本文關(guān)鍵詞：Ir（Ⅲ）金屬絡(luò)合物催化C-H胺化反應(yīng)及其在生物活性分子合成中的應(yīng)用　出處：《南京大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)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(xué)的合成分析提供新的思路而成為近年來有機合成方法學(xué)研究的前沿?zé)狳c。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(yīng)機理(C-H活化,C-H插入,SET)的角度,總結(jié)了過渡金屬催化C-H胺化的不同反應(yīng)類型,并且比較了不同催化體系和胺源的反應(yīng)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(yīng)類型,將其真正應(yīng)用于有機合成,關(guān)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(luò)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(yīng)。該反應(yīng)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(yīng)用價值。同時我們成功地分離和表征了關(guān)鍵的環(huán)銥中間體,對反應(yīng)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(fù)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(yīng)具有很好的官能團容忍性,我們設(shè)想可以設(shè)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(chǎn)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(yīng),從而實現(xiàn)串聯(lián)反應(yīng),為高效合成復(fù)雜含氮類化合物提供新的思路。在這個思路的指導(dǎo)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(jīng)過對Ir(Ⅲ)催化反應(yīng)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(nèi)縮合、親核加成的串聯(lián)環(huán)化構(gòu)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(yīng)(62%yield,31%ee)。該方法為實現(xiàn)一些生物活性復(fù)雜分子的高效合成提供了新的思路。另外C-H鍵胺化反應(yīng)中,酰胺基團的直接引入是個難點,一般反應(yīng)活性不高,底物范圍窄。在課題組前期關(guān)于利用�；B氮實現(xiàn)C-H鍵插入胺化研究的基礎(chǔ)上,我們想首次利用TrocN_3作為C-H鍵活化胺化反應(yīng)的酰胺源。由于此分子結(jié)構(gòu)中含有的-OCH_2CC1_3基團是個強拉電子和易離去基團,在反應(yīng)中不僅可以提高�；B氮反應(yīng)活性,還可以直接進行進一步轉(zhuǎn)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(nèi)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(yīng)用價值。正是由于TrocN_3的高反應(yīng)活性和易轉(zhuǎn)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(yīng),并對產(chǎn)物進行了一系列高效轉(zhuǎn)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(dǎo)向的C(sp3)-H鍵發(fā)生酰胺化反應(yīng)。該反應(yīng)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(chǎn)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(zhuǎn)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(yīng)的機理有了進一步的了解。由于該類反應(yīng)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(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O621.251
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本文編號：1325149