本文關(guān)鍵詞： 吲哚 馬來酰亞胺 Michael加成 氧化Heck反應(yīng) 胺化 鹵胺化 偶氮苯　出處：《東華大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：馬來酰亞胺類化合物作為有機(jī)合成中一種重要的小分子合成子,在天然產(chǎn)物、材料、生物醫(yī)藥等方面有著廣泛的應(yīng)用。特別是吲哚馬來酰亞胺類化合物,由于其結(jié)構(gòu)的新穎性,表現(xiàn)出廣泛的生物活性以及熒光性能。本文圍繞馬來酰亞胺類化合物進(jìn)行反應(yīng)活性的研究以及有關(guān)吲哚馬來酰亞胺類衍生物的合成研究。全文主要工作共分為六章:第1章:對(duì)吲哚吡咯咔唑烷酮類和吲哚馬來酰亞胺類等天然生物堿的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)修飾和應(yīng)用等進(jìn)行了綜述。同時(shí)總結(jié)了文獻(xiàn)中報(bào)道的有關(guān)吲哚馬來酰亞胺類化合物的合成方法,以及我們課題組在這方面的工作進(jìn)展。通過對(duì)馬來酰亞胺類化合物的結(jié)構(gòu)分析可知其分子中存在不飽和的酰亞胺鍵和缺電子的碳碳雙鍵等基團(tuán),能發(fā)生Michael加成反應(yīng)、Diles-Alder環(huán)加成反應(yīng)等,在此基礎(chǔ)上,圍繞馬來酰亞胺類化合物進(jìn)行Michael加成和氧化胺化等反應(yīng)研究,以期構(gòu)建吲哚馬來酰亞胺類衍生物,發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單、有效的合成方法。第2章:研究了Lewis酸催化馬來酰亞胺類化合物與吲哚、吡咯、芳烴等的Michael加成反應(yīng)。通過條件優(yōu)化,篩選出了高效催化馬來酰亞胺類化合物與吲哚、吡咯等的Michael加成反應(yīng)的Lewis酸催化劑,如ZnCl2、ZnBr2、AlCl3、BF3.Et2O等。制備了一系列3-(吲哚-3)-琥珀酰亞胺類化合物、3-(吡咯-2)-琥珀酰亞胺類化合物以及3-苯基琥珀酰亞胺類化合物等。通過X-單晶衍射分析確定了吲哚、吡咯與馬來酰亞胺加成時(shí)分別得到吲哚3位取代產(chǎn)物和吡咯2位取代產(chǎn)物。其中3-(吲哚-3)-琥珀酰亞胺類化合物的制備,適用范圍廣泛,產(chǎn)率在82%~95%之間,并成功的應(yīng)用于單吲哚馬來酰亞胺與雙吲哚馬來酰亞胺的合成之中。該方法可用來制備對(duì)稱的以及非對(duì)稱的雙吲哚馬來酰亞胺類化合物,制備中所涉及的原料吲哚和馬來酰亞胺分子中NH結(jié)構(gòu)的存在不影響反應(yīng)的進(jìn)行,不需要進(jìn)一步的保護(hù)。第3章:研究了BF3.Et2O催化馬來酰亞胺類化合物與雜原子親核試劑的雜Michael加成反應(yīng)(C-O、C-S、C-N等的構(gòu)建)。有意思的是,通過研究發(fā)現(xiàn),由于參與反應(yīng)雜原子的不同,與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生加成的方式也不同:其中,脂肪醇與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生1,2-氧雜Michael加成反應(yīng),馬來酰亞胺類化合物中酰亞胺鍵斷開,生成開環(huán)的富馬來酸酯類衍生物,產(chǎn)率在45%~92%之間;硫醇、氮唑、磺酰胺類化合物分別與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生1,4-硫雜和1,4-氮雜michael加成反應(yīng),生成3-巰基取代的琥珀酰亞胺類化合物和3-胺基取代的琥珀酰亞胺類化合物,產(chǎn)率分別在77%~96%和34%~90%之間。其中,5-苯基四氮唑在bf3.et2o催化下與馬來酰亞胺類化合物進(jìn)行氮雜michael加成的反應(yīng)得到的產(chǎn)物發(fā)生了重排,我們通過x-單晶射線分析確定了重排產(chǎn)物的最終結(jié)構(gòu)。第4章:研究了pd(ii)催化吲哚類化合物與馬來酰亞胺類化合物的氧化heck反應(yīng)。