本論文分為三個部分:
第一部分為含硼一級胺之合成條件的優化 (Scheme 1)。實驗的結果顯示，產率相近的情況下，我成功地減少了2天的反應時間。
 
Scheme 1.含硼一級胺化合物之合成
由於含硼異腈化合物為高價值得合成材料 (Fig. 1)，因此，第二部分主要是利用含硼一級胺為起始物，合成出含硼異腈化合物 (Scheme 2)。並利用此化合物作為起始物，合成出其相關的含硼衍生物。
 
Fig. 1. 含硼異腈在有機合成上之應用
 
Scheme 2. 含硼異腈化合物之合成
由於許多的藥物含有雜環的結構，因此，論文的第三部分為探討利用含硼異腈化合物來合成出一系列含硼雜環的化合物 (Scheme 3)。所得到的產率為86%-97%
 
Scheme 3. 含硼四唑化合物之合成

This study is divided into three parts:
    First part, we have developed an optimal synthetic strategy (Scheme 1) to synthesize boron-containing amines (Scheme 1). The results of the experiment showed thatthe reaction time was reduced by 2 days when the yield was constant.
 
Scheme 1. Synthetic condition of boron-containing primary amines
    Since the boron-containing isocyanides are high-value synthetic materials (Fig. 1), the second part uses boron-containing primary amines as the starting material to synthesize the boron-containing isocyanides (Scheme 2). We use the boron-containing isocyanides as starting materials to synthesize their related boron-containing derivatives.
 
Fig. 1. Potential of boron-containing isocyanides in organic synthesis

 
Scheme 2. Synthetic condition of boron-containing isocyanides
    Since many drugs contain heterocyclic structures, the third part is to explore the use of boron-containing isocyanides compounds to synthesize boron-containing tetrazoles (Scheme 3). The result of yields are86% -97%.
 
Scheme 3. Synthetic condition of boron-containing tetrazoles

目錄
謝誌	I
中文摘要	II
英文摘要	V
目錄	VIII
圖表目錄	XII
研究動機	1
Chapter 1 緒論	2
1-1硼化學簡介	2
1-1.1硼酸系列化合物	3
1-1.2硼酯	4
1-1.3三氟硼酸	4
1-2含硼化合物在合成上的應用	6
1-2.1金屬催化耦合反應	6
1-2.2 Petasis Reaction	7
1-3含硼化合物在藥物上的應用	8
1-4 硼中子補獲治療	10
Chapter 2含硼一級胺之合成	13
2-1胺類介紹	13
2-2含硼一級胺合成條件優化	15
2-3結果與討論	18
2-4結論	20
Chapter 3含硼異晴之合成	21
3-1異腈介紹	21
3-1.1 異腈合成之介紹	23
3-1.2 含硼異腈之介紹	26
3-2含硼異腈之合成條件	29
3-3含硼異腈合成之結果與討論	32
3-4 結論	35
Chapter 4含硼四唑之合成	36
4-1四唑介紹	36
4-1.2四唑合成介紹	37
4-1.2.1 1-取代四唑	37
4-1.2.2 2-取代四唑	39
4-1.2.3 5-取代四唑	40
4-1.2.4 1,5-二取代四唑	43
4-1.3四唑化合物於藥物上之簡介	44
4-2含硼四唑之合成條件優化	50
4-3合成含硼四唑之結果與討論	53
4-3結論	57
Chapter 5 實驗步驟與光譜	58
5-1 含硼一級胺之實驗步驟	58
通用合成步驟1	58
5-2 含硼異晴之實驗步驟	62
5-2.1 含硼甲醯胺之合成	62
Step A，通用合成步驟2	62
Step B，通用合成步驟3	65
5-2.2 含硼異腈之合成	68
通用合成步驟4	68
5-3 含硼四唑之實驗步驟	70
通用合成步驟5	70
5-4 光譜	72
附錄一藥品	82
附錄二儀器	84
附錄三光譜圖	85
附錄四參考資料	142

 
圖表目錄
Fig. 1.1.硼衍生物之命名	2
Fig. 1.2. 常見硼酸型態	4
Fig. 1.3. 常見硼酯型態：(a) ethylene glycol ester；(b) pinacol ester；  (c) neopentylglycol ester；(d) catechol ester	4
Fig. 1.4. 常見硼酸鹽類型態：(a) trifluoroborate；(b) trihydroxybprate	5
Fig. 1.5. 上市含硼藥物之結構	9
Fig. 1.6. 熱中子與10B之捕獲反應示意圖	11
Fig. 1.7. BNCT藥物 (A) BSH; (B) BPA	12

Fig. 2.1. 胺的分類	13
Fig. 2.2. Peptoid結構	14
Fig. 2.3. 含硼酯一級醇化合物	16
Fig. 2.4. 含硼酯phthalimide化合物	17
Fig. 2.5. 含硼一級胺化合物	17

