关键词： 苯并二氢呋喃   邻亚甲醌   硫叶立德   [4+1]环加成   碱催化  

摘要： 发展了一种简便有效的通过邻甲亚醌与硫叶立德反应合成苯并二氢呋喃化合物的方法.在二氯甲烷中和二异丙基乙基胺存在下,反应能够在室温下1 h内完成,以良好至优秀的收率得到反式-2,3-二取代二氢苯并呋喃产物.反应能够扩大到克级规模,产物能够转化为潜在生物活性的苯并呋喃衍生物,并推测了可能的反应机理.

关键词： 电化学   环丙烷   硫叶立德   烯烃  

摘要： 环丙烷是一种重要的环状结构基序,广泛存在于多种天然产物、药物和作物保护剂。它作为最小的环烷烃,因其电子性质和环张力与其他环烷烃有较大差别,因此在合成策略及其转化上一直受到诸多关注。在众多制备环丙烷的策略和方法中,烯烃与硫叶立德的直接环丙烷化无疑是一条简单高效的途径,但由于电性匹配的原因,该种策略一直以来仅局限于缺电烯烃的转化。基于此,我们开发了一种简单烯烃与硫叶立德的电促环丙烷化反应策略。该策略从简单的苯乙烯类底物和硫叶立德出发,利用绿色清洁的电化学合成手段,一锅法实现了目标产物的合成,并且经过一系列条件优化,该反应体系可适用于末端烯烃以及非末端烯烃,并取得了良好结果,这为环丙烷的合成提供了一条全新的途径。

关键词： 叠氮化合物   异腈化合物   硫叶立德   过渡金属催化   可见光催化  

摘要： 含氮杂环是很多药物、材料、天然产物中的核心结构单元,并具有独特的药物活性、生物活性以及优异的光、电学性质。因此,从各种简单、易得的起始原料出发合成结构复杂、种类繁多的含氮杂环化合物一直是有机合成领域的研究热点。在此背景下,有机叠氮化合物,特别是叠氮基团和烯基基团具有共轭效应的α-烯基叠氮化合物,因展现出丰富多样的反应类型,一直在有机化学、生物化学以及材料化学等领域占据重要地位。正因如此,化学家们对α-烯基叠氮化合物的各种新型转换反应在不同含氮杂环化合物合成中的应用持续保持着浓厚兴趣。 本论文以发展有机叠氮化合物在合成含氮杂环中的应用为基础,以开发过渡金属催化或可见光诱导的α-烯基叠氮的多种新型环合反应为核心,重点研究了过渡金属催化下有机叠氮化合物与异腈化合物的偶联环化反应以及在可见光催化下不同新型自由基前体与α-烯基叠氮化合物的自由基加成-环化反应。具体研究内容如下: 1.在铑/铜协同催化下,成功实现了邻烯基芳基异腈化合物和α-烯基叠氮化合物的偶联-环化反应。该反应以二者偶联生成的乙烯基碳二亚胺为活性中间体,通过其进行连续的分子内[4+2]环加成以及氧化芳构化历程,实现了α-咔啉类化合物的制备。该方法简洁高效,一步构建了两个芳香环、两个C-C键和一个C-N键,提供了从链状化合物一步构建α-咔啉化合物的新方法。 2.开发了一种铑催化下异腈化合物与2-叠氮苯氧基丙烯酸酯的偶联-环化反应。该方法利用二者偶联原位生成的碳二亚胺为关键中间体,当使用DBU作为亲核试剂时,反应经过连续的分子内氮杂迈克尔加成以及分子内开环再成环历程,实现了烯基从氧原子到氮原子的迁移,制备了一系列N-(3-取代苯并[d]噁唑-2（3H）-亚基)胺类化合物。此外,当使用水作为亲核试剂时,碳二亚胺经过连续的水解/分子内氮杂迈克尔加成/质子化过程,合成了多种二氢苯并[d]噁唑及其衍生物。该方法具有原料易得、底物适用范围广、反应条件温和以及收率高等特点,为这种以异腈和有机叠氮化合物偶联生成碳二亚胺为关键中间体的多种转化反应在构建其他重要含氮杂环化合物中的应用提供了新思路。 3.开发了一种可见光诱导的烯烃与α-烯基叠氮的[3+2]环化反应。实验结果表明,在蓝光LED的照射下,烯胺酮、S,N/S-缩烯酮等多种极化烯烃均可被氧化产生自由基阳离子,而生成的自由基阳离子可以与α-烯基叠氮发生连续的偶联环化反应,实现了多官能团化吡咯的制备。该方法不仅为合成多取代吡咯提供了一种简单有效的新途径,而且为极化烯烃作为烯基自由基阳离子前体在合成其它重要化合物中的应用奠定了基础。 4.在可见光诱导下,首次完成全氟烷基取代的亚胺酰基硫叶立德向α-亚胺碳自由基的转化。通过利用这一现场生成的α-亚胺碳自由基与α-烯基叠氮进行连续的偶联和环化反应,成功制备了全氟烷基取代的1-吡咯啉化合物。在此基础上,以Ag Sb F6为催化剂,成功实现了多氟烷基取代的亚胺酰基硫叶立德与（Z）-2-叠氮-3-苯基丙烯酸的[3+2]环化反应,合成了常规方法难以制备的多氟烷基取代的2H-吡咯化合物。该系列研究成果不仅为构建含有季碳中心的1-吡咯啉和2H-吡咯衍生物提供了新策略,同时也为亚胺酰基硫叶立德向α-亚胺碳自由基的转化反应在有机合成中的应用提供了重要的理论基础。