通過對(duì)氧化heck反應(yīng)機(jī)理的研究,我們發(fā)展了一種由吲哚類化合物和馬來酰亞胺類化合物為原料,經(jīng)由兩次連續(xù)性的氧化heck反應(yīng)以及熱環(huán)合反應(yīng),制備一種結(jié)構(gòu)新穎的5h-吲哚[3,2-a]吡咯[3,4-c]咔唑-6,8(7h,13h)-二酮類化合物的新方法,收率在55%~85%之間。而且,當(dāng)吲哚2-位被取代時(shí),利用氧化heck反應(yīng),與馬來酰亞胺類化合物能夠高效的合成相應(yīng)的單吲哚馬來酰亞胺類化合物,收率在77%~88%之間。此外,利用氧化heck反應(yīng),還能夠高效的合成相應(yīng)的雙吲哚馬來酰亞胺類化合物、以及二吡咯咔唑四酮類化合物等。pd(ii)催化的氧化heck反應(yīng)為吲哚馬來酰亞胺類衍生物的結(jié)構(gòu)修飾和改造提供了一種高效、實(shí)用的方法。第5章:研究了馬來酰亞胺類化合物的氧化胺化和氧化鹵胺化反應(yīng)。發(fā)展了一種制備3-胺基馬來酰亞胺類化合物、3-芳基-4-胺基馬來酰亞胺類化合物等的簡(jiǎn)潔、高效、實(shí)用的合成方法。采用0.2mol%cu(oac)2與0.2mol%ag2co3作為共同催化劑,氯苯作為反應(yīng)溶劑,在120℃的環(huán)境下敞口加熱,收率在21%~95%之間。同時(shí),討論了馬來酰亞胺類化合物在共同催化劑作用下氧化胺化的機(jī)理。此外,還發(fā)展了一種3-鹵取代-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的制備方法。包括3-氯-4-胺基馬來酰亞胺類化合物、3-溴-4-胺基馬來酰亞胺類化合物以及3-碘-4-胺基馬來酰亞胺類化合物。此方法合成路線短、操作簡(jiǎn)單。其中3-氯-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的制備適用范圍廣,產(chǎn)率在62%~92%之間,為馬來酰亞胺類化合物的結(jié)構(gòu)修飾和改造,提供了一種新穎的合成子。而3-溴-4-胺基馬來酰亞胺類化合物以及3-碘-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)底物的適用性低。第6章:第5章中,我們?cè)谘芯坑嘘P(guān)芳胺類化合物與馬來酰亞胺類化合物的氧化胺化的反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)產(chǎn)率低,副反應(yīng)較多。通過對(duì)副產(chǎn)物的分離以及深入研究,發(fā)展了一種芳胺類化合物自身氧化脫氫偶聯(lián)制備偶氮苯類化合物的方法。實(shí)驗(yàn)中,采用2個(gè)當(dāng)量的ag2co3作為氧化劑,2個(gè)當(dāng)量的叔丁醇鉀作為添加劑,快速、高效的制備了一系列偶氮苯類化合物,收率在36%~92%之間,并對(duì)芳胺類化合物氧化脫氫偶聯(lián)的機(jī)理進(jìn)行了探討。同時(shí),通過找出芳胺類化合物自身氧化脫氫偶聯(lián)的原因,對(duì)芳胺與馬來酰亞胺類化合物氧化胺化的方法進(jìn)行改進(jìn),即采用醋酸作為反應(yīng)溶劑,二價(jià)銅鹽作為氧化劑,可以抑制芳胺的自身氧化脫氫偶聯(lián),得到3-芳胺基取代的馬來酰亞胺類化合物,擴(kuò)展了馬來酰亞胺氧化胺化的底物適用范圍。全文中,我們共成功的合成了133個(gè)化合物,其中有69個(gè)化合物為新化合物,未見文獻(xiàn)報(bào)道。我們通過測(cè)定熔點(diǎn)、紅外光譜、核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、低分辨質(zhì)譜、高分辨質(zhì)譜、X-射線單晶衍射等數(shù)據(jù)對(duì)合成的化合物進(jìn)行了表征。
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【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O626
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本文編號(hào)：1483081