Fig. 3.1. 含異腈之天然化合物	22
Fig. 3.2. 利用Passerini多組成反應合成之異腈化合物	26
Fig. 3.3. 含硼異腈在有機合成上之應用	28
Fig. 3.4. 含硼異腈化合物	31
Fig. 3.5. Phenylisocyanide和5a之UV-vis光譜	33
Fig. 3.6.5a的X-ray晶體結構 , 以50%概率之熱橢球繪製	33

Fig. 4.1. 四唑雜環異構物	36
Fig. 4.2. 治療癌症之藥物結構	45
Fig. 4.3. 具有抗菌或抗真菌生物活性之四唑結構	46
Fig. 4.4. 具有消炎作用之四唑結構	47
Fig. 4.5. 具有抗癌活性之之四唑結構	48
Fig. 4.6. 具有抗高血壓作用之四唑結構	48
Fig. 4.7. FDA核可之四唑結構藥物	49
Fig. 4.8. 合成四唑化合物的反應機構	54
Fig. 4.9. 利用d-MeOH進行四唑之合成反應之1H-NMR光譜圖	55
Fig. 4.10.反應生成Ugi結構之含硼四唑1H-NMR光譜	56
Fig. 4.11. 推測可能原因之反應機構	56
Fig. 4.12噁唑之推測反應機構	57

Scheme 1- 1. 硼酸受環境pH值影響而改變的構型	3
Scheme 1- 2. 硼酸化合物於cross-coupling之反應	6
Scheme 1-3. 硼酸化合物於Petasis reaction之反應	7
Scheme 1-4. 硼酸化合物在四面體的轉換	8
Scheme 1-5. 熱中子與10B之捕獲反應	10

Scheme 2- 1.原含硼一級胺之合成步驟	15
Scheme 2-2. 優化後含硼一級胺之合成步驟	15

Scheme 3- 1. 甲醯胺脫水過程	21
Scheme 3-2. 兩種不同構型的異腈	21
Scheme 3-3. 異腈水解過程	22
Scheme 3-4. Lieke親核取代反應合成異腈與水解過程	24
Scheme 3-5. Hoffmann異腈合成法	24
Scheme 3-6. 利用Passerini多組成反應合成異腈	26
Scheme 3-7. 利用Ugi多組成反應合成異腈	26
Scheme 3-8. 含硼異腈合成過程	27
Scheme 3-9. 含硼化合物與異腈的多組成反應	28
Scheme 3-10. 含硼異腈化合物之合成	29

Scheme 4- 1. Bladin所預測之反應結構式	37
Scheme 4- 2. 由Bamberger和De Gruyter以及Widman修正後的反應結構式	37
Scheme 4- 3. 先前最常見的1-取代四唑合成法	38
Scheme 4- 4. Tienan Jin改良的1-取代四唑合成法	38
Scheme 4- 5.利用胺類當起始物的1-取代四唑合成法	39
Scheme 4- 6. 使用烷基化反應合成2-取代四唑	40
Scheme 4- 7. 使用芳基化反應合成2-取代四唑	40
Scheme 4- 8. 常見之5-取代四唑合成法	41
Scheme 4- 9. Sharpless團隊研發出之5-取代四唑合成法	41
Scheme 4- 10. Arvidsson利用Sharpless團隊的方法合成5-取代四唑	41
Scheme 4- 11. Anders Hallberg團隊利用微波加熱合成5-取代四唑	42
Scheme 4- 12. Amantini使用TMS-N3合成5-取代四唑	43
Scheme 4- 13.Wayne R. Carpenter團隊所合成1,5-二取代四唑之反應式	43
Scheme 4- 14.John V. Duncia團隊合成1,5-二取代四唑之反應式	44
Scheme 4- 15. 原含硼四唑化合物之合成條件	50
Scheme 4- 16. 以優化條件合成含硼四唑化合物	52

Table 2- 1. 尋找替代溶劑優化	20

Table 3- 1. 其他重要的異腈合成反應	24
Table 3- 2. 含硼甲醯胺化合物之產率	30
Table 3- 3. 5a的HOMO / LUMO狀態的電子密度圖	34
Table 3- 4 5a的HOMO/LUMO軌域電子密度數值圖(pDOS, %)	34

