新型聚集誘導熒光增強材料的開發(fā)和硫雜卓、中氮茚衍生物的合成.pdf

1、雜環(huán)化學在近代有機化學中占有很重要的地位，其中含氮、含硫的雜環(huán)化合物在其中又占有很大的比例，它們在生物活性以及材料方面有著獨特的應用價值。含氮、含硫的雜環(huán)化合物在OLED材料、熒光探針、精神病治療藥物以及抗癌藥物方面都有廣泛的應用。因此我們課題組一直致力于多元雜環(huán)化合物的高效合成和應用研究。
　　第一部分 新型聚集誘導熒光增強材料
　　熒光材料的發(fā)現及應有已經有很長的歷史。常規(guī)的熒光分子大部分是形如光盤的平面π體系，當分子濃

2、度過高發(fā)生聚集時會發(fā)生分子間的平面π-π堆積，導致熒光淬滅，這就是常說的ACQ(Aggregation caused quenching)效應，這是常規(guī)熒光分子的固有缺陷。
　　在七元環(huán)合成的過程中，我們意外的發(fā)現其中的一類中間體——吡啶并噻唑啉酮化合物在固體時有著很好的熒光特性，但是產品溶解于溶劑時并沒有觀察到熒光現象，這種現象與常規(guī)熒光材料十分不同。
　　后來通過大量的實驗驗證，發(fā)現吡啶并噻唑啉酮化合物是一種特殊具有聚集

3、誘導熒光增強效應(Aggregation induced emission)的特殊熒光分子。在溶液狀態(tài)下發(fā)射熒光很弱，加入不良溶劑后發(fā)生分子聚集，熒光強度反而大大增強。這類具有AIE效應的熒光分子材料是2001年唐本忠院士最早發(fā)現提出的的，并且可以完美的克服常規(guī)熒光分子的固有缺陷。通過深入研究我們合成了一系列具有AIE效應的噻唑啉酮類衍生物并將其開發(fā)成了HSO3-和半胱氨酸的熒光探針。
　　第一章:二氧化硫的水溶物——亞硫酸氫鹽經

4、常被用來做食品防腐劑。但是食用過量亞硫酸氫鹽會導致人體過敏性哮喘、胃腸功能紊亂，長期食用更會致癌。市面上有許多被硫磺熏蒸過的食物和一次性餐具，它們的亞硫酸氫鹽含量嚴重超標。為了快速的檢測食品和餐具的污染程度，我們設計了一種新型的具有AIE效應的熒光探針。
　　這種探針源自我們的一個意外發(fā)現。在合成抗抑郁類藥物吡啶并硫雜卓衍生物時，我們意外的發(fā)現其中的一種中間體2-苯基吡啶并噻唑啉-3-酮具有特殊的聚集誘導熒光增強特性。隨后我們對化

5、合物的熒光性質和AIE特性進行了的測試。同時利用化合物擁有與HSO3-快速反應的特性，基于此我們設計一種亞硫酸氫根的快速檢測熒光探針。
　　第二章:我們進行了進一步的研究，又相繼合成了多個吡啶并噻唑啉酮類衍生物，化合物均具有很好的聚集誘導熒光增強特性。利用化合物與含巰基氨基酸的反應特性，我們將其中的一個化合物N-（3，4，5-甲氧基）苯基吡啶并噻唑啉-3-酮開發(fā)成了半胱氨酸的探針，探針靈敏度較高，檢測效果好。
　　第二部分

6、一鍋法Smiles重排合成硫雜卓類衍生物
　　論文的第二部分設計并合成了多個硫雜卓類的七元環(huán)化合物。硫雜卓類化合物在生物活性研究以及藥物應用方面有著廣闊的前景。其中很多硫雜卓類藥物已經上市銷售，例如治療精神病的奎硫平、氯噻平等，在美國FDA銷售排行榜也經常名列前茅。
　　通常的硫雜卓類雜環(huán)化合物的合成方法步驟繁瑣，反應條件苛刻。我們利用一鍋法Smiles重排，通過六元螺環(huán)過渡態(tài)構建了N-S七元硫雜卓環(huán)，反應條件溫和、高效，可

7、以高產率的得到七元硫雜卓類雜環(huán)化合物。
　　第一章介紹了在碳酸鉀作堿，DMSO作溶劑，室溫下通過一鍋法Smiles重排構建吡啶并硫雜卓類衍生物的合成方法。利用不同取代基的硫代煙酰胺與二氯噠嗪酮，通過一鍋法，室溫下高產率的得到了十幾種七元吡啶并硫雜卓類新化合物。
　　后期又進行了反應機理的研究，通過調節(jié)堿的強弱，我們可以選擇性的合成熱力學優(yōu)勢的直接關環(huán)產品，或動力學優(yōu)勢的Smiles重排產物。產物構型通過單晶數據得到了佐證。通

8、過一系列反應，我們證實可以利用堿的強弱，有效控制反應的區(qū)域選擇性，在七元N-S環(huán)合成上有一定的參考價值。
　　在第二章，我們對第一章的合成方法進行了進一步的擴展，通過硫代水楊酰胺、硫代煙酰胺與不同芳香雙離去底物的反應，檢測了反應方法的適用性。發(fā)現反應適應性好，對于不同的底物、不同的取代基，都能夠高產率的得到目標產品。
　　同時又第一次對七元環(huán)Smiles重排過程進行了理論計算，進一步確定了Smiles重排通過六元螺環(huán)過渡態(tài)構

9、建N-S七元環(huán)的反應過程。通過理論計算證實Smiles重排的反應過程相對于直接關環(huán)的反應過程能壘更低，具有動力學優(yōu)勢。
　　第三部分 一鍋法串聯(lián)合成中氮茚類衍生物
　　我們利用一鍋法串聯(lián)反應合成了一系列中氮茚和吲哚里西定的雜環(huán)骨架。利用酰基取代的吡咯與4-溴巴豆酸乙酯反應得到了多種不同化合物。隨著吡咯R基團從甲基、一氯甲基、二氯甲基、三氯甲基的變化，不同反應機理的串聯(lián)反應被發(fā)現。這些新型的串聯(lián)反應可以用來發(fā)展中氮茚和吲哚里西