环氧化合物的不对称开环反应的研究(附件)【字数：13183】
摘 要摘 要环氧化合物是在化学领域中一种用途广泛的有机化合物，环氧化合物立体选择性不对称开环反应可以生成生物活性的药用中间体、β-阻滞剂和不对称催化的催化剂。各种不同的亲核试剂在环氧化合物的不对称开环反应中起着至关重要的作用。环氧化合物开环反应作为一种特殊的亲核取代反应，在酸性或者碱性条件下，环氧化合物两端开环可以生成两种不同的反应产物，这些反应产物可以参与众多有机合成反应。在催化剂领域，手性有机分子催化剂有着不同于其他一般催化剂的优势，被广泛用于环氧化物的不对称开环反应中。硫脲催化剂的合成与表征对新型硫脲催化剂催化环氧化合物开环反应也有着影响。利用环氧化合物的不对称开环反应生产的化合物在有机合成领域已经成为科学家们研究的热点。本论文实验重点研究和探讨了硫脲催化剂的合成与表征和新型硫脲催化环氧化合物开环反应。关键词环氧化合物；亲核试剂；硫脲；环氧化合物开环反应；
目录
第一章 绪论 1
1.1 环氧化合物的简介 1
1.2 环氧化合物不对称开环反应 2
1.3 有关亲核试剂 3
1.3.1 含碳亲核试剂 3
1.3.2 含硫亲核试剂 4
1.3.3 含氧亲核试剂 4
1.3.4 含卤素亲核试剂 5
1.3.5 含氮亲核试剂 6
1.3.6 有机金属试剂作为亲核试剂 7
1.3.7 含磷亲核试剂 8
1.4 手性有机小分子催化剂 8
1.4.1 手性与不对称催化合成 8
1.4.2 手性有机小分子催化剂的类型及催化机理 9
1.5 氧化物水解酶催化的环氧化物开环反应 10
1.6 不对称开环反应的发展现状与趋势? 11
1.6.1 过渡金属催化的不对称开环反应 11
1.6.2 手性有机小分子催化的不对称开环反应? 12
第二章 硫脲催化剂的合成与表征 14
2.1 实验仪器和试剂 14
2.2 手性硫脲催化剂的合成 15
2.2.1手性叔胺硫脲催化剂的合成路线 15
2.2.2手性叔胺硫脲催化剂的具体制备方法 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.3 手性硫脲衍生物催化剂的表征数据 17
第三章 新型硫脲催化剂催化环氧化合物开环反应 18
3.1 实验仪器与试剂 18
3.2 环氧化合物开环反应 19
3.3 实验结果与分析 20
3.3.1 催化剂的选择 20
3.3.2 催化剂用量对反应的影响 20
3.3.3 温度对反应的影响 21
3.3.4 溶剂对反应的影响 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录 28
第一章 绪论
1.1 环氧化合物的简介
环氧化合物是一种具有三元环的醚及其衍生物，由于环氧化合物中存在环张力这样一种作用力，相当高的反应活性也就成为环氧化合物的一个重要的特点,同时这样的一种环氧化合物还会对酸以及亲核试剂等有非常敏感的反应，它能够和许许多多不同的化合物之间发生开环反应，其中就包括了卤化氢类化合物、水、胺类化合物，醇类化合物等多种试剂。在与各种不同的试剂反应的过程中，能够得到的生成物也是各不相同，因此β卤代醇类化合物、1,2二醇类化合物、β羟基胺、聚醚类化合物和高级醇类化合物等化合物的合成与制备都不能够离开环氧化合物的开环反应,同时环氧化合物也作为重要的中间体在有机合成中出现。通常情况下，烯的催化氧化可以合成环氧化合物,β卤代醇与碱作用也可以合成环氧化合物。环氧化合物拥有活泼的化学性质，在药物合成中是重要的中间体，生物学和药学等领域环氧化合物都发挥着独特的作用。
环氧化合物在有机合成中有着广泛的作用：可当作保护基使用；制备具有新官能团的链状化合物；制备具有生物活性的天然产物；合成拥有特殊的具有区域性化合物。对于环氧化合物的开环反应的研究与应用，无数的科学家们通过大量的实验研究，对此进行深入的探索。正是由于这些科学家们的不懈努力，环氧化合物的开环反应方面获得了丰硕的成果，从而也被广泛应用在化学生产中。
