本文關(guān)鍵詞：FeCl_3催化的“一鍋”串聯(lián)反應(yīng)合成雜環(huán)化合物的方法學(xué)研究

  更多相關(guān)文章： CuI FeCl3 吡啶 串聯(lián)反應(yīng) 多組分反應(yīng) 活潑亞甲基化合物 香豆素 雜環(huán)化合物

【摘要】：雜環(huán)化合物是最大的一類有機(jī)化合物,在許多領(lǐng)域有著廣泛的用途,因此雜環(huán)化合物的合成一直是有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點領(lǐng)域之一。香豆素、吡啶等雜環(huán)化合物是許多天然產(chǎn)物的核心結(jié)構(gòu)單元,廣泛存在于許多天然產(chǎn)物和藥物分子中,具有良好的生物活性和藥物活性,因此發(fā)展簡單、高效、綠色合成雜環(huán)化合物的方法一直是有機(jī)化學(xué)工作者努力的方向。FeCl3由于其在自然界中含量多、毒性低、催化活性高而受到有機(jī)化學(xué)工作者的青睞,在有機(jī)合成中具有廣泛的應(yīng)用。本論文全面綜述了FeCl3催化的有機(jī)反應(yīng)類型及在催化合成雜環(huán)化合物中的應(yīng)用,以FeCl3為催化劑,設(shè)計并發(fā)展了活潑亞甲基化合物參與的“一鍋”串聯(lián)反應(yīng)合成香豆素、吡啶等雜環(huán)化合物的合成新方法。主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下:(1)發(fā)展了FeCl3催化的水楊醛與活潑亞甲基化合物的“一鍋”串聯(lián)反應(yīng)合成3-/3,4-二取代香豆素化合物的方法。取代水楊醛與丙二腈或氰基乙酸乙酯在5 mol%的FeCl3催化下發(fā)生Knoevenagel縮合-分子內(nèi)親核加成-水解串聯(lián)反應(yīng)得到香豆素骨架,并對該反應(yīng)提出了一種可能的反應(yīng)機(jī)理。使用丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、氰基乙酰胺等活潑亞甲基化合物與水楊醛反應(yīng)也得到了較好的反應(yīng)效果,其中氰基乙酰胺與水楊醛在乙醇或甲醇溶劑中反應(yīng)可發(fā)生氨基的醇解得到相應(yīng)的香豆素羧酸酯。5-硝基水楊醛與乙酰乙酸乙酯在該條件下反應(yīng)時溶劑乙醇參與反應(yīng),并得到一種新型苯并吡喃衍生物。該方法具有原料易得,操作簡單,實驗條件溫和,底物適用范圍廣,原子經(jīng)濟(jì)性高等優(yōu)點。(2)發(fā)展了FeCl3催化的水楊醛、米氏酸和醇的三組分“一鍋”串聯(lián)反應(yīng)合成香豆素-3-羧酸酯衍生物的方法。米氏酸與醇在Lewis酸FeCl3的催化下發(fā)生酯交換反應(yīng)得到丙二酸二酯中間產(chǎn)物,繼而與水楊醛發(fā)生Knoevenagel縮合-分子內(nèi)酯交換反應(yīng)得到最終產(chǎn)物,各種取代的水楊醛均能取得很好的反應(yīng)效果,即使水楊醛中含有強(qiáng)的吸電子基(如-NO2)或強(qiáng)的供電子基(如-OCH3,-NEt2),也能很好的發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)率均在83%以上;水楊醛中含有兩個大位阻的叔丁基時也能以80%的產(chǎn)率得到產(chǎn)物。對醇而言,各種醇(如飽和醇、不飽和醇、芳香醇)均能很好的進(jìn)行反應(yīng),取得良好產(chǎn)率。同時通過控制實驗和對比實驗對該反應(yīng)提出了一種可能的反應(yīng)機(jī)理。該方法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡單、催化劑用量低、底物適用范圍廣,高原子經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點,符合綠色化學(xué)要求,共合成化合物31個,其中一個化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)X-ray單晶衍射證實。(3)發(fā)展了FeCl3催化的芳香醛、丙二腈、乙酰乙酸乙酯和芳香胺的四組分串聯(lián)反應(yīng)合成多取代吡啶衍生物的方法。