关键词： 双酰基硫叶立德   二甲基亚砜   制备   酰基氧原子   碳阴离子   亲核性  

摘要： 硫叶立德作为两性离子化合物,碳阴离子具有较强的亲核性,在有机合成中常作为单碳砌块与不饱和双键构建三元小环化合物。由于酰基对碳阴离子的稳定作用,单酰基硫叶立德具有良好的稳定性和多样的反应活性,它既可以作为卡宾前体,其碳阴离子和酰基氧原子也可以作为亲核位点参与有机反应。通常,其硫醚/亚砜片段溢出反应体系,未得到充分利用。由于两个酰基对碳阴离子的稳定作用,双酰基硫叶立德活性相对低,对其反应性质研究较少。本论文围绕双酰基硫叶立德的制备、酰基氧原子和碳阴离子的亲核反应性以及硫醚片段的再利用展开研究。 (1)基于缺电子炔烃的亲电性,发展了炔基砜与二甲基亚砜的两类双官能团化反应。在油浴加热条件下,二甲基亚砜与炔基砜经迈克尔加成和4e电开环过程,以完全的原子利用率快速高效地合成了一系列双酰基硫叶立德。在微波加热下,二甲基亚砜分解产生的自由基诱导双酰基硫叶立德进一步脱除硫原子上的甲基,得到了一系列α-甲硫基-β-羰基砜。这两类反应巧妙地使用二甲基亚砜作为廉价的溶剂与试剂,通过对加热方式以及温度的控制,选择性地得到了双酰基硫叶立德和α-甲硫基-β-羰基砜。 (2)开发了双酰基硫叶立德酰基氧原子参与的脱氧环化反应,三氟甲磺酸酐和2-氯吡啶作为活化试剂接力活化双酰基硫叶立德酰基氧原子,得到了一系列2-烃硫基苯并[b]噻吩1,1-二氧化物,开发了非基于内炔烃的环合反应合成苯并[b]噻吩1,1-二氧化物的新策略。在该过程中,三氟甲磺酸酐先行活化酰基氧原子得到三氟甲磺酸烯醇酯中间体,2-氯吡啶通过加成消除接力活化得到吡啶鎓中间体,该吡啶鎓中间体经原位(ipso)选择性芳香亲电加成、1,2-磺酰基迁移和芳构化过程得到最终产物。致钝的砜基决定了原位(ipso)亲电加成选择性,砜基迁移控制了区域选择性。克级实验和产物转换显示了该反应潜在的应用价值,一些2-甲硫基和2-甲磺酰基苯并[b]噻吩1,1-二氧化物在固态及其溶液中显示出荧光性质。 (3)开发了双酰基硫叶立德酰基氧原子参与的亲核吡啶化反应,Mukaiyama试剂(碘化2-氯-1-甲基吡啶盐)首次被开发用作新型吡啶源,合成了一系列吡啶氧基和甲硫基衍生的烯基砜化合物。此外,溴原子和碘原子也可作为离去基团及亲核试剂促进反应进行,实验结果表明,碘化1-甲基-2-氯吡啶盐>碘化1-甲基-2-溴吡啶盐>碘化1-甲基-2-碘吡啶盐。吡啶鎓和卤原子通过吸电子诱导效应有效地增强了酰基氧原子表达亲核性;氧原子的吸电子效应有效地减弱了氮原子亲核性,为卤离子对N-甲基的取代提供了便利。反应无需金属催化剂,可以成功进行克级反应以及修饰樟脑磺酸。另外,该反应成功拓展至α-酰基-α-氰基硫叶立德以及α,α-环状双碳酰基硫叶立德。 (4)开发了双酰基硫叶立德碳阴离子参与的两类脱甲基卤代反应,硫酰氯和选择性氟试剂作为卤源,直接构建季碳中心,以高产率得到了两类α-卤代-α-甲硫基-β-羰基砜。亲电氯代反应是试剂控制的反应,硫酰氯作氯源,经简单的离子机理选择性地得到含氯季碳中心的产物,有效地避免了氯代烯烃副产物的生成。氟代反应是溶剂控制的反应,选择性氟试剂作为自由基引发剂、单电子氧化剂和氟自由基源,在1,2-二氯乙烷中稳定地得到含氟季碳中心的产物。两类脱甲基卤代反应具有条件温和、底物适用性广和无需金属催化剂等优点。此外,氯代产物可作为中性条件下的酰化试剂,选择性酰化小位阻的烷基胺。 (5)基于二甲基亚砜的氧化性质,在类Kornblum氧化的条件下开发了苄卤、三溴化苯基三甲基铵和二甲基亚砜直接制备苄基甲基亚砜的新反应。在该过程中,苄卤与原位生成的二甲硫醚反应得到苄基甲基硫醚,三溴化苯基三甲基铵作氧化剂,二甲基亚砜提供氧源,共同将硫醚氧化为亚砜。该反应底物范围广,提供了一种直接且操作简单的苄基甲基亚砜合成方法,该方法不会产生传统氧化剂过度氧化的产物砜,成功地将在Kornblum氧化反应中作为氧源的DMSO转化为作为S(O)Me源。实验结果表明,与Kornblum氧化反应中的底物活性顺序相反,该反应活性为苄氯>苄溴>对甲苯磺酸苄酯。

