关键词： 可见光活化   吲哚   能量传递   C-H官能化   叠氮化合物   串联反应   重氮化合物   空气氧化   硫叶立德  

摘要： 随着当今世界对新能源的不断追求,可见光的利用已经越来越受到社会上各行各业的广泛关注。而在化学合成领域,随着催化化学的深入发展,可见光催化正以蓬勃发展的态势引起了合成化学家的密切关注。国内外很多小组都在可见光催化方面作出了杰出的贡献,可见光催化逐渐成为了合成化学家的研究工具,在各种各样的合成转化之中起到了举足轻重的作用。本论文主要立足于可见光催化的最新研究进展,并围绕可见光诱导的吲哚衍生物的光催化合成展开研究。首先,基于叠氮化合物在光照下容易形成乃春中间体这一性质,我们设计并合成了苯乙烯基叠氮类化合物。利用可见光诱导的能量传递策略,在非常温和的条件下仅仅只用0.5 mo1%的Ru(bpy)3Cl2.6H2O作为光催化剂便完成了苯乙烯基叠氮类化合物的分子内关环C-H官能化反应。我们所设计的反应操作简单,且有比较广的底物适用范围。并以高达99%的分离收率得到了一系列2-取代吲哚类化合物。该反应还可以扩大到克级规模,同时在以太阳光作为光源时反应的效率没有受到明显影响。我们还基于循环伏安以及控制实验提出了可能的反应机理。其次,基于光诱导的能量传递策略,我们还设计了一类重氮类化合物,并且利用能量传递过程实现了这类化合物的关环C-H官能化反应合成了一系列3-酯基氧化吲哚衍生物,然后在相同的催化剂催化作用下发展了一锅串联的光催化空气氧化反应,构建了一系列3-取代氧化吲哚衍生物。该串联反应通过能量传递和单电子传递两个独立的反应过程分别进行,并且在温和的反应条件下以高达86%的收率合成了一系列具有潜在生物活性的3-酯基-3-羟基-2-氧化吲哚衍生物。我们同时还通过循环伏安数据,理论计算和控制实验分别研究了该串联反应中两个催化过程的机理,最后推测了反应可能经历的历程。最后,基于之前可见光催化合成吲哚衍生物方面的工作,以及我们小组之前在硫叶立德方面的研究基础,我们设计并合成了一类含有双吸电子基的稳定硫叶立德,并且研究了这些底物在光催化条件下的合成转化。这也是首例关于这类硫叶立德在非常温和的反应条件下利用可见光催化策略的合成转化。反应成功的关键在于硫叶立德与光催化剂之间发生的单电子传递,而我们利用循环伏安测定底物的氧化还原电位数据与光催化剂的数据对比,结果显示这一过程是热力学允许的。最终,我们利用这一策略以较广的底物适用范围以高达82%收率高效合成了一类具有潜在生物活性的氧化吲哚衍生物。

关键词： 不对称催化   硫叶立德   不对称环氧化反应   不对称烯丙基烷基化反应   氧化吲哚   螺环氧化吲哚  

摘要： 氧化吲哚片段广泛存在于许多天然产物及药物分子结构中,并且该类化合物大多具有良好的生理和药理活性,因吸引了有机化学工作者的研究兴趣。近年来,手性氧化吲哚类化合物的合成已经成为有机化学家们研究的热点之一。本文基于底物不对称诱导(手性硫叶立德)及不对称共催化(钯催化/不对称H键催化)策略,合成了手性螺氧化吲哚及3,3-二取代氧化吲哚类化合物。在第一部分中,我们首先介绍了手性的概念,并对合成手性化合物的策略进行了系统地总结。随后,我们阐述了手性螺氧化吲哚及3,3-二取代氧化吲哚类化合物的重要性,还对该类化合物的不对称合成方法进行了综述。在第二部分中,我们发展了手性硫叶立德与靛红3-位羰基的[2+1]环加成策略,高效合成了一系列手性氧化吲哚螺环氧丙烷类化合物。该不对称反应表现出了宽广的底物适用范围,并都可以给出较高的收率和立体选择性,最高可达到99%的收率,>95:5的非对映选择性和93%的对映选择性。其中手性硫叶立德可以由樟脑衍生的硫盐简单得到。值得说明的是,在反应完成后,手性硫醚可以以90%的收率从反应体系中回收得到。最后,我们通过x-单晶衍射技术确定了产物的绝对构型为(R,R),并且我们还提出了可能的立体反应模型来解释不对称诱导产生的原因。在第三部分中,我们成功地将不对称共催化模式应用到了 3,3-二取代氧化吲哚类化合物的对映选择性构建中。通过将钯催化与不对称H键催化相结合,我们首次实现了 3-芳基氧化吲哚的不对称烯丙基烷基化反应,高效、高对映选择性地合成了多种含3,3-位季碳中心的氧化吲哚类化合物,其对映选择性可高达92%。同时,基于产物绝对构型,实验结果及相关文献报道,我们提出了该反应的可能过渡态。

