关键词： 无金属   含氮杂环   亚硝酸叔丁酯   区域选择性   四氢呋喃化   自由基  

摘要： 对含氮杂环化合物合成方法的研究一直是有机合成领域的一个热点。然而,目前多数的合成方法往往依赖于过渡金属的参与来构建各种C-C键和C-N键。因此在绿色化学的背景下,广泛发展绿色、高效、无需金属参与的合成含氮杂环化合物的方法显得尤为必要。本文第一部分首先介绍了一种以亚硝酸叔丁酯为氮源,通过构筑氮氮键和氮硫键,合成一系列含氮杂环化合物的方法。其中包括1,2,3-苯并三嗪-4(3H)-酮,1,2,3-苯并噻二唑和[1,2,3]三氮唑[1,5-a]吡啶等化合物的合成。反应过程中无需金属参与、反应速率快、官能团兼容性好。然后在第四章中,我们利用2-硝基芳基三氮烯,在碳酸铯的参与下,实现了无金属催化选择性合成1-芳基苯并三氮唑。为1-芳基苯并三氮唑的合成提供了一条经济、绿色、高效的合成路径。我们在第二部分发展了一种亚硝酸叔丁酯参与的醇的四氢呋喃化反应。该方法体系简单,以四氢呋喃为溶剂、亚硝酸叔丁酯为唯一添加剂,便可以较高的产率得到产物。

关键词： 可见光促进   串联加成/环化反应   含氮杂环化合物   甲基化   二氟甲基化  

摘要： 含氮杂环化合物是一类重要的化合物,其中,3,3-二取代吲哚-2-酮和喹啉-2,4-二酮类化合物因其在天然产物、生物活性分子和候选药物中广泛存在,受到了合成化学家的极大关注。因此开展含氮杂环化合物的合成方法学研究,高效构建结构多样性的含氮杂环化合物库具有重要意义。可见光作为一种清洁可再生资源,可在温和条件下实现化学键的构建。可见光促进下,从N-芳基丙烯酰胺出发通过与不同的自由基发生串联加成/环化反应实现3,3-二取代吲哚-2-酮和喹啉-2,4-二酮类化合物的合成无疑是一种经济高效的合成策略。通过自由基前体的改变,可实现氟烷基、甲基、硝基、磺酰基等多种官能团向3,3-二取代吲哚-2-酮和喹啉-2,4-二酮骨架的引入。本论文从N-芳基丙烯酰胺出发,在可见光促进下,通过与二氟甲基自由基和甲基自由基发生串联加成/环化反应实现了二氟甲基化的和甲基化的3,3-二取代吲哚-2-酮和喹啉-2,4-二酮衍生物的高效合成,具有反应条件温和、底物普适性广等优势。此外,通过同位素标记实验、荧光淬灭实验、对照实验的开展对反应机理进行了初步探索,并提出了可能的反应机理。

关键词： 5,7-二溴吲哚   吲哚并喹喔啉   嘧啶并吲哚   苯甲醛  

摘要： 吲哚及其衍生物是一类重要的氮杂环类化合物,广泛存在于许多天然产物中,并且具有重要的生物活性及药理活性,一直是研究人员关注的热点,而且已经在医药、农药、光电化学、有机材料等领域具有广泛的应用。在众多的吲哚类衍生物中,溴取代的吲哚类化合物吸引了人们极大的研究兴趣。此类化合物不但是许多药物活性分子的重要组成部分,而且由于溴官能团的可衍生化,还可以作为重要的中间体进行设计合成结构更为复杂的吲哚类药物。因此,近些年来关于结构新颖的溴取代的吲哚类化合物的合成不断有文献报道。鉴于此,为了当前药物化学研究需要,本文设计合成的一系列结构新颖的含5,7-二溴吲哚结构的杂环类化合物,以期为今后吲哚类药物的研发提供重要的可选底物。本论文分为四个部分:第一部分,通过检索及阅读相关文献,对吲哚及其衍生物的活性、应用及近期研究进展做出简单的综述。第二部分,以5,7-二溴靛红1为原料进行N上烃基化,得到N取代的5,7-二溴靛红1a-1h。化合物1a-1h与邻苯二胺反应,以57.1-85.2%的较好收率得到7,9-二溴-6H-吲哚并[2,3-b]喹喔啉衍生物2a-2h,并对其进行了结构的验证以及一些抗菌活性的测试。第三部分,以5,7-二溴靛红1为原料,水合肼为还原剂,回流条件下反应得到5,7-二溴吲哚酮3,化合物3通过Vilsmerier-Haack反应甲酰化得到5,7-二溴-2-氯-1H-吲哚-3-甲醛4,对化合物4进行N上烃基化反应,分别得到1-烃基-5,7-二溴-2-氯-1H-吲哚-3-甲醛4a-4e,以4a-4e为底物与硝酸胍在KOH为碱,乙醇为溶剂的条件下回流反应,以66.0-73.2%的收率得到6,8-二溴-9H-嘧啶并[4,5-b]吲哚-2-胺类衍生物5a-5e并对其进行了结构的验证。第四部分,以5,7-二溴-1-甲基靛红1d为底物合成5,7-二溴-1-甲基吲哚-2-酮6,以5,7-二溴-1-甲基吲哚-2-酮6为原料,以哌啶作为碱,乙醇为溶剂的条件下,90℃回流,与苯甲醛及取代苯甲醛下进行反应,以72.4-88.2%的收率合成了(Z)-3-亚苄基-5,7-二溴-1-甲基吲哚-2-酮类化合物7a-7j,并对其进行了结构的验证以及一些抗菌活性的测试。

