胺和腈叶立德等(图2);而亲偶极体通常集中于烯烃、炔烃等含有不饱和键的化合物。甲亚胺叶立德与烯烃化合物的不对称1,3-偶极环加成反应,由于具有高效性、符合原子经济性、底物易得、易于控制选择性等优势,已经成为了构建多取代手性四氢吡咯骨架的重要方法[6]。甲亚胺亚胺与带有三氟甲基基团的缺电子烯烃之间的1,3-偶极环加成反应是合成含三氟甲基新型吡唑烷酮类衍生物的重要途径。

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