铜金属水凝胶的制备及其催化CuAAC反应的实验设计

设计了铜金属水凝胶的制备、性能及催化CuAAC反应的综合化学实验。利用有机合成的方法制备了三联吡啶衍生物的凝胶因子,通过超声和加热—冷却两种方法将硫酸铜与凝胶因子配位组装构成了两种不同颜色的铜金属凝胶,利用UV-vis和EPR解释了超声产生氮氧自由基使凝胶变成蓝色;利用SEM、XRD和BET对凝胶进行了表征,并将铜金属干凝胶应用于CuAAC反应。结果表明,加热—冷却制备的铜凝胶催化CuAAC反应产率最高,远优于经典的硫酸铜催化剂,且实验具有操作简单、绿色环保和催化剂可重复利用等特点。本实验融合了有机合成、波谱分析和材料化学等学科的知识,为开设综合研究性实验提供了借鉴。

在CuAAC反应中具有高活性、无氧化剂和高稳定性的Cu@GO催化剂的制备

我们报道了一种具有良好的催化性能和稳定性的非均相催化剂Cu@GO。研究了该催化剂在水相CuAAC反应中的性能。结果表明,在不添加氧化剂的情况下,Cu@GO催化剂具有与CuI等均相亚铜催化剂相似的催化活性。此外,该催化剂在CuAAC反应中至少可以循环使用10次,且具有较高的产率。

开环易位聚合反应和CuAAC反应联用制备含糖聚合物及其性质研究

通过将开环易位聚合反应和CuAAC反应联用制备了一系列含糖(共)聚合物.首先采用Cu(I)催化的叠氮-端炔[3+2]环加成(CuAAC)合成了含无保护基团的α-D-甘露糖、β-D-葡萄糖和β-D-半乳糖的7-氧杂降冰片烯衍生物单体;接着利用Grubbs三代催化剂在常温常压下的均相有机溶剂中对不同类的含糖单体进行开环易位聚合(ROMP),通过改变含糖单体的种类和比例,得到了一系列结构明确的含糖均聚和共聚物P1～P11.用核磁共振谱(NMR)和高分辨质谱(HRMS)对合成的糖单体的结构及分子量进行表征.含糖聚合物的分子量(分布)及结构通过凝胶渗透色谱仪(GPC)和核磁共振谱(NMR)进行表征,结果表明分子量可控(Mn=1.3×10~4～2.7×10~4),分子量分布较窄(PDI=1.22～1.45).进一步采用浊度法、动态光散射和等温滴定量热仪研究了含糖聚合物与刀豆蛋白A (concanavalin A,Con A)的特异性识别.浊度法研究发现,共聚物α-D-甘露糖的比例越大,其与Con A的特异性识别能力越强,而只含β-D-半乳糖P9或β-D-葡萄糖P5对刀豆蛋白没有特异性识别.动态光散射实验证实,随着刀豆蛋白A的加入,含甘露糖的溶液中的粒径明显增大,含糖聚合物溶液的粒径由100 nm左右增加到1000 nm左右,而不含甘露糖的聚合物几乎没有变化.等温滴定量热仪测定3种代表性共聚物与Con A的结合常数Ka分别为P3 (50 mol%α-D-甘露糖:50 mol%β-D-葡萄糖,K_a=1.58×10~6 L/mol),P7 (50 mol%α-D-甘露糖:50 mol%β-D-半乳糖,K_a=2.23×10~6 L/mol)和P11 (50 mol%α-D-甘露糖:50 mol%非糖基团,K_a=2.05×10~5 L/mol).可以看出P11与Con A结合能力相对于P3和P7要小很多,说明β-D-葡萄糖和β-D-半乳糖对α-D-甘露糖与Con A的识别作用有较强的协同效应.

CuAAC法合成一类新型咔唑衍生物

采用Sonagashira偶联反应和N-烷基化反应合成了6个咔唑取代乙炔化合物1～6,将它们同叠氮苄进行CuAAC反应,得到6个新型咔唑衍生物7～12。用IR,1H NMR,13C NMR和元素分析对化合物的结构进行了表征和确认。

球磨-点击化学反应:无溶剂绿色反应方式

点击化学因反应简单、选择性高、产物单一、且无有害副产物的优点被广泛使用。作为诺贝尔化学奖项,点击化学最初被设计用于水相或绿色有机溶剂。然而在实际应用中,受限于反应物溶解性,点击化学常在极性高的有毒溶剂中进行。溶剂的使用不仅违背了绿色化学的初衷,还增加了生产成本。为了解决这些问题,球磨引起的机械化学被用来实现点击化学反应。机械化学作为一种新型的反应方式,无需溶剂。球磨-点击化学反应具有额外的优点,例如缩短反应时间、降低反应温度、减少催化剂的使用等。本文通过综述整理,报道了球磨条件下点击化学反应的研究进展,包括CuAAc、Diels-Alder、胺-异硫氰酸酯反应、胺-硫醇反应和氧氮自由基偶联反应。为了给读者提供实际操作的指导,本文也包含了球磨机选择指南,液体/固体辅助研磨物质的加入,以及影响反应转化率因素的探究,包括催化剂的选择、添加剂的加入、研磨球大小的选择、化学计量学的探讨、和球磨时间的影响。