环氧化合物不对称开环反应是一种非常特殊的亲核取代类型的反应。在酸性的环境下反应时，环氧化合物会先通过质子化的方式来减弱分子间的碳氧键的作用力，这一过程的作用是可以促使原本比较差的离去基团烷氧负离子发生变化，从而变成性质比较好的离去基团醇。其次，亲核试剂水不断地进攻中心碳原子，其目的就是断裂碳氧键从而发生开环反应。在环氧化物的不对称开环反应中，水是一种非常弱的亲核试剂，它在参与反应时，反应的主要动力则是来自于酸对环氧化合物的质子化这一过程，从而减小碳氧键之间的作用力。反应同时表明了酸性开环反应与碱性开环反应的条件和反应机理都不同，各自有优缺点。在有机合成中，有比较多的办法可以合成环氧化合物，但是基本原理方法都可以归纳为利用适合的催化剂和适宜的温度，从而进行取代反应和消去反应。这也给科学家和研究的相关成员指明了研究方向，在这方面做出重大努力，必然会得到相应的回报和成就或者发展。
1.2 环氧化合物不对称开环反应
酸性反应环境中，被质子化的环氧化合物对碳氧键的断裂更加加剧，从而使离去基团变为醇羟基，同样利于碳氧键的断裂。但是在酸性条件下的亲核试剂的亲核性也会有所降低，既可以按SN1进行，也可以按具有SN1特性的SN2进行，不对称的环氧化物按后者进行，在酸性条件下开裂发生取代基多的一端。碱性条件下，环氧化物受强亲核试剂攻击，从而离去基团也是一个强碱。
氨基醇的制备与合成经常涉及到环氧化合物的不对称开环反应。手性氨基醇的N原子和O原子不同于其他的N原子和O原子，它们具有良好的配位能力，同时手性氨基醇可与不同的分子形成各种不同的配合物，从而成为拥有各种优点的手性催化剂分子，立体选择性和催化活性也同时大大提高 。
环氧化合物在有机合成中的作用不言而喻，因此探索和利用环氧化合物的不对称开环反应合成上诉重要化合物具有重大意义，许多学者和科学家们对这类反应进行着不断地探索和研究，通过人们的不懈努力，此反应的研究取得了很大进展，许多新反应和新方法被不断发现和提出。到目前为止，关于环氧化物的不对称开环反应的研究有如下几种。含氧化物的合成（包括β卤代醇的合成，β烷氧基醇的合成，β过氧醇的合成），扩环反应（内脂的合成，衍生物的合成），羧酸酯类化合物的合成（双羧酸酯的合成，乙酰氧基醇的合成，二氧戊环的合成，丙酮类二氧戊环的合成，二氧化碳的插入反应），含氮化合物的合成（β氨基醇的合成，β羟基的合成），含氮芳香杂环的开环反应，生物碱的合成，三氮化合物的合成，含燐化合物的合成，含硫化合物的合成，硫杂环丙烷的合成，羟基六亲酸酯的合成，二硫醚的合成，三羰基铁配合物的合成（异构化反应，降解反应，天然产物二环辛烷的合成，动力学拆分）。从上述的简述和平常的实验得出结论，环氧化合物在许多反应和转化中拥有非常巨大的作用。利用环氧化合物的不对称开环反应，可以制造出我们生活必须的化学品，天然产物和药物等。与此同时，环氧化合物的不对称开环反应的适用范围也在不断的扩大。该反应的反应合适条件，可适用范围，反应控制温度和反应转化率都是化学研究的热点和重点。
目录
第一章 绪论 1
1.1 环氧化合物的简介 1
1.2 环氧化合物不对称开环反应 2
1.3 有关亲核试剂 3
1.3.1 含碳亲核试剂 3
1.3.2 含硫亲核试剂 4
1.3.3 含氧亲核试剂 4
1.3.4 含卤素亲核试剂 5
1.3.5 含氮亲核试剂 6
1.3.6 有机金属试剂作为亲核试剂 7
1.3.7 含磷亲核试剂 8
1.4 手性有机小分子催化剂 8
1.4.1 手性与不对称催化合成 8
1.4.2 手性有机小分子催化剂的类型及催化机理 9
1.5 氧化物水解酶催化的环氧化物开环反应 10
1.6 不对称开环反应的发展现状与趋势? 11
1.6.1 过渡金属催化的不对称开环反应 11
1.6.2 手性有机小分子催化的不对称开环反应? 12
第二章 硫脲催化剂的合成与表征 14
2.1 实验仪器和试剂 14
2.2 手性硫脲催化剂的合成 15
2.2.1手性叔胺硫脲催化剂的合成路线 15
2.2.2手性叔胺硫脲催化剂的具体制备方法 15
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.3 手性硫脲衍生物催化剂的表征数据 17
第三章 新型硫脲催化剂催化环氧化合物开环反应 18
3.1 实验仪器与试剂 18
3.2 环氧化合物开环反应 19
3.3 实验结果与分析 20
3.3.1 催化剂的选择 20
3.3.2 催化剂用量对反应的影响 20
3.3.3 温度对反应的影响 21
3.3.4 溶剂对反应的影响 22
结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录 28
第一章 绪论
1.1 环氧化合物的简介
