苯并氧杂蒽类化合物，4，4-芳亚甲基—二（3-甲基—吡咯酮）类化合物以及手性噁唑啉类化合物的合成

(一)苯并氧杂蒽类化合物应用范围广，这类化合物有着许多的生物和药学功效，比如作为止痛剂，抗炎药，抗菌药，抗病毒的活性体以及荧光材料等。由于苯并氧杂蒽类化合物的应用价值，科研人员开发出了很多的催化合成方法。主要包括：Sr（OTf）2、相转移催化剂四丁基溴化铵、NaHSO4/SiO2、InCl3和P2O5、I2、对甲苯磺酸、分子筛、Cu/SiO2、脯氨酸的三氟甲磺酸盐、硝酸铈铵（CAN）以及樟脑磺酸（CSA）。这些方法都有各自的优点，但是正如硬币都有两面一样，同时也有某些缺点。比如反应时间较长（5-7小时）、使用毒性较大的有机溶剂（1,2-二氯乙烷）、催化剂有毒（Cu）或者具有较强腐蚀性（P2O5）以及催化剂成本较高（Sr（OTf）2，InCl3）等。显然，目前的这些合成方法都是不符合“绿色化学”的理念的，有必要开发出新的合成方法。我们首次使用Br nsted酸性离子液体和ZrOCl28H2O作为催化剂，开发出了两种高效的绿色合成方法。我们采用三种方法以较高的产率合成了9种离子液体，并且通过实验从中选择出了最佳的催化剂---[NSPTEA][HSO4][N-（4-sulfonic acid） propyltriethylammonium hydrosulfate]。然后分别使用[NSPTEA][HSO4]和ZrOCl28H2O作为催化剂，开发出了苯并氧杂蒽类化合物的新的合成方法。在实验中，我们以较高的产率合成了16种苯并氧杂蒽类化合物。相对于已经报道的合成方法，我们新开发的方法具有以下显著的优点：（1）产率高，74%-87%。（2）反应时间大幅缩短，只需要10-30min。（3）反应过程中不需要使用溶剂，既节约了成本，又降低了污染。（4）[NSPTEA][HSO4]可以重复利用。（5）[NSPTEA][HSO4]和ZrOCl28H2O几乎没有腐蚀性和毒性。（6）[NSPTEA][HSO4]的制备非常简单，原材料廉价易得。（7） ZrOCl28H2O的存量很大，价格低廉，使用成本低。（8）[NSPTEA][HSO4]和ZrOCl28H2O对水稳定，具备良好的可操作性。（二）吡咯环是很多具有生物活性化合物的核心结构，4,4’-芳亚甲基-二（3-甲基-吡咯酮）类化合物可以用来作为杀菌剂,农药,杀虫剂,染料,以及不同的金属离子螯合剂和提取试剂使用。4,4’-芳亚甲基-二（3-甲基-吡咯酮）类化合物的传统合成方法主要有两套路线：（1）以醛和吡咯酮为反应物。首先一分子醛和一分子3-甲基-2-吡唑啉-5-酮通过Knoevenagel反应合成芳亚甲基吡唑酮，然后在碱的催化作用下，另外一分子3-甲基-2-吡唑啉-5-酮再和芳亚甲基吡唑酮进行Michael加成反应，最后得到4,4’-芳亚甲基-二（3-甲基-吡咯酮）类化合物。典型的反应条件是以乙醇作溶剂，哌啶作为催化剂。（2）通过一分子醛和两分子3-甲基-2-吡唑啉-5-酮在酸的作用下进行加成反应，合成4,4’-芳亚甲基-二（3-甲基-吡咯酮）类化合物。该路线的典型反应条件是以乙醇或者以苯作为溶剂，在回流的温度下进行反应。虽然这种方法的产率较高，可以达到70%-90%。然而该方法的反应时间较长：首先需要回流3-12小时，然后在室温下再进行24小时。通过对这两套方法的思考，我们发现无论是路线（1）还是路线（2），都需要使用3-甲基-2-吡唑啉-5-酮作为反应底物。而3-甲基-2-吡唑啉-5-酮这一化合物通常情况下不太容易从市场上购买到，需要实验人员的预先合成。根据文献所述，3-甲基-2-吡唑啉-5-酮的合成往往需要在乙醇作溶剂的情况下回流1－3小时。而且粗产品还需要经过重结晶的纯化过程。因此导致路线（1）和路线（2）的总的实验流程加长，而且操作变得繁琐，同时合成的总产率也会相应的降低。我们组创新的运用多组分一锅法，从醛、乙酰乙酸乙酯和水合肼出发，直接合成了4,4’-芳亚甲基-二（3-甲基-吡咯酮）类化合物，我们开发的合成方法的主要优点是：（1）使用水作为反应的溶剂，从而避免了使用有机溶剂所造成的污染。（2）不需要预先合成3-甲基-2-吡唑啉-5-酮，减少了合成步骤，节省了人力、物力和时间。（3）产率较高（72%-85%），反应时间缩短至6-8小时。（4）不需要使用催化剂。（三）含有噁唑啉环的化合物有着很重要的作用，也因此科研人员开发出了很多合成方法。然而这些合成方法也存在一些缺点，比如反应所需条件较苛刻，需要160-220℃的高温，或者是反应所需时间太长（12-18小时）以及使用昂贵的试剂等。我们组结合前期的工作，转换合成角度，开发出了一种新的合成方法。首先将多种手性氨基酸还原成手性氨基醇，然后和N-[氯（二甲氨基）甲基]-N-甲胺盐氯（TMUCl Cl）进行反应，以较高的产率得到了手性的噁唑啉类化合物。我们开发的方法的优点如下：（1）反应中所用到的原材料都是廉价易得的。（2）不需要苛刻的反应条件，室温下反应即可。（3）产率高，时间短（5小时）。（4）纯化过程简单，经过减压蒸馏就可以得到纯品，因而适于大量制备。