芳醛與丙二腈在Lewis酸FeCl3的催化下發(fā)生Knoevenagel縮合反應(yīng)得到1,1-二氰基烯烴中間產(chǎn)物,隨后發(fā)生與乙酰乙酸乙酯的Michael加成反應(yīng)-芳胺的親核加成反應(yīng)-分子內(nèi)環(huán)加成-脫水芳構(gòu)化串聯(lián)歷程得到多取代吡啶衍生物。該反應(yīng)底物適用范圍廣,芳醛苯環(huán)上含有吸電子基(-NO2,-Cl,-Br)時有利于反應(yīng),產(chǎn)率較高;芳醛苯環(huán)上含有供電子基(-OCH3,-CH3)時芳醛活性降低,產(chǎn)率較低。芳胺中含有供電子基時比含有吸電子基活性高,利于該反應(yīng),產(chǎn)物產(chǎn)率較高,且芳醛中取代基的空間位阻效應(yīng)影響較大,醛基鄰位有取代基(-NO2,-Br,-OCH3)時產(chǎn)物產(chǎn)率明顯下降。同時考察了其他親核試劑(如乙醇、氯化銨)在該反應(yīng)中的應(yīng)用,也能得到良好的反應(yīng)效果,其中氯化銨做底物時只能得到1,4-二氫吡啶產(chǎn)物。在機(jī)理研究中利用控制實驗得到了該反應(yīng)的一種中間產(chǎn)物1,4-二氫吡啶,并經(jīng)X-ray單晶衍射方法確證其結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上對該反應(yīng)提出了一種可能的反應(yīng)機(jī)理。該方法使用簡單易得的原料,無毒綠色的催化劑,無需添加有機(jī)配體和堿,在溫和條件下可一步高效構(gòu)建吡啶雜環(huán),原子經(jīng)濟(jì)性高,為其他雜環(huán)化合物的合成提供了一種簡單、高效、條件溫和且綠色環(huán)保的合成方法。(4)發(fā)展了CuI催化的水楊醛、疊氮基乙酸乙酯和末端炔的三組分串聯(lián)反應(yīng)合成3-三唑基香豆素衍生物的方法。疊氮基乙酸乙酯與末端炔在CuI催化下發(fā)生1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)得到三氮唑中間產(chǎn)物,繼而與水楊醛發(fā)生Knoevenagel縮合-分子內(nèi)酯交換反應(yīng)得到3-三唑基香豆素衍生物。水楊醛中取代基的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)對該反應(yīng)影響較大,當(dāng)水楊醛中含有強(qiáng)吸電子基(如-NO2)時,反應(yīng)幾乎不能發(fā)生,當(dāng)水楊醛中含有強(qiáng)供電子基(如-OCH3,-OH,-NEt2)時,水楊醛活性降低,反應(yīng)產(chǎn)率明顯降低;水楊醛中含有位阻較大的叔丁基時,由于位阻作用不利于反應(yīng),產(chǎn)率偏低。共合成得到20個產(chǎn)物,其中兩個化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)X-ray單晶衍射方法確證,同時根據(jù)實驗結(jié)果和文獻(xiàn),對該反應(yīng)提出了一種可能的反應(yīng)機(jī)理。該方法使用簡單易得原料,溫和條件下一步高效合成官能化的香豆素衍生物,原子經(jīng)濟(jì)性高,符合綠色化學(xué)要求,有望在有機(jī)合成中得到實際應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：CuI FeCl3 吡啶 串聯(lián)反應(yīng) 多組分反應(yīng) 活潑亞甲基化合物 香豆素 雜環(huán)化合物
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O626
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 緒論14-45
• 1.1 加成反應(yīng)14-15
• 1.2 環(huán)化成反應(yīng)15-22
• 1.2.1 分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)15-19
• 1.2.2 環(huán)加成反應(yīng)19-22
• 1.2.2.1 [3+2]環(huán)加成反應(yīng)19-20
• 1.2.2.2 [4+2]環(huán)加成反應(yīng)20-21
• 1.2.2.3 其他環(huán)加成反應(yīng)21-22
• 1.3 偶聯(lián)反應(yīng)22-27
• 1.3.1 homo-偶聯(lián)反應(yīng)22-23
• 1.3.2 交叉偶聯(lián)反應(yīng)23-26
