木质素磺酸催化含氮杂环的合成研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

发展高效、实用和环境友好的有机反应合成方法是所有有机化学家面临的最新挑战之一。考虑到许多用有机溶剂合成有机过程的污染和经济性，开发一种清洁、安全和有效的绿色溶剂中有机反应的合成方法是现代有机合成的一个重点。最常用的绿色反应介质是超临界流体、离子液体和水，近年来，生物基溶胶如甘油、葡萄糖酸水溶液、氢和葡甲胺水溶液或它们的混合物也日益受到关注。作为一种新型的绿色反应介质，生物基溶剂不仅在自然界广泛存在，而且对环境友好，其中一些溶剂在有机合成中还起到了反应介质和催化剂的双重作用。木质素磺酸主要来源于造纸工业的副产物(造纸黑液)，是一种含有磺酸基团的高度交联的多酚类聚合物。含氮杂环类化合物在医药、农药及有机光电材料等领域有着广泛应用，而多组分反应可以高效构建含氮杂环类化合物，为木质素磺酸的综合利用提供一种新的途径。

多组分反应(mcr)是合成结构多样的杂环化合物化学库的一种有价值的工具。迄今为止，这种类型的反应已经成功地应用于许多领域，特别是在药物发现、有机合成和材料科学领域。二氢嘧啶酮及其衍生物(一系列杂环有机化合物)是分布最广的一类天然化合物，因其广泛的生物特性和在医学上的重要应用而受到广泛关注。近年来，这类重要的杂环化合物显示出广泛的生物活性，包括抗病毒、抗有丝分裂、抗癌和抗高血压作用。一些功能化的磷酸氢钙还被用作钙通道调节剂、α-1a拮抗剂和神经肽y (npy)拮抗剂。此外，一些含有二氢嘧啶酮-5-羧酸酯核心单元的海洋生物碱具有令人感兴趣的生物特性。特别是，已经发现蝙蝠葛碱甲和乙是有效的艾滋病毒gp-120-cd4抑制剂。

第一个简单而直接的合成dhpms的策略是通过β-二羰基化合物与醛(芳族或脂族醛)和脲或硫脲的一锅缩合反应进行的biginelli反应。这种反应通常在有机溶剂中，在酸催化剂的存在下，在回流温度下进行。当使用取代的芳族或脂族醛时，通常也观察到低收率(20-50%)的产物。尽管已经开发了更多的多步反应来提高产率，然而这些过程是复杂的。

2. 研究内容和预期目标

利用现代科技文献的查阅方法和手段，查阅有关研究生物质酸催化剂的合成与应用方面的科技文献资料并完成以下研究任务：

1、通过文献检索，确定木质素磺酸的纯化和活化方法。

2、实验条件考察，活化木质素磺酸，并完成相关材料表征（红外、热重等）。

3. 研究的方法与步骤

1、使用d-木糖酸催化剂合成二氢吡啶-2(1h)-酮：

在典型的实验过程中，将醛(5毫摩尔)、1，3-二羰基化合物(6毫摩尔)、脲(或硫脲)(7.5毫摩尔)和d-木糖酸(占所有反应物的6.5摩尔%)的混合物装入带有磁力搅拌棒的35毫升压力瓶中。然后将反应体系置于油浴(100℃)中，磁力搅拌5小时。反应结束后，将所得浅黄色固体产物冷却至室温。然后加入冰水或乙醇和水的混合物并充分粉碎，静置一段时间，然后用冰水洗涤产物数次，过滤并在真空下干燥10小时，得到粗产物。最后，通过在无水乙醇中重结晶粗产物获得纯产物。

2、使用d-木糖酸催化剂合成5-苯基-1(4-甲氧基苯基)-3[(4-甲氧基苯基)-氨基]-1h-吡咯-2(5h)-酮：

4. 参考文献

[1] ma j l, zhong l x, peng x w, et al. d-xylonic acid: a solvent and an effective biocatalyst for a three-component reaction[j]. green chem, 2016, 18: 1738-1750.

[2] 代红光, 刘旭慧, 王丽荣, 等. 生物质木质素磺酸催化合成n-取代吡咯[j]. 化学通报, 2018, 81(10): 929-933.

[3] 乌日娜, 王同华, 修志龙, 等. 生物质炭基固体酸催化剂的制备[j]. 催化学报, 2009, 30(12): 1029-1032.

5. 计划与进度安排

（1）2022-03-02～2020-03-13（第一、二周）在查阅文献资料的基础上，写出开题报告，并完成外文翻译。

（2）2022-03-16～2022-05-29（第三周到第十四周）完成合成实验以及结构表征。

（3）2022-06-01～2020-06-12（第十五到十六周）撰写毕业论文并准备答辩。