Table 4- 1. 含硼四唑化合物之合成條件優化	52
Table 4- 2. 具備Ugi-4CR產物結構之四唑合成條件優化	53

附圖1. 化合物 1b 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	89
附圖2. 化合物 1b 之13C-NMR (150 MHz, CD3OD-d4)	89
附圖3. 化合物 1b 之11B-NMR (192.5 MHz, CD3OD-d4)	90
附圖4. 化合物 1c 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	90
附圖5. 化合物 1c 之13C-NMR (150 MHz, CD3OD-d4)	91
附圖6. 化合物 1c 之11B-NMR (192.5 MHz, CD3OD-d4)	91
附圖7. 化合物 1d 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	92
附圖8. 化合物 1d 之13C-NMR (150 MHz, CDCL3-d3)	92
附圖9. 化合物 1d 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCL3-d3)	93
附圖10. 化合物 1e 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	93
附圖11. 化合物 1e 之13C-NMR (150 MHz, CD3OD-d4)	94
附圖12. 化合物 1e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	94
附圖13. 化合物 1f 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	95
附圖14. 化合物 1f 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	95
附圖15. 化合物 1f 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	96
附圖16. 化合物 1g 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	96
附圖17. 化合物 1g 之13C-NMR (150 MHz, CD3OD-d4)	97
附圖18. 化合物 1g 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	97
附圖19. 化合物 1h 之1H-NMR (300 MHz, CD3OD-d4)	98
附圖20. 化合物 1h 之13C-NMR (150 MHz, CD3OD-d4)	98
附圖21. 化合物 1h 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	99
附圖22. 化合物 2b 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	99
附圖23. 化合物 2b 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	100
附圖24. 化合物 2b 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	100
附圖25. 化合物 2c 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	101
附圖26. 化合物 2c 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	102
附圖27. 化合物 2c 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	102
附圖28. 化合物 2d 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	103
附圖29. 化合物 2d 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	103
附圖30. 化合物 2d 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	104
附圖31. 化合物 2e 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	104
附圖32. 化合物 2e 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	105
附圖33. 化合物 2e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	105
附圖34. 化合物 2f 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	106
附圖35. 化合物 2f 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	107
附圖36. 化合物 2f 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	107
附圖37. 化合物 2g 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	108
附圖38. 化合物 2g 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	108
附圖39. 化合物 2g 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	109
附圖40. 化合物 2h 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	109
附圖41. 化合物 2h 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	110
附圖42. 化合物 2h 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	110
附圖43. 化合物 3b 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	111
附圖44. 化合物 3c 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	111
附圖45. 化合物 3d 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	112
附圖46. 化合物 3d 之13C-NMR (75.5 MHz, CDCl3-d3)	112
附圖47. 化合物 3e 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	113
附圖48. 化合物 3e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	113
附圖49. 化合物 3f 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	114
附圖50. 化合物 3f 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d3)	114
附圖51. 化合物 3f 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d3)	115
附圖52. 化合物 3h 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d3)	115
附圖53. 化合物 4a 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	116
附圖54. 化合物 4a 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	116
附圖55. 化合物 4a 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	117
附圖56. 化合物 4b 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	117
附圖57. 化合物 4b 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	118
附圖58. 化合物 4b 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	118
附圖59. 化合物 4c 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	119
附圖60. 化合物 4c 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	119
附圖61. 化合物 4c 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	120
附圖62. 化合物 4d 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d)	120
附圖63. 化合物 4d 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	121
附圖64. 化合物 4d 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	121
附圖65. 化合物 4e 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d)	122
附圖66. 化合物 4e 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	122
附圖67. 化合物 4e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	123
附圖68. 化合物 4g 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d)	123
附圖69. 化合物 4g 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	124
附圖70. 化合物 4g 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	124
附圖71. 化合物 4h 之1H-NMR (300 MHz, CDCl3-d)	125
附圖72. 化合物 4h 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	125
附圖73. 化合物 4h 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	126
附圖74. 化合物 5a 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	126
附圖75. 化合物 5a 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	127
附圖76. 化合物 5a 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	127
附圖77. 化合物 5b 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	128
附圖78. 化合物 5b 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	128
附圖79. 化合物 5b 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	129
附圖80. 化合物 5c 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	129
附圖81. 化合物 5c 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	130
附圖82. 化合物 5c 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	130
附圖83. 化合物 5d 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	131
附圖84. 化合物 5d 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	131
附圖85. 化合物 5d 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	132
附圖86. 化合物 5e 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	132
附圖87. 化合物 5e 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	133
附圖88. 化合物 5e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	133
附圖89. 化合物 5g 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	134
附圖90. 化合物 5g 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	134
附圖91. 化合物 5g 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	135
附圖92. 化合物 5h 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	135
附圖93. 化合物 5h 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	136
附圖94. 化合物 5h 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	136
附圖95. 化合物 6b 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	137
附圖96. 化合物 6b 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	137
附圖97. 化合物 6b 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	138
附圖98. 化合物 6c 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	138
附圖99. 化合物 6c 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	139
附圖100. 化合物 6c 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	139
附圖101. 化合物 6e 之1H-NMR (600 MHz, CDCl3-d)	140
附圖102. 化合物 6e 之13C-NMR (150 MHz, CDCl3-d)	140
附圖103. 化合物 6e 之11B-NMR (192.5 MHz, CDCl3-d)	141

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