• 1.3.3 其他偶聯(lián)反應(yīng)26-27
• 1.4 串聯(lián)反應(yīng)27-29
• 1.4.1 多米諾(Domino)串聯(lián)反應(yīng)27
• 1.4.2 串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)27-28
• 1.4.3 串聯(lián)烯基化反應(yīng)28-29
• 1.5 多組分反應(yīng)29-33
• 1.5.1 三組分aza-Friedel-Crafts反應(yīng)29
• 1.5.2 三組分偶聯(lián)反應(yīng)29-30
• 1.5.3 構(gòu)建雜環(huán)的多組分反應(yīng)30-33
• 1.5.3.1 五元雜環(huán)化合物的多組分合成30-31
• 1.5.3.2 六元雜環(huán)化合物的多組分合成31-32
• 1.5.3.3 其他多組分合成32-33
• 1.6 其他反應(yīng)33-36
• 1.6.1 重排反應(yīng)33-34
• 1.6.2 氧化與還原反應(yīng)34-36
• 1.7 小結(jié)與展望36
• 1.8 課題研究思路的提出與設(shè)計36-37
• 參考文獻(xiàn)37-45
• 第二章 FeCl_3催化的水楊醛與活潑亞甲基化合物的“一鍋”串聯(lián)反應(yīng)合成 3-/3,4-二取代香豆素的研究45-66
• 2.1 前言45-48
• 2.2 實驗設(shè)計48-49
• 2.3 結(jié)果與討論49-53
• 2.4 實驗部分53-61
• 2.4.1 實驗儀器與試劑處理53-54
• 2.4.2 3-氰基香豆素2.3a的合成步驟54
• 2.4.3 產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)54-61
• 2.5 本章小結(jié)61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 第三章 FeCl_3催化的水楊醛、米氏酸和醇的三組分串聯(lián)反應(yīng)合成香豆素3羧酸酯的研究66-91
• 3.1 前言66-70
• 3.2 實驗設(shè)計70-71
• 3.3 結(jié)果與討論71-76
• 3.4 實驗部分76-88
• 3.4.1 實驗儀器與試劑處理76
• 3.4.2 香豆素3甲酸乙酯(3.4aa)的合成步驟76-77
• 3.4.3 產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)77-88
• 3.5 本章小結(jié)88-89
• 參考文獻(xiàn)89-91
• 第四章 FeCl_3催化的芳醛、丙二腈、乙酰乙酸乙酯和芳胺的四組分串聯(lián)反應(yīng)合成多取代吡啶衍生物的研究91-125
• 4.1 前言91-97
• 4.2 實驗設(shè)計97
• 4.3 結(jié)果與討論97-103
• 4.4 實驗部分103-119
• 4.4.1 實驗儀器與試劑處理103-104
• 4.4.2 多取代吡啶衍生物 4.5b的合成步驟104
• 4.4.3 產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)104-119
• 4.5 本章小結(jié)119-121
• 參考文獻(xiàn)121-125
• 第五章 CuI催化的水楊醛、疊氮基乙酸乙酯和末端炔的三組分串聯(lián)反應(yīng)合成 3-三唑基香豆素的研究125-145
• 5.1 前言125-128
• 5.2 實驗設(shè)計128-129
• 5.3 結(jié)果與討論129-133
• 5.4 實驗部分133-140
• 5.4.1 實驗儀器與試劑處理133
• 5.4.2 疊氮乙酸乙酯 5.2a的合成步驟133
• 5.4.3 3-三氮唑基香豆素衍生物5.4的合成步驟133
• 5.4.4 產(chǎn)物表征數(shù)據(jù)133-140
• 5.5 本章小結(jié)140-142
• 參考文獻(xiàn)142-145
• 全文總結(jié)與展望145-148
• 全文附錄148-154
• 附圖154-182
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文182-183
• 致謝183

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4 吳R，

本文編號：1062412