1. 研究目的与意义
随着经济的发展、生产力的提高以及人类对自然资源的无限度的挥霍，使得人们在新世纪里面临更为严峻的挑战，尤其是人口、粮食和环境问题。然而通过增加粮食产量，提高粮食质量是解决人类饥饿问题的关键所在。如果要做到这一点的话，就必须要增强或提高农药的效率或利用率，其中对农药的合成方法的改进或创新又是尤为关键的。随着经济全球化的趋势增强，我国与其他国家的竞争态势也日趋激烈。同时在我国注重科技创新、加强知识产权保护的新形势下，研制出具有自主知识产权的高效安全绿色农药新品种势在必行。
其中，对异噁唑的研究较为活跃，已有多个异噁唑衍生物被开发成除草剂、杀菌剂、杀虫剂等农用化学品，特别是异噁唑化合物优异除草活性更引起了注意，迄今为止已开发成功的异嗯唑类除草剂品种已达10多种。此外，异噁唑衍生物多种药物活性也倍受关注，正在被研究和应用于治疗人类的许多疾病。
本课题通过合成系列不同取代的噁唑底物，研究该氯代反应的普适性。以期最终找到合成4-氯代异噁唑类化合物的通用方法。 |
2. 课题关键问题和重难点
本课题通过合成系列不同取代的异噁唑底物，研究其异噁唑环4-位亲电/亲核的氯代反应，，解释该氯代反应机理。 （1）阅读并归纳参考文献，制定合成路线，设计并合成系列异噁唑底物。 （2）研究DMF催化、氯化亚砜氯代异噁唑底物的异噁唑环4-位亲电/亲核的氯代反应，并用高效液相色谱（HPLC）对反应进行跟踪、优化，得出最佳反应条件。 （3）用核磁共振（NMR）、单晶衍射（X-ray）等方法对产物结构进行表征。 （4）提出该氯代反应机理，并用量子化学计算法解释反应机理。 （5）总结该氯代反应、分析实验数据，撰写毕业论文。 |
3. 国内外研究现状（文献综述）
随着经济的发展、生产力的提高以及人类对自然资源的无限度的挥霍，使得人们在新世纪里面临更为严峻的挑战，尤其是人口、粮食和环境问题。然而通过增加粮食产量，提高粮食质量是解决人类饥饿问题的关键所在。如果要做到这一点的话，就必须要增强或提高农药的效率或利用率，其中对农药的合成方法的改进或创新又是尤为关键的。随着经济全球化的趋势增强，我国与其他国家的竞争态势也日趋激烈。同时在我国注重科技创新、加强知识产权保护的新形势下，研制出具有自主知识产权的高效安全绿色农药新品种势在必行。
其中，对异噁唑的研究较为活跃，已有多个异噁唑衍生物被开发成除草剂、杀菌剂、杀虫剂等农用化学品，特别是异噁唑化合物优异除草活性更引起了注意，迄今为止已开发成功的异嗯唑类除草剂品种已达10多种。此外，异噁唑衍生物多种药物活性也倍受关注，正在被研究和应用于治疗人类的许多疾病。
现阶段的异噁唑类农药主要有以下几个方面： （1）含酯基的异噁唑衍生物 2002年台立民等以内吸性杀菌剂恶霉灵与甲基丙烯，酰氯反应合成了制备恶霉灵缓释剂的重要活性单体 3-（2-甲基）丙烯酰氧基-5-甲基异噁唑。
（2）芳基异噁唑衍生物 1996年Willms等合成了3一烷氧(芳氧)甲酰基-4,5,5-三取代异噁唑系列衍生物，当3位为COOH，4位为H，5,5位为苯基时，即为安万特公司研发的异嗯唑类安全剂：3-羧基-5,5-二苯基异噁唑。 (3)酰胺(磺酰胺)类异噁唑衍生物 1995年Maywald等以肟和2一丁炔二酸酯为起始原料，经氧化、水解、酰氯化、胺化等六步反应合成了5．胺甲酰基异噁唑系列衍生物。 （4）芳甲酰基异噁唑衍生物 1997年Lee等合成了3-甲亚磺酰(磺酰)基-4-芳甲酰基-5-环丙基异噁唑系列化合物。 |
4. 研究方案
合成路线 结构通式如IOA的异噁唑底物，制备结构通式如IOACl的4-氯异噁唑类化合物的研究路线如下图12所示： |
图12 4-氯异噁唑类化合物IOACl的合成路线
其中，拟合成以下几种异噁唑底物IOA-I~IOA-VI（图13），具体合成方法可参照下述文献制备（Ref. [a] Sorensen, U. S.; Falch, E.; Krogsgaard-Larsen, P. J. Org. Chem. 2000, 65(4), 1003-1007. [b] Tang, S.; He, J.; Sun, Y.; He, L.; She, X. J. Org. Chem. 2010, 75(6), 1961-1966.）
图13 异噁唑底物IOA-I~IOA-VI的合成路线
综上所述， 异噁唑及其衍生物中有不少化合物表现出高效广谱的的杀虫、杀螨、抗真菌、除草等活性。此外，相信随着此类化合物进行研究和开发的深入，可望进一步发现具有农用价值或药用价值的新型异噁唑药物。 |
5. 工作计划
1.合成系列异噁唑底物，研究氯代反应的普适性与官能团的相容性。
2.查询各底物溶剂的物理化学性质，熔点沸点，溶解性，cas号，分子质量，毒性等，确保实验安全可靠地进行。
3.阅读并归纳参考文献，制定合成路线，设计并合成系列异噁唑底物和异噁唑底物的氯化亲电取亲核取代反应。
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