环乙亚胺的合成及其反应研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

一 目的及意义

1.1 1.1氮杂环丙烷的研究意义

环乙亚胺，又叫氮杂环丙烷，是氮原子取代环丙烷的一个碳原子形成的杂环化合物。它存在于某些具有生物活性的天然产物中，具有抗病毒、抗肿瘤及其它生物活性，如丝裂霉素，紫菜霉素等。如图1中含有氮杂环丙烷结构的丝裂霉素(mitomycin)是通过对dna进行化学修饰具有抗肿瘤活性的化合物，已被证实具有潜在的抗细菌及抗肿瘤活性【1】。

氮杂环丙烷是一类重要的有机中间体，在有机合成中具有广泛的应【2】。所以，近年来氮杂环丙烷的合成及其反应越来越受到有机化学家的关注。氮杂环丙烷的制备方法已经有很多的文献报道【3,4】，为其在有机合成中的应用提供了便利。由于氮杂环丙烷的三元环有很大的张力，较不稳定，易受到亲核试剂的进攻发生开环反应生成胺类衍生物（见图2），例如β-氨基醇，β-卤代氨基，β-氨基酯，ɑ，β-二氨基化合物等【5】。

这类氨基化合物在有机合成中可以做拆分剂，金属有机化学反应中的配体等，同时它还是许多生物活性分子或药物的前体或片段【6,7,8】。所以氮杂环丙烷化学将逐渐成为化学领域的一个重要分支。

1.2氮杂环丙烷的亲核开环反应

氮杂环丙烷可以在各种类型的亲核试剂进攻下发生开环反应释放其环张力，对于非对称的氮杂环丙烷，其区域选择性与底物本身和亲核试剂的种类密切相关。通常情况下，空间效应起主要的作用，亲核试剂会优先进攻取代少的碳原子，但也不排除电子效应起主要作用，从而亲核试剂进攻取代多的碳原子的情况，这种情况对于烯丙位及苄位的碳比较常见（见图3）【8,9】。

值得注意的是，氮杂环丙烷分为活化与非活化两大类【10】。所谓的活化氮杂环丙烷是指氮原子上连有吸电子取代基(酰基，磺酰基，膦酰基)，这类吸电子取代基降低了环上的电子云密度，使其容易被亲核试剂进攻，在开环反应中表现出较高的活性。氮原子上没有与吸电子取代基相连的氮杂环丙烷为非活化氮杂环丙烷，如n-h取代，n-烃基取代的氮杂环丙烷。非活化的氮杂环丙烷在进行开环反应时往往需要质子酸或路易斯酸的催化活化，这是因为非活化的氮杂环丙烷与质子酸或路易斯酸结合后，使氮原子带有正电荷（或部分正电荷），降低了环上的电子云密度，容易被亲核试剂进攻发生开环反应。按照亲核试剂中进攻原子的不同可以分为碳亲核试剂，氧亲核试剂，硫亲核试剂，硒亲核试剂，氮亲核试剂，卤素亲核试剂及其他原子的亲核试剂。

格氏试剂是一类重要的氮杂环丙烷的碳亲核开环试剂，对烃基单取代和同碳原子上双取代的氮杂环丙烷的研究结果表明：烷基取代的三元氮杂环丙烷，格氏试剂亲核进攻区域选择性地发生在氮杂环丙烷取代基少的碳原子上；而对于芳基取代的氮杂环丙烷，格氏试剂则以进攻氮杂环丙烷环上芳甲基碳原子为主(图4)。

2. 研究的基本内容与方案

（1）内容及目标

我们拟合成不同n-保护基的环乙亚胺的衍生物，不同c-保护基的环乙亚胺的衍生物考察其与不同胺类亲核试剂的反应条件，以期高效、高产率获得邻二胺化合物。

（2）拟解决的关键问题

高活性底物的合成与探究，绿色反应体系的建立（如无溶剂、无催化剂）。

（3）实施方案

a: 我们通过文献调研，了解了环乙亚胺类化合物的理化性质，寻找合适的合成途径。我们计划用下列的方法合成不同n-保护基的环乙亚胺化合物（如图11）。

b: 通过文献调研【21】，我们了解到邻二胺化合物在有机合成化学和医药领域中重要的作用，并且对于之前的合成方法的考虑，我们期望可以有一种简单，无催化剂甚至无溶剂的绿色合成方法，高效的合成一些符合人类需求的邻二胺化合物。因此，我们设计了利用不同n-保护基的环乙亚胺和不同c保护基的环乙亚胺与不同的胺类在无催化剂无溶剂的条件下高效、单一的得到理想的邻二胺化合物。

反应通式如图12

通过进行不同取代基的氮杂环丙烷与苯胺的反应，考察不同底物的反应活性，研究最优的反应条件，以期得到最理想的合成方法。

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅相关文献资料，了解课题背景和意义，明确研究内容，掌握环乙亚胺的合成方法，以及环乙亚胺与胺之间的开环反应形成邻二胺化合物的反应条件，确定实验方案，完成开题报告。

第5-11周：进入实验室，合成不同n保护基的环乙亚胺，并完成不同环乙亚胺化合物与苯胺在无溶剂无催化剂条件下的开环反应。探究合成邻二胺化合物的最优条件。

第11-14周：完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】tanner d., angew. chem. int. ed., 1994, 33, 599-619.

【2】robert a. chem. eur. j.，2014, 20, 4806-4813.

【3】nathanael hsues, guy j.clarkson, and michael shipman, org.lett, 2015, 17, 3632-3635.