文档介绍：泰兆基金结题报告
酒石酸衍生物的合成与其结构与光学活性关系的探讨
(附带研究: ***的动力学反应; ***在乙醇溶液中的含量)
化学与分子工程学院 98级柳敬元
摘要:本课题工作中合成了一系列的L-半螺旋型酒石酸衍生物 1-6, 检测其比旋光度后发现酒石酸二乙酯 2形成五元环亚异丙基酒石酸二乙酯3后旋光度急剧往左偏移, 二乙酯3酰***化后旋光往右偏移, 而二***5或二醇6则出现左旋性质. 本文试图从分子的半螺旋结构与基团的极化性质来了解酒石酸衍生物结构与光学活性间的关系. 亚异丙基酒石酸二乙酯3与甲***形成二甲酰***4b反应的动力学, 可以很简便的由简易核磁碳谱探讨得到. 改变甲***浓度, 从中观察到反应由二级过渡到准一级反应的数据. 甲***于无水乙醇的含量可以经济而简便的从核磁碳谱检测与计算得. 以乙醇的亚***为内标, 测量各个溶液甲***碳峰的积分值, 可以判断该溶液甲***所含的重量或摩尔数, 从而简易的推断达到某浓度所需的通气时间.
在近一年的研究中, 我们合成了一系列酒石酸衍生物, 初步探讨了手性螺旋结构化合物与光学活性的关系. 研究过程涉及到许多合成, 设计上以L型酒石酸为起始原料, 将酒石酸中间的两个羟基结合成五元环, 形成带有半螺旋结构的化合物. 然后改变两端基团, 得到二酯3, 二酰***4a, 二甲酰***4b, 二***
5a, 二甲***5b, 二醇6等化合物. 由旋光仪测量其比旋光度, ,2
亚异丙基酒石酸二酯3与甲***的乙醇溶液反应形成二甲酰*** 4b 的反应现象分明, 我们应用了课题组新发现和正在发展的免氘代试剂简易核磁碳谱操作探讨了这步反应的动力学, 观测到因甲***数量的改变反应从准一级到二级反应的情形. 在制备甲***-乙醇溶液时, 我们也应用简易核磁碳谱技术依据甲***的积分值推算溶液中甲***的含量.
合成酒石酸衍生物的工作以 L-型酒石酸为起始物和手性源, 路线见 Scheme 1. 首先将酒石酸1酯化为酒石酸二乙酯2,3 然后与***缩合将中间两个羟基联结成环, 得到亚异丙基酒石酸二乙酯 3. 将二乙酯3转换成二酰*** 4a与4b后, 分别以氢化锂铝还原成二*** 5a与5b. 在实验过程中曾遭遇一些问题, 但最后都得到圆满的解决。在大量制备酒石酸二乙酯 2时, 我们改进了产物的纯化手续, 利用萃取法除去盐酸, 避免了直接蒸馏可能导致的聚合反应. 对于3的合成我们不采用文献提供的无水***化铁催化法, 因为产率低而且费时; 我们改用以原酸酯 HC(OEt)3 为脱水剂, 在***回流下, 便捷的得到高产率的二缩醛3.
二酯3转换为二酰***4的反应十分顺利, 产率高且无副反应发生. 我们制备了二酰***4a 与二甲酰*** 4b. 其中氨气和甲***气的制备由氨水或甲***水溶液滴加入氢氧化钠固体得到, 产生的气体导入含有乙醇的反应瓶里. 二酯3和氨气或甲***气在乙醇室温下搅拌过夜即可获得酰***产物, 蒸除溶剂后分别得到白色固体的
4a 与 4b. 将4溶于无水四氢呋喃以氢化锂铝还原, 可以得到双*** 5a 和5b. 这个步骤比较复杂, 淬灭氢化锂铝后使用***和自动提取器多次提取以提高5的收率, 产物经减压蒸馏纯化, 为无色透明液体. 将二酯3在无水四氢呋喃中以氢化锂铝还原得到二醇6, 以减压蒸馏纯化产品.
除了上述半螺旋状分子, 我们还进行一些关二环的反应. 由双酯3与二***类化合物7形成二环酰***8. 我们进行了以下几个反应(乙二***, 丙二***, 丁二***, 己二***, 以及苯二***(邻, 间, 对位)) 得到产物8 (Scheme 2). 反应中曾出现单取代产物9, 加入乙酸后将其转换成8.
由二***4合成二环酰***10的反应(Scheme 3), 我使用了下列二酯, 其中草酸二乙酯, 丙二酸二乙酯为现有化合物; 丁二酸二乙酯, 戊二酸二乙酯, 己二酸二乙酯则由相对应的二酸制备得到(由二酸与乙醇在硫酸催化下回流过夜). 我们也顺便探讨了 4a 对二苯乙二***衍生物的关环反应得到11a (Scheme 3).
由半螺旋结构化合物1-6 的比旋光度, 我们尝试了解结构与旋光的关系. 在DMSO溶剂中25 °C时, 化合物1, 2, 3, 4a, 4b, 5a, 5b, 与6 的比旋光度经测量及计算分别为 °, °, -°, °, °, -°, -°, -°. 分析上面数据, 我们发现下列现象: (1). 酒石酸二乙酯2中间的两个羟基联结成5元环成亚异丙基酒石酸二乙酯3后, 旋光急剧往左偏移, 由[a]D25 = ° 变为[a]D25