本文選題：N-雜環(huán)卡賓　切入點：苯甲腈　出處：《廣東工業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：雜環(huán)化合物廣泛存在于天然產物或藥物分子結構中,在有機化學和藥物化學領域中占有很重要的地位。探尋并發(fā)展合成雜環(huán)化合物的新方法以及發(fā)現新型雜環(huán)化合物的結構是有機合成化學的主要研究內容之一�；谖覀冋n題組在氮雜卡賓催化領域和對氮氧烯丙基正離子(Aza-oxyallylic Cation)中間體的研究,本論文繼續(xù)探索合成雜環(huán)化合物的新方法、新模式,主要研究內容如下:第一部分工作是利用氮雜環(huán)卡賓催化烯酮類底物與α,β-不飽和醛反應構建苯甲腈類衍生物的方法學研究。α,β-不飽和醛與卡賓催化劑作用后,在外部氧化劑存在下得到α,β-不飽和�；蛑虚g體,該中間體可以作為很好的Michael受體與各類親核試劑發(fā)生反應。選定親核性烯酮底物與肉桂醛作為模板底物在氮雜環(huán)卡賓催化下的反應進行條件優(yōu)化,包括對催化劑結構的篩選、氧化劑的考察、堿的種類和溶劑的影響得到最優(yōu)反應條件。接著對反應底物進行擴展,底物中取代基為烷基、芳基或雜環(huán)類官能團均能很好的兼容并以62%-93%的收率得到對應苯甲腈產物。46個底物拓展顯示出該方法的高效、實用性。還對反應產物作了進一步的轉化,如苯甲腈的水解、還原、Suzuki偶聯(lián)或產物中環(huán)丙基開環(huán)得到異苯并呋喃的反應。最后,提出了可能的反應機理,為繼續(xù)探索合成其他重要官能團的芳烴類化合物的方法提供了理論基礎和實驗依據。本文第二部分工作是在第一部分研究工作基礎之上展開的。炔醛類底物與氮雜環(huán)卡賓作用形成Breslow中間體,經氧化還原、質子化得到α,β-不飽和酰基唑中間體,再與吡啶或異喹啉葉立德底物發(fā)生1,4-加成反應,其中吡啶或異喹啉作為很好的離去基團,得到α-吡喃酮類產物。選取吡啶葉立德和苯丙炔醛作為模板底物進行條件優(yōu)化,包括對催化劑結構、堿的種類以及溶劑的篩選得到最優(yōu)反應條件。接著考察反應的普適性,發(fā)現芳基炔醛類底物以及吡啶葉立德中烷基、芳基取代的底物均能很好的發(fā)生反應,以55%-86%的收率得到α-吡喃酮產物。還對α-吡喃酮產物作了簡單的轉化,分別實現吡喃酮向吡啶骨架或苯環(huán)結構的轉化,最后提出了可能的反應機理。發(fā)展了一種簡單、有效的方法來合成4,6-二取代α-吡喃酮類化合物,同時拓展了氮雜環(huán)卡賓催化反應的應用范圍。第三部分工作是基于對氮氧烯丙基正離子(Aza-oxyallylic Cation)的研究,利用α-鹵代酰胺底物在堿作用下原位生成氮氧烯丙基正離子中間體,再與α,β-不飽和醛發(fā)生[3+2]環(huán)加成反應得到惡唑烷酮類產物。鑒于惡唑烷酮類化合物的重要性,我們繼續(xù)對該反應進行探索和優(yōu)化,通過對模板反應的條件優(yōu)化,篩選不同種類的堿、溶劑并最終選定碳酸鈉作堿,六氟異丙醇(HFIP)為溶劑,室溫下反應3小時即以幾乎定量的收率得到惡唑烷酮產物。接著是對反應進行底物擴展,對于α-鹵代酰胺底物中α-氯代/溴代的單/雙取代均不會影響反應的發(fā)生;對于α,β-不飽和醛,無論是芳基、烷基或雜環(huán)取代的醛,甚至是簡單醛底物均能很好的兼容并得到對應的惡唑烷酮產物。將反應放大到克級規(guī)模也不影響反應效率,還可以實現產物中環(huán)外雙鍵的多樣性轉化,例如雙鍵的雙羥化、環(huán)氧化和氫化還原均能以很高的產率完成。最后,提出了可能的反應機理,更好的理解反應本質,也激勵我們繼續(xù)探索氮氧烯丙基正離子參與的其他類型環(huán)加成反應。本文第四部分工作是對第三部分工作的延續(xù),在完成氮氧烯丙基正離子(Aza-oxyallylic Cation)與醛的[3+2]環(huán)加成反應后,我們繼續(xù)探索其與硝酮類底物的[3+3]環(huán)加成反應。經過對模板反應的條件優(yōu)化,包括堿的種類、溶劑的影響等因素考察,選定N-二甲氨基吡啶(DMAP)為堿,六氟異丙醇(HFIP)作溶劑,在室溫或50℃下以優(yōu)秀的收率得到1,2,4-氧雜二氮-5-酮或1,4,2-二氧氮雜-5-酮類雜環(huán)化合物。接著考察底物的多樣性,36個底物參與的反應均能以75%-99%的收率得到對應產物。反應產物還可以通過一步反應實現N-O鍵的斷裂完成簡單的轉化。最后,對反應提出了可能的機理。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O626

【參考文獻】

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1 柳清湘,李正名;N-雜環(huán)卡賓的反應及應用[J];化學通報;2004年10期

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本文編號：1627441