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固有手性氮杂杯杂芳烃的合成及结构研究
固有手性氮杂杯杂芳烃的合成及结构研究
随着有机化学研究的不断深入，对手性化合物的研究逐渐成为有机化学的热点领域之一。固有手性化合物具有诸多优点，如具有较高的对称性、较大的吸收、发射光谱偏振性和较高的易折叠性等，因此对固有手性化合物的研究十分重要。
氮杂杯杂芳烃自1990年代初被发现以来，因其独特的结构和性质引起了广泛的关注。在该类化合物中，由于氮原子的参与，使其具有较为复杂的结构和较大的分子体积，因此对于其合成和结构研究较为困难。
目前，关于手性氮杂杯杂芳烃的合成和结构研究已经取得了一定的进展。下面将重点介绍合成固有手性氮杂杯杂芳烃的方法以及其结构研究的进展。
一、合成固有手性氮杂杯杂芳烃的方法
固有手性氮杂杯杂芳烃的合成主要可以通过两种途径实现：基于外源性手性配体的拆分和基于内源性手性环境的合成。
1、基于外源性手性配体的拆分
在该方法中，先合成外源性手性配体，然后通过不对称拆分使其转化为手性杯杂芳烃。以手性BINOL（1,1′-联萘二酚）为例，其通过羟基保护、取代、缩合等步骤合成为外源性手性配体，然后通过不对称拆分可获得固有手性杯杂芳烃。该方法具有操作简单、收率较高等优点，但其合成外源性手性配体的步骤通常较为繁琐，且产生的废料也较多。
2、基于内源性手性环境的合成
在该方法中，利用双键或其他化学反应直接合成手性杯杂芳烃。该方法的优点在于合成步骤简单、产率高，但其较难控制不对称反应，得到的产物手性也较为局限。
二、固有手性氮杂杯杂芳烃的结构研究方法
1、核磁共振技术
核磁共振技术是确定手性杯杂芳烃结构的重要方法。通过高分辨率核磁共振技术，可以得到化合物的结构、键合信息以及平面和空间结构等详细信息。
2、X射线衍射技术
X射线衍射技术是确定固有手性杯杂芳烃结构的有效方法。通过该技术可以精确地测定分子的晶格参数、结构参数、键长和键角等参数。
3、质谱技术
质谱技术也是固有手性杯杂芳烃结构研究的重要方法。质谱技术可以获取化合物的分子量、化学式等信息，也可用于分析其质子、碳谱等谱图信息。
三、固有手性氮杂杯杂芳烃的研究进展
近年来，对固有手性氮杂杯杂芳烃的研究取得了许多进展。
1、以(哈勃)3为代表的立体限制性杯杂芳烃
(Hauber)3是一种具有分子对称中心的四取代的芳香族N杂杯的典型代表。该化合物具有便于合成、特殊的手性结构和显著的荧光性等特点。Hauber等人报道了一种合成(哈勃)3的简便方法，并对其多种物理和化学性质进行了研究，证明了其具有与其他类似杯杂芳烃相似的环境响应性态。
2、其他固有手性氮杂杯杂芳烃
在以(哈勃)3为代表的研究基础上，还有许多其他固有手性氮杂杯杂芳烃被合成，并对其结构和性能进行了探究。例如，以庚烷酸为手性诱导剂，用NaBH4还原去羰基的N-[1-(4-氯苯基)环丙基]苯环芳烃(NCP-Cl)可以得到光学单纯旋性16∶1的N-[1-(4-氯苯基)环丙基]-N-(1-环己基菲基)苯环芳烃(NCP-Ph)，其中如菱形的平面结构通过与光学活性的庚烷酸形成的氢键得到了绝对的手性。此外，还利用N原子处于手性环境中的固有手性构筑了一系列氮杂杯杂芳烃的非对称合成方法，这些方法阐明了手性环境对反应底物的立体构象的限制作用。这些研究揭示了固有手性氮杂杯杂芳烃在手性分离、手性纯化、手性传感器等领域的潜在应用价值。
综上所述，固有手性氮杂杯杂芳烃是一类有着特殊结构和性能的手性分子，其合成和结构研究是有机化学研究的重要领域之一。未来的研究应将重点放在固有手性氮杂杯杂芳烃的合成及其相关应用领域的研究上，以进一步深入探究其潜在应用价值。