本文關鍵詞：Ir（Ⅲ）金屬絡合物催化C-H胺化反應及其在生物活性分子合成中的應用　出處：《南京大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：過渡金屬催化C-H胺化由于可以給傳統(tǒng)有機化學的合成分析提供新的思路而成為近年來有機合成方法學研究的前沿熱點。本論文首先綜述了過渡金屬催化C-H胺化的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀,從反應機理(C-H活化,C-H插入,SET)的角度,總結了過渡金屬催化C-H胺化的不同反應類型,并且比較了不同催化體系和胺源的反應特性,從而發(fā)現(xiàn):若要豐富過渡金屬催化C-H胺化的反應類型,將其真正應用于有機合成,關鍵在于開發(fā)新的催化體系,同時使用豐富多樣的胺源。首先,我們選擇了一系列高官能團化的烷基疊氮(如糖、氨基酸和甾體類衍生物)作為胺源,利用Ir(Ⅲ)絡合物作為催化劑,在醋酸銫(CsOAc)的促進下實現(xiàn)了苯甲酰胺衍生物鄰位選擇性C-H胺化反應。該反應的底物容忍性非常高,可以把不同類型的烷基胺引入到芳基上,具有很好的應用價值。同時我們成功地分離和表征了關鍵的環(huán)銥中間體,對反應的機理進行了比較詳細的研究。該方法為具有重要生理活性的復雜烷基胺的后期衍生化提供了新的途徑。由于上述胺化反應具有很好的官能團容忍性,我們設想可以設計官能團化的烷基疊氮作為胺源,期望利用底物上的官能團(比如酰胺基團)以及產物上新形成的官能團(氨基)與疊氮上引入的官能團繼續(xù)反應,從而實現(xiàn)串聯(lián)反應,為高效合成復雜含氮類化合物提供新的思路。在這個思路的指導下,我們合成了在碳鏈末端含有醛基官能團的烷基疊氮作為氮源,經過對Ir(Ⅲ)催化反應條件的優(yōu)化,我們實現(xiàn)了苯甲酰胺衍生物的分子間C-H胺化、分子內縮合、親核加成的串聯(lián)環(huán)化構建了一系列含有手性中心的四氫異喹啉[2,1,a]喹唑啉酮衍生物。同時初步的研究表明:在Ir(Ⅲ)/手性磷酸的共催化條件下,可以實現(xiàn)不對稱催化反應(62%yield,31%ee)。該方法為實現(xiàn)一些生物活性復雜分子的高效合成提供了新的思路。另外C-H鍵胺化反應中,酰胺基團的直接引入是個難點,一般反應活性不高,底物范圍窄。在課題組前期關于利用�；B氮實現(xiàn)C-H鍵插入胺化研究的基礎上,我們想首次利用TrocN_3作為C-H鍵活化胺化反應的酰胺源。由于此分子結構中含有的-OCH_2CC1_3基團是個強拉電子和易離去基團,在反應中不僅可以提高�；B氮反應活性,還可以直接進行進一步轉化。在這個思想的指引下,我們實現(xiàn)了Ir(Ⅲ)催化苯甲酰胺衍生物鄰位分子間的C-H酰胺化、分子內的SN_2型的親核取代串聯(lián),以高收率,高選擇性合成了一系列多種取代的含氮雜環(huán)化合物——喹唑啉酮衍生物。該方法提供了一種新的合成喹唑啉酮衍生物的途徑,在一些生理活性分子的合成方面具有潛在應用價值。正是由于TrocN_3的高反應活性和易轉化的特性,我們利用其作為胺源,還實現(xiàn)了 Ir(Ⅲ)催化C(sp~3)-H酰胺化反應,并對產物進行了一系列高效轉化。在正戊酸或NaOAc促進的Ir(Ⅲ)催化體系中,TrocN3能分別和含氮雜環(huán)或肟醚導向的C(sp3)-H鍵發(fā)生酰胺化反應。該反應官能團兼容性好,底物范圍廣泛,條件溫和,收率高,所得酰胺化產物不僅可以直接脫保護形成一級烷基胺類化合物,還可以直接被各種親核試劑進攻,一步轉化生成氨基甲酸酯、尿素類化合物。其中五元環(huán)銥中間體也被首次成功分離和表征,使我們對此反應的機理有了進一步的了解。由于該類反應的官能團容忍性較高,為實現(xiàn)在藥物活性分子合成中的應用提供了基礎。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O621.251
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本文編號：1325149