论文总字数：22680字

摘 要

在自然界中，许多天然产物和生物活性分子都含有1,3-茚二酮结构，并且1,3-茚二酮是它们组成的关键骨架和重要结构单元，其中，含1,3-茚二酮骨架的螺环化合物尤为重要。在这些螺环化合物中，螺环内酯的应用十分广泛。

环戊内酯,因其聚合物为生物可降解聚合物,所以其在医用器械和环保方面的发展前景愈发可观。例如，生产人体可吸收的外科缝合线；与乳酸或乙醇酸结合形成可持续释放药物或杀虫剂的聚合物，用于农药或者药物的缓释。

本课题以连续流合成含1,3-茚二酮骨架的环戊内酯为目的，以2-芳基-1,3-茚二酮与丙二酸环（亚）异丙酯为底物进行氧化偶联反应，成功地在实验室里合成含1,3-茚二酮骨架的环戊内酯化合物，并且筛选出了最优的反应条件：底物2-芳基-1,3-茚二酮与底物丙二酸环（亚）异丙酯的摩尔比为1:1.5，H₂O₂作为氧化剂，DCE:γ-戊内酯=1: 1作为混合溶剂，TBAI作为催化剂，温度为100 ℃。微反应器中反应的最优条件是：在内径为 0.5 mm，管道体积为 10 mL的聚四氟乙烯管中，于N₂保护下，反应液中2-芳基-1,3-茚二酮浓度为 0.25 mmol/mL，丙二酸环（亚）异丙酯浓度为0.375 mmol/mL，温度为100 ℃，以TBAI作为催化剂，其浓度为0.05 mmol/mL,，氧化剂为双氧水H₂O₂，其浓度为 0.75 mmol/mL ,反应的保留时间为16 min。

本文首先介绍了环戊内酯的用途以及其常用的合成方法，介绍了含茚二酮骨架结构的化合物合成的意义与该类化合物的应用，还介绍了连续微流反应技术。接着说明了整个实验的过程。最后得出结论，并对合成的产物做出展望。

关键词：连续流合成 环戊内酯 1,3-茚二酮

Abstract

In nature, many natural products and bioactive molecules contain 1,3-indanedione structure, and 1,3-indanedione is the key skeleton and important structural unit, among which the spiro compounds containing 1,3-indanedione skeleton are particularly important. Among these spiro compounds, spironolactone is widely used.

Cyclopentanolactone, because of its biodegradable polymer, has a promising future in medical devices and environmental protection. For example, to produce absorbable surgical sutures for human body; to combine with lactic acid or glycolic acid to form polymers that can release drugs or insecticides sustainably for pesticide or drug release.

In this Subject, cyclopentalactone with 1,3-indanedione framework was synthesized continuously. 2-aryl-1,3-indanedione and isopropyl malonate were used as substrates for oxidative coupling reaction. Cyclopentalactone with 1,3-indanedione framework was successfully synthesized in the laboratory, and the optimal reaction conditions were selected: The molar ratio of substrate 2-Aryl-1,3-indenedione to substrate isopropyl malonate was 1:1.5, H₂O₂ as oxidant, DCE: γ - lactone = 1:1 as mixed solvent, TBAI as catalyst, and the temperature was 100 ℃. The optimal conditions for the reaction in the microreactor are as follows: under the protection of N₂, the concentration of 2-Aryl-1,3-indanedione in the reaction solution is 0.25 mmol/mL, the concentration of isopropyl malonate is 0.375 mmol/mL, the temperature is 100 ℃, the concentration of TBAI is 0.05 mmol/mL, The oxidant is H₂O₂, the concentration of which is 0.75 mmol/mL, and the retention time of the reaction is 16 min.

In this paper, the application of cyclopentanolactone and its common synthesis methods are introduced. The significance of synthesis and application of compounds with indenedione skeleton structure are introduced. The continuous microfluidic reaction technology is also introduced. Then the whole experiment process is explained. Finally, the conclusion is drawn and the prospect of the synthesized products is made.

Key Words: Continuous flow synthesis;Cyclopentylactone;1,3-Indenedione

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 5

1.1 前言 5

1.2 环戊内酯的应用 5

1.2.1合成重要有机中间体 5

1.2.2聚交酯的制备 6

1.2.3 其他用途 7

1.3 环戊内酯合成方法研究现状 8

1.3.1 UHP B-V氧化法 8

1.3.2 微生物酶催化法 9

1.3.3 自制新型铜基脱氢催化剂催化合成法 9

1.3.4 分子氧B-V氧化法 9

1.4 含茚酮骨架化合物的应用 10

1.5 连续微流反应技术 11

1.5.1 连续流动快速合成亚磷酸三苯酯 11

1.5.2甲基芳烃氧化酰胺化两步连续流动合成酰胺 11

第二章 实验部分 13

2.1 实验思路设计 13

2.2 实验仪器与试剂 13

2.2.1 实验仪器 13

2.2.2 实验试剂 14

2.3 实验步骤与方法 14

2.3.1 原料的制备 14

2.3.2 含1,3-茚二酮骨架的环戊内酯的合成 15

2.3.3 结构表征 16

2.4 反应条件的优化 17

2.4.1 改变催化剂种类 17

2.4.2 改变氧化剂的种类 17

2.4.3 改变溶剂的种类 18

2.4.4 改变底物的反应摩尔比 18

2.4.5 改变温度 19

2.4.6 最优反应条件 19

2.4.7 底物的扩展 19

2.5 微反应器中反应条件的优化 21

第三章 结论与展望 22

参考文献 23

致谢 26

第一章 绪论

1.1 前言

含有1,3-茚二酮骨架的螺环内酯具有生物和药理活性，因而探究它们的合成具有十分重要的意义。本课题在现有研究的基础上，创新性的提出了以2-芳基-1,3-茚二酮原料，进一步与丙二酸环（亚）异丙酯反应生成含1,3-茚二酮骨架的环戊内酯。

1.2 环戊内酯的应用

环戊内酯，也称δ-环戊内酯，1,5-戊内酯，是无色至浅黄色透明液体，是许多中间体化合物关键的合成原料,在制备复杂的有机化合物中占有重要地位，普遍应用于涂料、粘合剂、医药材料以及各种植物保护添加剂等领域^[1-3]。近年来，由于环戊内酯的聚合物容易被生物降解，因此被广泛应用于生物降解高分子材料的合成，不仅满足生产和生活的需要，而且有利于环境保护。

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