【摘要】：氮雜環(huán)卡賓(N-Heterocyclic Carbene,NHC)催化劑最早發(fā)現(xiàn)于1943年,Ugai課題組利用硫胺素(一種氮雜卡賓催化劑)催化實(shí)現(xiàn)安息香縮合反應(yīng)的研究中。15年后,Breslow對(duì)硫胺素催化的安息香縮合的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn),硫胺素能夠通過(guò)去質(zhì)子化形成了卡賓并有效的催化了反應(yīng)的進(jìn)行,由此提出了著名Breslow中間體。從那時(shí)起相繼有多種不同類型的NHC催化的反應(yīng)被發(fā)現(xiàn)報(bào)道出來(lái),NHC催化劑的優(yōu)勢(shì)也開(kāi)始展現(xiàn)在世人面前。截止到目前為止,NHC通常能夠活化有機(jī)合成中來(lái)源最為廣泛的羰基類化合物,依靠活化位點(diǎn)的不同,NHC催化活化的模式主要分為以下四個(gè)方面:(1)羰基碳原子的活化;(2)羰基α-位的活化;(3)羰基β-位的活化;(4)羰基γ-位的活化。在世界最暢銷的200種小分子藥物接近80%的藥物都至少含有一個(gè)苯環(huán)。苯環(huán)以及多取代苯類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、生物活性分子以及聚合物材料中。我們成功實(shí)現(xiàn)了一種有效的基于NHC催化活化模式的多取代苯類化合物的合成方法,區(qū)別于傳統(tǒng)的對(duì)苯環(huán)進(jìn)行多取代的方法,我們的方法是通過(guò)NHC催化實(shí)現(xiàn)[3+3]環(huán)加成反應(yīng)直接構(gòu)建苯環(huán),合成步驟簡(jiǎn)單高效,我們也期待這種方法能夠被廣泛的應(yīng)用在藥物和功能性材料的工業(yè)化生產(chǎn)中。在NHC催化反應(yīng)中,烯醛γ-位的活化機(jī)理依舊不太清晰,我們通過(guò)一個(gè)能夠在氧化條件下實(shí)現(xiàn)NHC催化的烯醛γ-位與亞胺加成反應(yīng)為模型反應(yīng),詳細(xì)研究了各個(gè)反應(yīng)物的動(dòng)力學(xué)效應(yīng),確定了反應(yīng)通道上的決速步以及質(zhì)子轉(zhuǎn)移規(guī)律。同時(shí)也對(duì)模型反應(yīng)得到的具有高光學(xué)純度的新型手性環(huán)狀環(huán)酰胺類化合物抗植物真/細(xì)菌活性進(jìn)行了初步測(cè)試。具體研究結(jié)果如下:1、成功實(shí)現(xiàn)了基于NHC催化的烯醛γ-位多次活化模式,并用于多取代苯類化合物的快速高效簡(jiǎn)潔合成,此反應(yīng)活化模式能夠?qū)崿F(xiàn)較為良好的區(qū)域選擇性控制,對(duì)底物適應(yīng)性較好,具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景;2、成功尋找到一個(gè)適用于NHC催化的烯醛γ-位活化模式反應(yīng)機(jī)理研究的模型反應(yīng),對(duì)模型反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn),沒(méi)有外源性堿存在時(shí)烯醛和環(huán)狀磺酰亞胺依舊能夠有效的發(fā)生反應(yīng),為合理簡(jiǎn)化研究復(fù)雜度提供了基礎(chǔ)。同時(shí)模型反應(yīng)具有較好的底物適應(yīng)性,同時(shí)有良好的收率和優(yōu)良的立體選擇性控制,實(shí)現(xiàn)了一類新型手性環(huán)狀磺酰胺類化合物的合成;3、在進(jìn)行NHC催化的烯醛γ-位活化模式反應(yīng)機(jī)理的研究中,我們通過(guò)1H NMR原位研究的方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)過(guò)程中各個(gè)組分動(dòng)力學(xué)方程和反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定,最終確定烯醛反應(yīng)級(jí)數(shù)為1.6級(jí),NHC催化劑反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.6級(jí),低濃度時(shí)亞胺的反應(yīng)級(jí)數(shù)為0級(jí),高濃度亞胺會(huì)和催化劑結(jié)合從而抑制催化反應(yīng)的發(fā)生,氧化劑反應(yīng)級(jí)數(shù)為0級(jí)。最后通過(guò)對(duì)烯醛γ-位進(jìn)行氘代同位素標(biāo)記和同位素動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的研究確定了反應(yīng)中的決速步為烯醛和NHC結(jié)合生成Breslow中間體的步驟,同時(shí)也確定了烯醛γ-位的去質(zhì)子化過(guò)程是可逆的。4、對(duì)合成的新型手性環(huán)狀磺酰胺類化合物的農(nóng)用抗植物真/細(xì)菌活性進(jìn)行了初步的測(cè)試。測(cè)試發(fā)現(xiàn),此類化合物對(duì)于小麥赤霉病菌、蘋果腐爛病菌、辣椒枯萎病菌的抑制遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對(duì)照藥劑粉唑醇。同時(shí)也對(duì)抗水稻白葉枯病菌的活性進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)此類化合物對(duì)水稻白葉枯病菌有一定的抑制效果,其中一個(gè)化合物4-3n(73.7%,200μg/mL)的抑制效果與對(duì)照藥劑葉枯唑(72.0%,200μg/m L)相當(dāng)。
【圖文】：

圖 2-1 NHC催化的benzoin縮合反應(yīng)機(jī)理Fig. 2-1 Mechanism of NHC-catalyzed benzoin reactionNHC通常用于有機(jī)合成中最為常見(jiàn)的羰基類化合化模式，NHC能夠?qū)崿F(xiàn)下列四個(gè)類型的催化反應(yīng)基 -位的活化；③羰基 -位的活化；④羰基 -位

圖2-2高立體選擇性的芳香醛benzoin反應(yīng)Fig. 2-2 highly enantioselective aromatic benzoin condensation催化的Stetter反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O626

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1 蔣錫夔;;卡賓的化學(xué)[J];化學(xué)通報(bào);1962年07期

2 蔣錫夔;;卡賓化學(xué)的進(jìn)展及某些問(wèn)題[J];科學(xué)通報(bào);1965年08期

3 張必良;;卡賓化學(xué)分支——高張力環(huán)卡賓的進(jìn)展[J];化學(xué)通報(bào);1987年11期

4 馬艷鳳,馬楠,孟繁友;關(guān)于卡賓的研究[J];松遼學(xué)刊(自然科學(xué)版);1997年03期

5 孫小宇;吳R，

本文編號(hào)：2524831