【摘要】：碳-碳鍵的構建一直以來都是有機合成化學領域的中心課題。作為目前構建碳-碳鍵的主要手段之一,過渡金屬催化交叉偶聯(lián)反應傳統(tǒng)上需要使用官能化的底物來實現(xiàn)碳-碳鍵的形成,因此就要首先對底物進行特定的預官能化。近年來,出于對反應經(jīng)濟性和綠色化學理念的考慮,發(fā)展碳-氫/碳-氫之間的交叉偶聯(lián)反應用以構建碳-碳鍵受到了廣泛的關注,這使得我們對開發(fā)惰性碳-氫鍵間的高選擇性交叉偶聯(lián)反應方法學產(chǎn)生了濃厚的興趣。在本論文的第一部分工作中,我們實現(xiàn)了銅催化碳(sp3)-氫/碳(sp2)-氫交叉偶聯(lián)反應,用以構建苯并六元全碳環(huán)結構。該反應首先在銅催化下斷裂氮-氫鍵生成氮自由基,之后通過[1,5]-氫原子轉移(HAT)過程對遠端的惰性碳(sp3)-氫鍵進行高選擇性活化,生成的碳自由基隨后被分子內(nèi)芳環(huán)捕獲,再經(jīng)過氧化、去質(zhì)子化最終完成惰性碳(sp3)-氫/碳(sp2)-氫高選擇性交叉偶聯(lián),并生成苯并六元全碳環(huán)結構。第二部分工作中,我們成功將該方法學應用于苯并氮雜七元環(huán)骨架結構的構建。苯并氮雜七元環(huán),又被稱為1-苯并吖庚因,是一類具有生物活性的分子骨架,廣泛存在于各種天然產(chǎn)物、藥物以及功能材料中。我們首次實現(xiàn)了通過碳-氫/碳-氫交叉偶聯(lián)方法來構建此類結構的工作。需要指出的是,以上兩部分工作都表現(xiàn)出了優(yōu)秀的化學、區(qū)域以及立體選擇性。碳(sp3)-氫鍵的反應性與相應碳自由基的熱力學穩(wěn)定性相一致.:三級二級一級;該方法學在烷基鏈上的區(qū)域選擇性則完全由[1,5]-氫原子轉移(HAT)過程決定。在最后一部分工作中,我們完成了一例新穎的銅催化[1,3]-氮遷移反應。該反應經(jīng)過了一個獨特的、氮自由基對苯環(huán)的4-exo-trig環(huán)化過程。據(jù)我們所知,該過程在此之前只有一例成功報道。我們通過對底物進行修飾,提高氮自由基環(huán)化后形成的四元環(huán)外自由基的穩(wěn)定性,并通過后續(xù)的逆-[4π]開環(huán)過程以釋放環(huán)張力,以此來促進4-exo-trig自由基環(huán)合反應的進行。另一方面,該轉化經(jīng)一鍋法實現(xiàn)了兩個碳(sp3)-氫鍵、一個碳(sp2)-氫鍵、一個氮-氫鍵和一個碳-氮鍵的斷裂,同時實現(xiàn)了兩個碳-氮鍵及一個碳-碳雙鍵的構建,并最終生成吲哚結構。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O621.251


本文編號：2794681