关键词： 硫叶立德   二甲基硫醚   替代物   戊唑醇   合成  

摘要： 硫叶立德是一种重要的环化试剂,在有机合成中占有重要的地位,比如在三唑类农药中,戊唑醇、粉唑醇、己唑醇、种菌唑、叶菌唑、丙硫菌唑、环丙菌唑、硅氟唑、灭菌唑等杀菌剂的合成中都需要用到硫叶立德。目前在工业生产中,普遍使用二甲基硫醚作为合成硫叶立德的原料,二甲硫醚是一种恶臭、沸点低、易挥发、饱和蒸汽压高的有毒物质,环境影响巨大,迫切需要寻找一种无臭、高沸点、不易挥发、低蒸汽压的硫醚来作为合成硫叶立德的原料,以从源头消除生产过程中的恶臭气味。本文选择一些难挥发的甲基硫醚替代二甲基硫醚来合成硫叶立德,然后用于3-戊酮的环化反应,通过筛选发现正辛基甲基硫醚对3-戊酮的环反应效果较好,经优化,产物2-乙基-1,2-环丁烷的收率达到92.5%。进一步将其应用到其他醛(酮)的环化反应中,产物收率都达到60%以上,表明正辛基甲基硫醚是一种普适性好、适用范围广的硫醚,是一种良好的二甲基硫醚替代物。在此基础上,将正辛基甲基硫醚应用到杀菌剂戊唑醇的中间体2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-(1,1-二甲基乙基)-环氧乙烷合成中。正辛基甲基硫醚先与硫酸二甲酯反应生成硫鎓盐,然后与1-(4-氯苯基)-4,4-二甲基-3-戊酮反应生成2-[2-(4-氯苯基)乙基]-2-(1,1-二甲基乙基)-环氧乙烷,经优化,收率达到90.5%。该方法操作过程气味很小。综上所述,用正辛基甲硫醚替代二甲基硫醚进行硫叶立德反应,可以消除反应过程的恶臭气味,具有工业化应用前景。

关键词： 联烯酯   叔胺(膦)   环化反应   硫叶立德   香豆素  

摘要： 杂环化合物在整个化学领域有着不可替代的地位,其数目已经占据已知有机化合物的一半以上。尤其是在天然产物中,由于其良好的生物活性,杂环化合物已经成为农药、医药等领域的重要组成部分。不仅如此,在材料化学、高分子化学等方面也都能找到杂环化合物的身影。与此同时,在有机化学中杂环化合物也广泛受到有机合成化学工作者的青睐,鉴于杂环化合物结构的多样性,广泛用于有机合成中间体以及有机催化剂、金属催化中心配体等等。伴随杂环化合物的深入研究,其合成方法也得到了长足的发展。本文以联烯类化合物和稳定硫叶立德为底物,合成得到了三种不同结构类型的杂环化合物。首先,鉴于联烯类化合物结构特性和反应多样性,尝试采用叔膦(叔胺)活化联烯酸酯与不饱和羰基化合物进行杂Diels-Alder反应。通常,联烯酸酯经叔膦(叔胺)活化,会有多个反应位点,可同时作为C2、C3合成子参与反应,作为C2合成子参与反应时又会有α、β或者β、γ位参与反应这样的区域选择性。本文选用1,4-烯二酮作为底物很幸运得到了结构单一的杂D-A环化反应产物—吡喃类化合物。其次,我们发展了稳定硫叶立德与香豆素亚胺衍生物的[4+1]环化反应。此方法具有反应时间短,操作简单条件温和等优点,利用此策略可以高效构建一系列吡咯并[3,4-c]香豆素类化合物。实验中发现,通过控制碱的用量,利用硫叶立德的前体硫盐同样可以一锅法达到理想的效果,优化了反应条件,简化了合成步骤。同时,基于以上工作,我们利用3-酰基香豆素衍生物作底物,得到了类环丙烷并香豆素化合物。实验过程中同样可以利用硫叶立德前体硫盐直接一锅法得到目标化合物。