环糊精相转移催化水相高效合成糖基三氮唑

以水为溶剂,β-环糊精为相转移催化剂,β-D-葡萄炔丙苷(或木糖炔丙苷)和叠氮化物在一价铜催化下经CuAAC反应合成了一系列糖基三氮唑衍生物(4a^4d或5a^5d),收率78%~95%,其结构经1H NMR,13C NMR,2D NOESY和ESI-MS表征。其中4b,4c和5a^5d为新化合物。该反应具有高度的立体专一性和区域选择性。

铜催化的不对称叠氮和炔烃的环加成反应的研究进展

尽管铜催化的叠氮和炔烃环加成(CuAAC)反应作为点击化学的核心反应得到广泛应用,然而其不对称催化的研究却相对滞后.反应本身虽然不产生手性元素,但是能够通过对具有潜手性的炔烃或叠氮化合物的去对称化以及外消旋叠氮或炔烃化合物的动力学拆分,来不对称催化合成手性叠氮、炔烃和三氮唑类具有重要应用价值的化合物.自2013年首例高对映选择性的CuAAC反应被报道以来,相关研究有了重要进展,并被成功用于中心手性、轴手性和平面手性的构建.概述了不对称CuAAC反应的研究进展,讨论其面临的发展难题和未来的发展空间.

硅烷偶联化壳聚糖负载CuBr高活性催化合成1,2,3-三唑化合物

以壳聚糖为原料,将其与N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(AAPTS)反应制得胺基功能化的壳聚糖(CS-AAPTS),然后将CS-AAPTS与Cu Br进行络合制备得到负载型催化剂(CS-Cu Br).通过FT-IR,TGA,XRD以及EDX等分析方法对CS-Cu Br催化剂进行表征.结合微波辐射技术以及"一锅法"合成策略,以CS-Cu Br为催化剂催化有机炔、卤代烷以及Na N3之间的环加成反应制备1,2,3-三唑.结果表明,CS-Cu Br具有良好的催化性能,微波辐射功率为480W,温度为70℃条件下,可快速合成出1,2,3-三唑类化合物.CS-Cu Br易回收和重复使用,重复使用4次后仍可保持良好收率.初步放大实验表明,1,2,3-三唑类化合物能够以94%的收率以十数克规模制备.

齐墩果酸C3-糖缀合物的设计、合成及抗流感病毒活性研究

靶向流感病毒进入阶段的抑制剂是抗流感药物研发的热点.前期研究发现,齐墩果酸(OA)的C28位糖基化衍生物具有较强的抗流感病毒活性.本研究采用Cu(I)催化叠氮-炔基Husigen环加成(Cu AAC)反应设计合成了一系列齐墩果酸(C3)-糖缀合物7a~14c.体外抗病毒研究发现,齐墩果烷-12-烯-28-苄氧羰基-3-O-(4-亚甲基-1,2,3-三唑-1-(2,3,4,6-四-O-乙酰基-β-D-半乳糖苷))(12a)具有显著的抗流感病毒活性,IC50为12.45μmol·L^(-1),且无明显的细胞毒性(CC50>100μmol·L^(-1)).血凝抑制和分子对接实验表明,化合物12a可能靶向流感病毒的膜蛋白血凝素(HA),通过阻断HA与宿主细胞表面的唾液酸受体结合,达到抑制流感病毒感染的目的.本研究进一步完善了齐墩果酸及其衍生物抗流感病毒的构效关系,为这类天然产物抗病毒的深入研究提供依据.

高密度柱状聚合物刷的合成

通过铜催化的叠氮-炔偶联反应(CuAAC),利用grafting-onto方法合成每个主链重复单元带有多于一条侧链的高接枝密度的柱状聚合物刷.首先,合成了带有缩酮保护的甲基丙烯酸2,2-双羟甲基丙酯单体(bisMPMA),并通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合得到窄分子量分布的线形聚合物.在酸性条件下脱去缩酮保护后,以羟基与戊炔酸酐的酯化反应,得到了每个重复单元带有2个炔基的聚合物主链.之后,利用高效的CuAAC反应,将末端带有叠氮基团的聚环氧乙烷(PEO)或聚苯乙烯(PS)侧链接枝到主链上,用核磁共振氢谱(1H-NMR)和体积排阻色谱(SEC)等对聚合物刷的结构进行表征.