关键词： 不对称催化   催化剂失活   孤对电子   硫叶立德   配位作用   对映选择性   过渡金属催化   药物分子  

摘要： 过渡金属催化的Doyle-Kirmse反应是一种高效构建碳-硫键和碳-碳键的方法,广泛应用在天然产物和药物分子的合成中.虽然对该反应的研究取得了较大进展,但目前关于其不对称催化的研究仍然相对较少.主要的科学难点有:(1)反应过程需通过手性金属卡宾络合物来精准区分硫原子上的孤对电子,从而调控硫叶立德中间体的手性硫中心;(2)反应可能经历游离的硫叶立德中间体,同时游离硫叶立德中间体的手性硫中心外消旋化也会导致产物对映选择性降低;(3)硫化物与过渡金属催化剂有较强的配位作用,易致使催化剂失活.

关键词： 2-芳基-2H-吲唑   硫叶立德   铑催化   环化  

摘要： 报道了铑(Ⅲ)催化2-芳基-2H-吲唑与硫叶立德的C—H键活化/环化反应,有效地合成了6-芳基吲唑并[2,3-a]喹啉及其衍生物.该反应效率高,官能团兼容性好,避免了外置氧化剂,并且副产物仅为二甲基亚砜(DMSO)和水.此外放大反应证明了该方式在工业上应用的可行性.

关键词： 苯并三氮唑   硫叶立德   环加成   1,2,4,-苯并三嗪  

摘要： 含氮杂环化合物广泛存在于抗生素、杀菌剂、抗肿瘤试剂等具有生物活性的大分子中。其中,1,2,4-三嗪类化合物表现出许多有趣的生物、医学、电子和光学特性。特别是在苯并融合类化合物中,1,2,4-苯并三嗪骨架已在材料科学和药理学中被发现。开发能够从廉价且易于获得的起始原料快速且有效地构建1,2,4-苯并三嗪的新策略在当前仍然具有重要意义。本文不使用任何过渡金属催化剂,采用苯并三氮唑与硫叶立德或溴化物的环加成反应均实现了1,2,4-苯并三嗪杂环化合物的高效、绿色的合成。主要的研究成果将分三章进行叙述。第一章主要对氮上被各种吸电子基团取代的1,2,3-苯并三氮唑底物的相关研究工作做了简要的概括,可分为其开环(未脱氮气)反应和开环后的脱氮功能化反应两大类。第二章主要研究了在碱的促进下Tf取代的苯并三氮唑和各种单偶极子硫叶立德经[5+1]环加成-芳构化反应合成1,2,4-苯并三嗪化合物。在最优条件下,对各种不同的底物进行了考察,以中等到良好的产率实现了许多1,2,4-苯并三嗪杂环化合物的合成。并对可能的反应机理进行了一定的研究。该方法不需要任何金属催化剂,且操作简便,条件温和。第三章主要探索了在碱的促进下Tf取代的苯并三氮唑和α-溴代苯乙酮经[5+1]环加成-芳构化反应,实现了多种1,2,4-苯并三嗪化合物的合成;在碱的作用下Tf取代的苯并三氮唑与溴乙酸乙酯以及其他类型的溴化物实现了Tf取代产物的构建。该方法同样具有绿色高效、操作简便、条件温和的优点。