关键词： 叶立德   三元环   不对称反应   手性  

摘要： 通过论述近年来手性硫叶立德在不对称环丙烷、环氧丙烷、氮杂环丙烷等三元化合物合成中的研究进展,提动了今后手性三元环不对称合成领域的研究方向。

关键词： 杂环化合物   串联反应   硫叶立德   2-取代吲哚化合物   2-取代吲哚啉   2-取代苯并二氢呋喃   可见光催化   C(sp2)-H官能化  

摘要： 杂环是极其重要的化合物,占已知的有机化合物的一半以上。杂环化合物通常被认为是天然产物、农用化学品以及各种具有治疗作用的药理试剂的重要组成部分,显示出良好的生物活性。一些杂环化合物在材料科学、超分子,聚合物化学和有机传感器等方面有着重要的应用。杂环化合物一直广受化学家们的青睐,由于他们在有机合成中广泛的用途,比如可以作为有机合成中间体,合成中的保护基,手性辅剂,有机催化剂,不对称金属催化的配体。因此,发展高效绿色的策略合成杂环化合物已经受到了相当大的关注。本文基于硫叶立德的性质和光催化策略在串联反应中的应用,高效构建了4个杂环化合物,详细内容如下：首先,我们发展了稳定硫叶立德与N-2'-氯甲基苯基-4-甲基苯磺酰胺的[4+1]环化/E1cb消除的串联反应。该反应具有操作简便,条件温和等优点。通过该策略,人们可以直接快速地合成一系列结构多样的吲哚化合物。更重要的是,硫叶立德前体-硫盐也能适用于该一锅反应中,从而简化了合成步骤,更加符合绿色化学的特点,具有广阔的应用前景。其次,基于上述工作,通过对反应过程的分析控制反应中碱的当量,成功的实现了硫叶立德与N-2’-氯甲基苯基-4-甲基苯磺酰胺的[4+1]串联环化反应来合成2-取代吲哚啉化合物,并使用(R)-BINO L衍生的手性硫醚引入到叶立德中作为反应的手性控制单元,实现了其不对称合成,产物对映体比例高达95.5：4.5。在反应完成之后,手性硫醚可以定量回收并重复使用。最后,我们通过单晶衍射确定了产物的绝对构型,并提出了反应可能的立体化学形成过程。此外,我们将上述[4+1]串联反应策略应用到了2-取代苯并二氢呋喃的合成。通过多氢键活化的方式,我们实现了稳定硫叶立德与原位产生的邻醌甲基化物的催化不对称反应,高效构建了一系列手性2-取代苯并二氢呋喃化合物,产率高达98%,对映选择性高达78%。最后,基于我们前期在有机催化的硫叶立德反应方面的工作,我们提出了反应过程中可能的活化模式。最后,我们还通过光催化策略实现了吲哚和四溴化碳在甲醇中的串联反应。该串联反应经过C(sp2)-H官能化和醇解的反应过程,为吲哚-2-甲酯或吲哚-3-甲酯的高效构建提供了一条有利的途径。在温和的反应条件下,无需预先引入保护基或者导向基团只需一步操作,便可以以较好的收率得到产物。通过吸收光谱的测定,荧光淬灭实验,开关灯间歇性实验等对反应机理进行了较为详细的研究。