环氧化合物是一种具有三元环的醚及其衍生物，由于环氧化合物中存在环张力这样一种作用力，相当高的反应活性也就成为环氧化合物的一个重要的特点,同时这样的一种环氧化合物还会对酸以及亲核试剂等有非常敏感的反应，它能够和许许多多不同的化合物之间发生开环反应，其中就包括了卤化氢类化合物、水、胺类化合物，醇类化合物等多种试剂。在与各种不同的试剂反应的过程中，能够得到的生成物也是各不相同，因此β卤代醇类化合物、1,2二醇类化合物、β羟基胺、聚醚类化合物和高级醇类化合物等化合物的合成与制备都不能够离开环氧化合物的开环反应,同时环氧化合物也作为重要的中间体在有机合成中出现。通常情况下，烯的催化氧化可以合成环氧化合物,β卤代醇与碱作用也可以合成环氧化合物。环氧化合物拥有活泼的化学性质，在药物合成中是重要的中间体，生物学和药学等领域环氧化合物都发挥着独特的作用。
环氧化合物在有机合成中有着广泛的作用：可当作保护基使用；制备具有新官能团的链状化合物；制备具有生物活性的天然产物；合成拥有特殊的具有区域性化合物。对于环氧化合物的开环反应的研究与应用，无数的科学家们通过大量的实验研究，对此进行深入的探索。正是由于这些科学家们的不懈努力，环氧化合物的开环反应方面获得了丰硕的成果，从而也被广泛应用在化学生产中。
环氧化合物不对称开环反应是一种非常特殊的亲核取代类型的反应。在酸性的环境下反应时，环氧化合物会先通过质子化的方式来减弱分子间的碳氧键的作用力，这一过程的作用是可以促使原本比较差的离去基团烷氧负离子发生变化，从而变成性质比较好的离去基团醇。其次，亲核试剂水不断地进攻中心碳原子，其目的就是断裂碳氧键从而发生开环反应。在环氧化物的不对称开环反应中，水是一种非常弱的亲核试剂，它在参与反应时，反应的主要动力则是来自于酸对环氧化合物的质子化这一过程，从而减小碳氧键之间的作用力。反应同时表明了酸性开环反应与碱性开环反应的条件和反应机理都不同，各自有优缺点。在有机合成中，有比较多的办法可以合成环氧化合物，但是基本原理方法都可以归纳为利用适合的催化剂和适宜的温度，从而进行取代反应和消去反应。这也给科学家和研究的相关成员指明了研究方向，在这方面做出重大努力，必然会得到相应的回报和成就或者发展。
1.2 环氧化合物不对称开环反应
酸性反应环境中，被质子化的环氧化合物对碳氧键的断裂更加加剧，从而使离去基团变为醇羟基，同样利于碳氧键的断裂。但是在酸性条件下的亲核试剂的亲核性也会有所降低，既可以按SN1进行，也可以按具有SN1特性的SN2进行，不对称的环氧化物按后者进行，在酸性条件下开裂发生取代基多的一端。碱性条件下，环氧化物受强亲核试剂攻击，从而离去基团也是一个强碱。
氨基醇的制备与合成经常涉及到环氧化合物的不对称开环反应。手性氨基醇的N原子和O原子不同于其他的N原子和O原子，它们具有良好的配位能力，同时手性氨基醇可与不同的分子形成各种不同的配合物，从而成为拥有各种优点的手性催化剂分子，立体选择性和催化活性也同时大大提高 。
环氧化合物在有机合成中的作用不言而喻，因此探索和利用环氧化合物的不对称开环反应合成上诉重要化合物具有重大意义，许多学者和科学家们对这类反应进行着不断地探索和研究，通过人们的不懈努力，此反应的研究取得了很大进展，许多新反应和新方法被不断发现和提出。到目前为止，关于环氧化物的不对称开环反应的研究有如下几种。含氧化物的合成（包括β卤代醇的合成，β烷氧基醇的合成，β过氧醇的合成），扩环反应（内脂的合成，衍生物的合成），羧酸酯类化合物的合成（双羧酸酯的合成，乙酰氧基醇的合成，二氧戊环的合成，丙酮类二氧戊环的合成，二氧化碳的插入反应），含氮化合物的合成（β氨基醇的合成，β羟基的合成），含氮芳香杂环的开环反应，生物碱的合成，三氮化合物的合成，含燐化合物的合成，含硫化合物的合成，硫杂环丙烷的合成，羟基六亲酸酯的合成，二硫醚的合成，三羰基铁配合物的合成（异构化反应，降解反应，天然产物二环辛烷的合成，动力学拆分）。从上述的简述和平常的实验得出结论，环氧化合物在许多反应和转化中拥有非常巨大的作用。利用环氧化合物的不对称开环反应，可以制造出我们生活必须的化学品，天然产物和药物等。与此同时，环氧化合物的不对称开环反应的适用范围也在不断的扩大。该反应的反应合适条件，可适用范围，反应控制温度和反应转化率都是化学研究的热点和重点。
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