关键词： 含氮杂环化合物   多组分反应   Ugi反应   Wittig反应   van Leusen反应   Biginelli反应   Michael反应   三唑类杀菌剂   生物活性  

摘要： 含氮杂环化合物作为一类重要的杂环化合物,常被用于天然产物和药物分子的结构单元。且含氮杂环化合物易于进行结构修饰,可以引入各种官能化的基团,在有机合成、医药设计和新材料开发等方面具有广泛地应用。Ugi反应、Wittig反应、van Leusen反应、Biginelli等多组分反应具有很多优势,比如反应条件温和、操作简单易行、底物适用性优良、产物产率高,为含氮杂环化合物的合成提供了有力的工具。该论文利用上述反应分别与一些后修饰反应,比如说Michael反应,发生级联反应生成了多种含氮杂环化合物,并对这些合成的杂环化合物的性质进行了初步的探究。此外还利用Knoevenagel缩合/还原反应/铜催化偶联反应设计合成了三唑基苯并吡喃衍生物,且由于缩合反应存在Z/E式异构,通过Z式异构体的C-H活化/铜催化偶联反应意外得到了三唑并异喹啉衍生物,并均对其生物活性进行了探究,部分化合物表现出良好的生物活性。1.对多组分反应Ugi反应、Wittig反应、van Leusen反应、Biginelli反应、Michael反应以及三唑类杀菌剂的研究进展进行了简要地概述。2.以酯基叶立德异腈、醛、胺和硫代羧酸为原料,在一倍当量的三乙胺存在下发生连续的Ugi反应/Wittig反应可以以高收率得到18个三取代噻唑化合物Ⅱ-5,且均为新化合物。而且酯基叶立德异腈和硫代羧酸发生二组分反应,也可以以高收率得到19个二取代噻唑化合物Ⅱ-6,其中5个化合物为新化合物,另外14个化合物已被报道,并均对结构通过波谱分析进行了确认。该方法原料易得、反应条件温和以及产物产率高。然后作者又对所合成的化合物Ⅱ-5和Ⅱ-6又分别探究了杀菌、杀虫以及除草生物活性,结果表明化合物Ⅱ-5n和Ⅱ-6g在20 ppm浓度下对灰霉病原菌分别有90%和70%的抑菌活性。化合物Ⅱ-6e、Ⅱ-6g、Ⅱ-6h、Ⅱ-6i和Ⅱ-6m在100 ppm浓度下对蚕豆单胞锈病原菌的抑菌活性可高达90%、100%、72%、100%和77%。化合物Ⅱ-6q在32 ppm浓度下对早熟禾的除草活性为70%。3.以邻叠氮苯甲醛、胺和对甲苯磺酰基甲基异腈为原料,在碳酸钾存在的条件下以甲醇和DME(乙二醇二甲醚)为混合溶剂,发生van Leusen反应生成叠氮基咪唑化合物,然后再将叠氮基咪唑化合物与三苯基膦发生Staudinger反应生成膦亚胺,膦亚胺再与异氰酸酯发生aza-Wittig反应生成碳二亚胺,最后碳二亚胺在180℃条件下加热关环生成21个目标产物咪唑并喹啉衍生物Ⅲ-7,且均位新化合物,并通过波谱分析对结构进行了确认。对比其他合成方法,该方法原料易得、操作简便以及无需催化剂。作者对所合成的化合物Ⅲ-7又分别探究了杀菌、杀虫以及除草生物活性,结果表明化合物Ⅲ-7c以及Ⅲ-7r在50 ppm浓度下对桃蚜有80%的杀虫活性。4.以邻丙烯酸酯苯甲醛为原料,与胺、异腈在20%的磷酸催化下,发生Ugi三组分反应先生成中间产物,然后在碳酸钾存在下发生Michael加成反应,以高非对映选择性以及高产率合成了 13个多取代的异吲哚啉衍生物Ⅳ-5。同时也以邻丙烯酸酯苯甲醛为原料,通过发生连续的Ugi-TMSN3反应以及Michael加成反应,以高非对映选择性以及高产率合成了 10个四唑基异吲哚啉衍生物Ⅳ-8,均为新化合物。并通过单晶结构和波谱分析证明了最终所得结构与作者预期结构一致。作者对所合成的化合物Ⅳ-5和Ⅳ-8又分别探究了杀菌、杀虫以及除草生物活性,结果显示化合物Ⅳ-5h和Ⅳ-8b在2 ppm浓度下对腐霉病原菌分别有80%和70%的抑菌活性。化合物Ⅳ-5h在10 ppm浓度下对拟南芥有90%的除草活性。5.以邻丙烯酸酯苯甲醛为原料,与乙酰乙酸酯、脲(硫脲)先在乙醇作溶剂条件下在一倍当量的HCl催化下,发生Biginelli反应生成中间体嘧啶酮衍生物,然后再直接脱溶,换乙腈溶剂,加入1.1倍当量的碳酸铯发生Michael加成反应,在最优条件下以高非对映选择性以及高产率合成了 19个全新未报道的并环多取代嘧啶酮并异吲哚啉衍生物V-5。并通过单晶结构和波谱分析证明了最终所得结构与作者预期结构一致。作者对所合成的化合物V-5又分别探究了杀菌、杀虫以及除草生物活性,结果显示化合物Ⅴ-5h在20 ppm浓度下对基本培养的小麦壳针孢病原菌有90%的抑菌活性。6.以邻碘苯甲醛和α-唑基酮为原料,通过发生Knoevenagel缩合反应,生成Z/E式α,β-不饱和酮,然后再通过E式α,β-不饱和酮发生还原反应和铜催化偶联反应设计合成了 9个预期产物三唑基苯并吡喃衍生物Ⅵ-6。接着将Z式α,β-不饱和酮通过发生C-H键活化/铜催化偶联反应意外地合成了 10个三唑并异喹啉酮衍生物Ⅵ-7以及9个三唑并异喹啉醇衍生物Ⅵ-8,均为新化合物,并通过波谱分析对其