关键词： 有机亲核催化   [4+2]环化反应   手性三级胺催化   联烯酮   4H-吡喃   硫叶立德   螺环丙烷  

摘要： 手性三级胺催化的联烯酮与缺电子烯烃的[4+2]环化反应,具有快速、高效、操作简单和环境友好的特点,是合成多取代的手性吡喃环衍生物的重要方法之一。手性三级胺催化剂可以由天然氨基酸和金鸡纳碱简便合成,这类催化剂价格低廉,对水和空气稳定,而且具有手性多样性。本论文基于三级胺亲核催化,探索了多官能团吡喃衍生物的不对称合成,主要包括以下三个部分：第一章：本章对有机亲核催化反应的研究进展进行了综述,主要总结了有机膦和有机胺亲核催化剂催化下联烯酸酯参与的反应。第二章：本章首先对三级胺催化联烯酸酯合成吡喃环衍生物的最新进展和联烯酮在亲核催化反应的研究进行了综述。然后详细介绍了金鸡纳碱衍生的手性三级胺催化剂催化联烯酮与β,γ-不饱和α-羰基丁内酰胺合成手性4H-吡喃衍生物的研究工作。以苯甲酰化的奎宁丁催化剂催化这一反应,可以实现4H-吡喃衍生物的高立体选择性合成。第三章：本章首先综述了环丙烷化合物合成的一般方法和过去几年硫叶立德在有机合成中的应用。然后详细介绍了以锍盐与β,γ-不饱和α-羰基丁内酰胺在温和的条件下合成5-氮杂螺[2,4]庚烷衍生物的研究。这一反应的底物适用范围广,并且有着很好的产率和立体选择性,为合成螺环丙烷类化合物提供了一种快速简洁的方法。

关键词： Domino反应   巴豆酸酯硫叶立德   苯环化   C3合成子   活泼双烯   有机合成  

摘要： Domino反应是现代有机合成的研究热点，它具有简洁，高效，经济等优点，这些优势已被广泛的应用于药物分子以及天然产物的合成之中。硫叶立德参与的Domino反应可以构筑多种类骨架化合物以及具有生物活性和药用价值化合物。尽管硫叶立德参与的Domino反应优点明显，引起化学家的极大关注，然而硫叶立德主要是作为一碳合成子参与到反应之中，作为二碳三碳合成子应用于Domino反应的研究并不多。所以研究硫叶立德作为多碳合成子参与的新的Domino反应具有重要应用价值和理论意义。\n 本论文第一部分首先详细综述了硫叶立德分别作为C1和C2以及C3合成子参与的Domino反应。在此基础上，我们选择由巴豆酸衍生的硫叶立德和活泼双烯的Domino反应作为研究内容，设计发展了巴豆酸酯硫叶立德作为C3合成子参与的新的Domino反应。\n 在第二部分，我们研究了巴豆酸衍生的硫叶立德和α、β-不饱和羰基化合物的Domino苯环化反应。经过仔细的条件筛选，我们发展了一种新的合成联苯类化合物的方法。该方法与常用的过渡金属催化的联苯类化合物的合成方法相比，具有条件温和，操作简便，底物范围广泛，介质为绿色的醇溶剂，此外该方法还可以避免使用贵金属，克服在合成中重金属残留不易除去的缺点。此外，通过调控合适的反应底物，该方法也可以用于合成过渡金属催化的Heck反应和Sonogashira反应类型的产物。这一反应可以放大量到克级规模，说明该反应可以用于大量制备联苯类化合物。我们还研究了产物的转化，由于该Domino苯环化反应生成的产物保留了原有苯环上的卤素取代基，因此，该苯环化策略可以和过渡金属催化的偶联反应相结来合成复杂的多苯环类化合物。该硫叶立德参与的Domino苯环化策略为构筑新的多联苯类化合物提供了高效平台，该反应为构筑多取代的多芳环类化合物提供了有效的合成方法，还成功实现了巴豆酸酯硫叶立德作为三碳合成子用于Domino反应，对设计新的叶立德作为C3合成子参与的Domino反应具有重要意义。\n 在第三部分，我们研究了巴豆酸酯类硫叶立德和双砜基取代的活泼烯烃的Domino反应。通过溶剂调控，选用甲醇作为溶剂，实现了单一合成多取代的双环[4.1.0]庚烯类产物的合成;选用氯仿作为溶剂，实现了高非对映选择性合成环戊烯类产物的。这一反应条件温和无需过渡金属催化，反应速度快，操作简单，后处理方便。该Domino策略为双环[4.1.0]庚烯类化合物的合成提供了一种方便有效的合成策略。

