本文選題：三氟甲基化 + 自由基��； 參考：《蘭州大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：本文首先概述了有機(jī)分子引入三氟甲基的研究進(jìn)展,隨后詳細(xì)闡述了我們研究發(fā)展的一種經(jīng)五氧化二碘促進(jìn)的安全綠色的自由基三氟甲基化策略,該方法可順利地實(shí)現(xiàn)四類有機(jī)化合物的高效三氟甲基化。全文分為以下五部分內(nèi)容:第一部分概述了含氟化合物在醫(yī)藥、農(nóng)藥、新型材料領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,并對(duì)近年來有機(jī)分子引入三氟甲基的研究進(jìn)展進(jìn)行了概括。同時(shí)從反應(yīng)機(jī)理出發(fā),總結(jié)了這些三氟甲基化方法的特點(diǎn),并指出了這些研究體系存在的問題。第二部分詳細(xì)闡述了我們發(fā)展的一種安全高效的烯烴三氟甲基碘化方法。該策略使用廉價(jià)安全的五氧化二碘作為單電子氧化試劑,氧化三氟亞磺酸鈉成相應(yīng)的CF3自由基,隨后順利地實(shí)現(xiàn)了各種活潑以及非活化的烯烴雙官能團(tuán)化。該方法有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)用三氟碘甲烷這一有毒氣體的不足。此外,我們運(yùn)用自旋捕截技術(shù)以及電子自旋共振儀,對(duì)該反應(yīng)的機(jī)理細(xì)節(jié)進(jìn)行了深入地研究。有力地證實(shí)該過程經(jīng)歷自由基歷程。第三部分細(xì)致描述了五氧化二碘單電子氧化三氟亞磺酸鈉策略實(shí)現(xiàn)炔烴的雙官能團(tuán)化反應(yīng)。運(yùn)用同樣的策略,在類似的反應(yīng)條件下,一系列炔烴也能順利地發(fā)生三氟甲基碘化反應(yīng),生成相應(yīng)的三氟甲基碘代烯烴。碳碳雙鍵的保留以及碘原子的引入為進(jìn)一步的合成轉(zhuǎn)化提供了更多的可能。第四部分陳述了雜環(huán)類化合物在三氟亞磺酸鈉和五氧化二碘的作用下,也能發(fā)生高區(qū)域選擇性的芳環(huán)三氟甲基化。一系列雜環(huán)化合物如呋喃、噻吩、吡咯、苯并呋喃、苯并噻吩、吲哚等均能高選擇性地實(shí)現(xiàn)三氟甲基化。該方法為大量的含氟藥物分子的合成提供了一種綠色安全的方法。第五部分論述了在五氧化二碘與三氟亞磺酸鈉的作用下,一系列肉桂酸及其衍生物,能發(fā)生自由基加成消除脫羧反應(yīng),雙鍵順反專一性地生成三氟甲基取代的苯乙烯類化合物。綜上所述,我們以三氟亞磺酸鈉作為三氟甲基源,廉價(jià)五氧化二碘作為單電子氧化劑,二氯甲烷與水作為混合溶劑,可實(shí)現(xiàn)烯烴、炔烴、雜環(huán)及肉桂酸等四大類有機(jī)化合物的高效三氟甲基化反應(yīng)。該三氟甲基化策略使用的原料廉價(jià)易得、安全穩(wěn)定,而且該方法操作簡(jiǎn)單,體系環(huán)境友好,預(yù)計(jì)將在有機(jī)合成尤其是含氟藥物分子的合成中被廣泛應(yīng)用。
[Abstract]:In this paper, the progress of introducing trifluoromethyl into organic molecules is reviewed, and a safe and green free radical trifluoromethylation strategy promoted by iodine pentoxide is described in detail. This method can successfully realize the high efficiency trifluoromethylation of four kinds of organic compounds. The paper is divided into five parts as follows: in the first part, the applications of fluorinated compounds in medicine, pesticide and new materials are summarized, and the research progress of introducing trifluoromethyl into organic molecules in recent years is summarized. At the same time, based on the reaction mechanism, the characteristics of these trifluoromethylation methods are summarized, and the problems of these research systems are pointed out. In the second part, we developed a safe and efficient method of trifluoromethyl iodization of olefin. In this strategy, the cheap and safe iodine pentoxide was used as a single electron oxidation reagent to oxidize sodium trifluorosulfonate into corresponding CF3 free radicals, and then various active and non-activated olefin difunctional groups were successfully realized. This method can effectively make up for the deficiency of trifluoromethane, a toxic gas. In addition, the mechanism of the reaction is studied in detail by using spin trapping technique and electron spin resonance instrument. It has been proved that the process goes through the free radical process. In the third part, the difunctional reaction of alkynes is described. Using the same strategy, a series of alkynes can also be successfully reacted with trifluoromethyl iodization under the same reaction conditions, resulting in the corresponding trifluoromethyl iodide alkenes. The retention of carbon and carbon double bonds and the introduction of iodine atoms provide more possibilities for further synthesis and conversion. In the fourth part, it is stated that heterocyclic compounds can also produce high region-selective aromatic trifluoromethylation under the action of sodium trifluorosulfonate and iodine pentoxide. A series of heterocyclic compounds, such as furan, thiophene, pyrrole, benzofuran, benzothiophene and indole, can achieve highly selective trifluoromethylation. This method provides a green and safe method for the synthesis of a large number of fluorine-containing drugs. In the fifth part, under the action of iodine pentoxide and sodium trifluorosulfonate, a series of cinnamic acid and its derivatives can occur free radical addition to eliminate decarboxylation, and double bond cis-anti-specific to form trifluoromethyl substituted styrene compounds. To sum up, we can realize alkenes and alkynes by using sodium trifluorosulfonate as trifluoromethyl source, cheap iodine pentoxide as single electron oxidant, dichloromethane and water as mixed solvents. High efficiency trifluoromethylation of heterocyclic and cinnamic acid compounds. The trifluoromethylation strategy uses cheap, safe and stable raw materials, and the method is simple and environmentally friendly. It is expected to be widely used in organic synthesis, especially in the synthesis of fluorine-containing drugs.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O621.25

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本文編號(hào)：1798290