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

【摘要】：雜環(huán)化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物或藥物分子結(jié)構(gòu)中,在有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)領(lǐng)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(xiàn)新型雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)是有機(jī)合成化學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容之一�；谖覀冋n題組在氮雜卡賓催化領(lǐng)域和對(duì)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?jī)?nèi)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(yīng)構(gòu)建苯甲腈類衍生物的方法學(xué)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-不飽和酰基唑中間體,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(yīng)。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(yīng)進(jìn)行條件優(yōu)化,包括對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)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(yīng)條件。接著對(duì)反應(yīng)底物進(jìn)行擴(kuò)展,底物中取代基為烷基、芳基或雜環(huán)類官能團(tuán)均能很好的兼容并以62%-93%的收率得到對(duì)應(yīng)苯甲腈產(chǎn)物。46個(gè)底物拓展顯示出該方法的高效、實(shí)用性。還對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物作了進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化,如苯甲腈的水解、還原、Suzuki偶聯(lián)或產(chǎn)物中環(huán)丙基開環(huán)得到異苯并呋喃的反應(yīng)。最后,提出了可能的反應(yīng)機(jī)理,為繼續(xù)探索合成其他重要官能團(tuán)的芳烴類化合物的方法提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本文第二部分工作是在第一部分研究工作基礎(chǔ)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(jīng)氧化還原、質(zhì)子化得到α,β-不飽和�；蛑虚g體,再與吡啶或異喹啉葉立德底物發(fā)生1,4-加成反應(yīng),其中吡啶或異喹啉作為很好的離去基團(tuán),得到α-吡喃酮類產(chǎn)物。選取吡啶葉立德和苯丙炔醛作為模板底物進(jìn)行條件優(yōu)化,包括對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)、堿的種類以及溶劑的篩選得到最優(yōu)反應(yīng)條件。接著考察反應(yīng)的普適性,發(fā)現(xiàn)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(yīng),以55%-86%的收率得到α-吡喃酮產(chǎn)物。還對(duì)α-吡喃酮產(chǎn)物作了簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化,分別實(shí)現(xiàn)吡喃酮向吡啶骨架或苯環(huán)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化,最后提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。發(fā)展了一種簡(jiǎn)單、有效的方法來(lái)合成4,6-二取代α-吡喃酮類化合物,同時(shí)拓展了氮雜環(huán)卡賓催化反應(yīng)的應(yīng)用范圍。第三部分工作是基于對(duì)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(yīng)得到惡唑烷酮類產(chǎn)物。鑒于惡唑烷酮類化合物的重要性,我們繼續(xù)對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行探索和優(yōu)化,通過(guò)對(duì)模板反應(yīng)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(yīng)3小時(shí)即以幾乎定量的收率得到惡唑烷酮產(chǎn)物。接著是對(duì)反應(yīng)進(jìn)行底物擴(kuò)展,對(duì)于α-鹵代酰胺底物中α-氯代/溴代的單/雙取代均不會(huì)影響反應(yīng)的發(fā)生;對(duì)于α,β-不飽和醛,無(wú)論是芳基、烷基或雜環(huán)取代的醛,甚至是簡(jiǎn)單醛底物均能很好的兼容并得到對(duì)應(yīng)的惡唑烷酮產(chǎn)物。將反應(yīng)放大到克級(jí)規(guī)模也不影響反應(yīng)效率,還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物中環(huán)外雙鍵的多樣性轉(zhuǎn)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(chǎn)率完成。最后,提出了可能的反應(yīng)機(jī)理,更好的理解反應(yīng)本質(zhì),也激勵(lì)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(yīng)。本文第四部分工作是對(duì)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(yīng)后,我們繼續(xù)探索其與硝酮類底物的[3+3]環(huán)加成反應(yīng)。經(jīng)過(guò)對(duì)模板反應(yīng)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(gè)底物參與的反應(yīng)均能以75%-99%的收率得到對(duì)應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)產(chǎn)物還可以通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)N-O鍵的斷裂完成簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化。最后,對(duì)反應(yīng)提出了可能的機(jī)理。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O626

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 柳清湘,李正名;N-雜環(huán)卡賓的反應(yīng)及應(yīng)用[J];化學(xué)通報(bào);2004年10期

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本文編號(hào)：1627441