开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、课题背景
吩嗪是一种含氮杂环的化合物,自身具有着抗菌、抗疟疾、抗肿瘤等生物活性,是一类具有潜在成药性的化合物。天然产物多取代的吩嗪类化合物作为一个重要的微生物的代谢产物,在微生物的分泌物中广泛存在,同样具有抗菌和抗肿瘤等生物活性。从天然产物多取代的吩嗪类化合物结构出发,进行多取代吩嗪杂环的设计与合成工艺优化,为多取代的吩嗪类化合物具有生物活性的药物研发提供了支持。多取代的吩嗪类化合物现在的用途越来越广泛,关于多取代的吩嗪类化合物的合成方法的研究也备受关注,本课题基于Jourdan-Ullmann偶联/还原成环法构建多取代的吩嗪类天然产物化合物库,并且对该类化合物的结构进行表征确证,为后续该类化合物生物活性的筛选提供了物质基础。
- 要解决的问题
本课题采用的是Jourdan-Ullmann偶联/还原成环法是化学合成法构建多取代的吩嗪类天然产物化合物库,在该反应过程中,其中Jourdan-Ullmann偶联反应需要使用重金属催化剂促进偶联反应的进行,在这过程中容易产生重金属污染物,从而对环境产生危害。Jourdan-Ullmann偶联/还原成环反应的起始原料一般采用硝基苯类化合物,由于合成硝基苯类原料的反应不易进行,而且合成此类原料的收率通常比较低,因此导致硝基苯类化合物在市场上的价格普遍比较昂贵,而且也会导致此反应的经济效益不高。在Jourdan-Ullmann偶联/还原成环反应过程中,最终生成的产物需要进行柱层析分离。但是,Jourdan-Ullmann偶联生成的芳香硝基类中间体在反应过程中被还原为芳香胺类的副产物,芳香胺类的副产物影响产物的分离纯化,使得本反应难以获得高收率和高纯度的产物。通过对多取代的吩嗪杂环的设计与合成优化之后,可以提高最终的多取代吩嗪类产物的产率,也可以在一定程度上降低Jourdan-Ullmann偶联/还原成环反应所产生的环境污染问题。
- 可行性分析
多取代的吩嗪类化合物广泛地存在于有机天然产物中并且具有较好的生物活性,含有天然骨架的吩嗪类化合物的合成过程简单,分子结构的功能化比较容易。吩嗪类化合物具有多个配位点和较大的共轭体系,使其容易形成氢键、离子键以及pi;-pi;堆积作用等弱相互作用,易于被质子化并且具有一定的电子接受能力。因此,多取代的吩嗪类化合物有着相当大的应用前景。天然产物多取代的吩嗪类化合物作为一个重要的微生物的代谢产物,在微生物的分泌物中广泛存在,同样具有抗菌和抗肿瘤等生物活性。从天然产物多取代的吩嗪类化合物结构出发,进行多取代吩嗪杂环的设计与合成工艺优化,为多取代的吩嗪类化合物具有生物活性的药物研发提供了支持。近年来,随着化学领域的发展,特别是化学水平的提高,已有大量的多取代的吩嗪类似物被合成出来,并对此类化合物的生物活性加以研究。在Jourdan-Ullmann偶联/还原成环法合成多取代的吩嗪类化合物的反应中,利用金属催化剂促进Jourdan-Ullmann偶联反应,并且吩嗪类化合物结合铜(II)和铁(II)并通过金属(II)依赖性机制,可以激发了吩嗪类化合物强大的抗菌活性,在一定的程度上也可以有效的利用了金属试剂。
- 研究方法和内容
本反应采用Jourdan-Ullmann偶联/还原成环反应,首先以硝基苯类化合物为原料,在铜的催化下硝基苯类化合物与苯胺发生Jourdan-Ullmann偶联反应,然后将中间体在碱性条件下用NaBH4进行还原环化反应,从而得到目标产物吩嗪及其类似物。但是,由于中间体的产率不是很高,并且会存在硝基被还原为氨基的中间体副产物,会导致最终产物的产率和纯度不是十分理想。利用过渡金属催化芳硝基化合物的氨化反应,通过过渡金属钯的催化,对上述反应进行优化,使最终产率能够有所提高。将苯胺换为邻溴苯胺进行偶联,然后将中间体硝基还原为氨基,在钯催化下成环反应也能够得到相同的吩嗪类化合物,并且有很高的产率。通过两种合成方法,可以合成得到多种吩嗪类化合物。然后,分别对不同方式得到的多取代的吩嗪类化合物进行生物活性的分析,包括对MRSA,MRSE和VRE是否具有有效的抗菌活性(MIC = 0.003-0.78 mu;M)。与优化之前的产物比较,优化之后的产物是否能够达到预期的生物活性目标,是对多取代吩嗪杂环的设计与合成的优化效果监测的重要指标之一。
- 工作计划
2月28日—3月17日:完成文献查阅、开题报告等前期工作。
3月18日—5月10日:完成实验过程、实验记录整理等工作。
5月11日—5月20日:完成毕业论文的撰写工作。
5月21日—6月03日:完成毕业论文的评阅与修改工作。
