本文關(guān)鍵詞：可見(jiàn)光誘導(dǎo)的胺氧化反應(yīng)研究　出處：《華中師范大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：在過(guò)去的幾年中,可見(jiàn)光誘導(dǎo)的光氧化還原催化作為一種新型綠色的催化策略已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成之中。本論文詳細(xì)綜述了該領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,并圍繞可見(jiàn)光催化的胺氧化反應(yīng)開(kāi)展了相關(guān)研究工作。具體研究?jī)?nèi)容如下：首先,我們從天然氨基酸出發(fā)合成了一種手性二胺類(lèi)底物,并將其應(yīng)用到可見(jiàn)光光氧化還原催化的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)之中,高產(chǎn)率高非對(duì)映選擇性得到了一系列四氫咪唑衍生物(up to 94% yield, 19:1 dr)。在研究反應(yīng)時(shí)我們發(fā)現(xiàn),四氫咪唑衍產(chǎn)物會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng)而發(fā)生異構(gòu)化現(xiàn)象,從反式構(gòu)型逐漸轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)上更加穩(wěn)定的順式構(gòu)型產(chǎn)物�；诳刂茖�(shí)驗(yàn)的結(jié)果我們提出了兩種可能的異構(gòu)化途徑。與此同時(shí),我們還將上述可見(jiàn)光誘導(dǎo)的胺分子內(nèi)氧化官能化反應(yīng)作了進(jìn)一步拓展,成功實(shí)現(xiàn)了異喹啉[2,1-a][3,1]VA嗪和異喹啉[2,1-α]嘧啶兩類(lèi)稠雜環(huán)化合物的光化學(xué)合成。該反應(yīng)可以使用空氣中的氧氣作為最終氧化劑。通過(guò)對(duì)反應(yīng)參數(shù)的詳細(xì)篩選,我們得到了最優(yōu)的反應(yīng)條件,并考察了底物的電子效應(yīng)和位阻效應(yīng)對(duì)反應(yīng)效率的影響。我們還發(fā)現(xiàn),當(dāng)將反應(yīng)規(guī)模放大到克級(jí)和使用廉價(jià)易得的有機(jī)染料作為光敏劑時(shí),反應(yīng)都能順利高效的進(jìn)行。另外,我們實(shí)現(xiàn)了缺電子胺類(lèi)底物1-吖丙因的光催化氧化開(kāi)環(huán)反應(yīng),通過(guò)和活化炔烴的形式上[3+2]環(huán)加成反應(yīng)高效高選擇性的合成了一系列多取代吡咯化合物。該反應(yīng)使用的是激發(fā)態(tài)具有強(qiáng)氧化性的有機(jī)染料作為光催化劑,為吡咯的無(wú)金屬合成提供了一條新型有效的途徑。而且我們利用所發(fā)展的方法學(xué)作為關(guān)鍵步驟成功實(shí)現(xiàn)了羥甲基戊二酰輔酶A (HMG-CoA)還原酶抑制劑的合成。我們還首次將光催化的電子轉(zhuǎn)移途徑和能量轉(zhuǎn)移途徑相結(jié)合,從烯基疊氮化合物出發(fā)直接實(shí)現(xiàn)了吡咯化合物的光化學(xué)合成。最后根據(jù)熒光淬滅實(shí)驗(yàn)和開(kāi)-關(guān)燈控制實(shí)驗(yàn)以及文獻(xiàn)報(bào)道提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。在上述胺氧化反應(yīng)的工作基礎(chǔ)上,我們使用化學(xué)計(jì)量的漢斯酯作還原淬滅劑和氫源,通過(guò)可見(jiàn)光催化循環(huán)中的還原淬滅途徑實(shí)現(xiàn)了Ts保護(hù)酰胺的光催化脫保護(hù)反應(yīng)。與傳統(tǒng)的去對(duì)甲苯磺酰基保護(hù)的反應(yīng)相比,該可見(jiàn)光誘導(dǎo)的N-S鍵斷裂過(guò)程反應(yīng)條件溫和(室溫反應(yīng)、可見(jiàn)光照射),底物范圍寬廣,而且各種敏感性的官能團(tuán)在反應(yīng)中都能很好的兼容。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)該脫保護(hù)過(guò)程對(duì)底物中存在的于性中心沒(méi)有影響且化學(xué)選擇性好。最后我們通過(guò)克級(jí)規(guī)模反應(yīng)和太陽(yáng)光直接照射反應(yīng)探討了該反應(yīng)的有用性,并根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道提出了可能的反應(yīng)機(jī)理。此外,我們同樣利用還原淬滅機(jī)理實(shí)現(xiàn)了可見(jiàn)光催化的β-羰基砜類(lèi)化合物C-S鍵的還原斷裂反應(yīng)。通過(guò)合理的選擇還原淬滅劑和堿性添加劑,該方法學(xué)可以被有效應(yīng)用于一系列1,4-二酮類(lèi)化合物的光化學(xué)合成中。在反應(yīng)條件的優(yōu)化中我們發(fā)現(xiàn)三乙胺為最好的還原淬滅劑,而K2C03的加入可以大大提高反應(yīng)效率。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,我們還將產(chǎn)物進(jìn)行了衍生化,順利的將其轉(zhuǎn)換為吡咯、呋喃和噻吩等重要雜環(huán)化合物。最后,我們根據(jù)機(jī)理實(shí)驗(yàn)結(jié)果(自由基捕獲實(shí)驗(yàn)、開(kāi)/關(guān)燈實(shí)驗(yàn)、循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)、DFT計(jì)算和GC-MS實(shí)驗(yàn))提出了反應(yīng)的可能機(jī)理。我們還首次將金屬鈀和可見(jiàn)光光氧化還原催化結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)了胺α-位烯丙基化反應(yīng)。這一共催化反應(yīng),在沒(méi)有加入額外金屬還原劑的情況下即可將π-烯丙基鈀絡(luò)合物催化量的轉(zhuǎn)化為烯烯丙基自山基中問(wèn)體。在最優(yōu)的反應(yīng)條件下,多種取代四氫異喹啉衍生的三級(jí)胺,氨基酸衍生的二級(jí)胺都可以有效參與反應(yīng),以中等到較好的收率得到α-烯丙基化反應(yīng)產(chǎn)物(27 examples, up to 84% yield)。同時(shí)我們還將方法學(xué)作為關(guān)鍵步驟應(yīng)用到原小檗堿家族成員Ⅶ-22的形式上全合成之中。并通過(guò)自由基捕獲實(shí)驗(yàn),EPR實(shí)驗(yàn)證明了反應(yīng)體系中烯丙基自由基和α-氨基白由基的存在。最后,我們通過(guò)將金屬鎳和可見(jiàn)光光氧化還原催化相結(jié)合,發(fā)展了一種溫和有效的共催化C-P鍵形成反應(yīng)。該方法學(xué)不僅反應(yīng)條件溫和、收率高,而且還表現(xiàn)出了很好的官能團(tuán)兼容性。除簡(jiǎn)單的芳基碘化物以外,雜芳基碘化物也可以高效的參與反應(yīng)過(guò)程。最后我們根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道提出了可能的反應(yīng)機(jī)理來(lái)解釋C-P鍵的形成過(guò)程。值得一提的是,這也是首例金屬鎳和光氧化還原共催化的碳雜鍵構(gòu)建反應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O621.251
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本文編號(hào)：1333814