关键词： 金催化   重氮化合物   硫叶立德   [2,3]-σ重排反应   联烯化合物  

摘要： 近十几年来，金催化剂开始受到广泛关注，能够高效和高选择性地活化烯烃、炔烃以及联烯等进行多种类型的反应。金还能够催化重氮化合物生成叶立德，叶立德作为重要的活性中间体，能够有效地提供亲核中心，进攻被金活化的不饱和键进行重排或环化反应，构建新的碳-碳键或杂环的结构。在过渡金属催化叶立德的反应中，硫叶立德的反应较为广泛，其中[2,3]-σ重排反应是该领域的一类重要反应。联烯化合物是天然产物和药物分子中的中间体，具有重要的生理和药理活性，且在天然产物全合成中也有广泛的应用。本论文主要研究了利用金催化重氮化合物生成硫叶立德后，发生分子间的[2,3]-σ重排反应生成联烯化合物。 在本论文中，利用金催化重氮化合物生成活泼的金卡宾中间体，与炔丙基硫醚生成硫叶立德，进而发生[2,3]-σ重排反应生成相应的联烯化合物。从醛出发合成了炔丙基硫醚的底物，通过系统的条件优化，得出最佳条件是5mol%IPrAuCl/AgNTf2为催化剂，四当量的重氮化合物，甲苯为溶剂，氮气保护，在回流的温度下进行反应。我们还发现位阻比较大的NHC配体的金催化剂效果最好，高温且过量的重氮化合物有利于反应。底物上带有烷基链取代的硫化物产率最高，硫醚上的取代基对反应影响较大；在重氮化合物中，重氮乙酸乙酯和苯基重氮乙酸甲酯的效果最好。根据文献及实验结果，我们提出了硫叶立德是重要的中间体，然后经过[2,3]-σ重排反应得到目标产物。

关键词： 苯炔   螺吲哚酮环氧乙烷   硫叶立德   羟基叶立德   三组分反应  

摘要： 本论文主要介绍了螺-氧化吲哚环氧乙烷衍生物和α-羟基-β-氨基酸酯衍生物这两类化合物的合成。 第一部分,我们创立了一种通过一锅法合成螺吲哚酮环氧乙烷类化合物的方法。螺吲哚酮环氧乙烷类化合物被报道可用作抗惊厥药,利尿药,镇静剂,助眠药物。 我们通过邻(三甲基硅基)苯基三氟甲磺酸酯在CsF作用下形成活性苯炔中间体,利用硫醚捕获此活性中间体原位形成硫叶立德,与此同时硫叶立德又被靛红衍生物截获,以较好的收率得到相应的螺-氧化吲哚环氧乙烷类化合物。整个过程中存在两次活性中间的的捕捉过程,操作简单,条件温和,收率理想。 在第二部分,我们利用金属铑-锆共催化的策略,成功实现了亚胺捕捉羟基叶立德的不对称三组分反应,我们通过简单的实验操作,高对映选择性地合成a-羟基-p-氨基酸酯衍生物,将氨基酸的衍生物氨基乙醇引入到Mannich型三组分反应中。 另外,我们进一步研究了基于羟基叶立德捕捉的不对称多组分串联反应,得到含有一个季碳中心的吗啉酮结构。我们的研究丰富了有机化合物库,为筛选新药提供了便利。