关键词： 自由基   可见光催化   铜催化   3-溴甲基-3,4-二氢异香豆素   喹啉   偕二胺衍生物  

摘要： 自由基是有机合成中的重要中间体,涉及自由基的反应具有条件温和、官能团耐受性好和产物收率高等优点,这使自由基反应成为了合成化学家必不可少的工具。本论文采用可见光催化产生溴自由基,其与烯烃加成/环化,实现了3-溴甲基-3,4-二氢异香豆素类化合物的构建;采用铜催化产生氮自由基阳离子,其被氧化为亚胺离子中间体后与烯胺发生氧化串联反应,同时实现喹啉和偕二胺衍生物的构建。发展了两种绿色环保和温和高效的构建杂环化合物的方法。可见光是太阳光的重要组成部分,是一种丰富、绿色和清洁的可持续能源。可见光催化反应利用可见光提供能量,通过单电子转移、能量转移或氢原子转移产生自由基活性中间体,这些中间体通过一系列的转化,可实现目标产物的构建。可见光催化反应可为一些条件苛刻、操作复杂和毒性高且危险性大的反应提供条件温和、绿色环保和操作简单且高效的替代方法。本论文第二章研究了在可见光催化下产生的溴自由基与2-烯丙基苯甲醛发生自由基加成和环化串联反应,实现3-溴甲基-3,4-二氢异香豆素类化合物的构建。3,4-二氢异香豆素环是许多天然产物和生物碱的基本骨架,这些化合物表现出多种生物活性,比如抗菌、抗癌、抗真菌和抗疟疾等。我们选择2-烯丙基苯甲醛和二溴丙二酸二乙酯作为模型反应的底物,通过对光催化剂的种类和用量、溶剂、光源、投料比、添加剂的种类和用量等条件进行优化,得到最优条件。在最优条件下,我们进行了底物扩展,以中等至高的收率获得一系列取代的3-溴甲基-3,4-二氢异香豆素类化合物。我们通过对照实验、开关灯实验、荧光淬灭实验、循环伏安法和自由基捕获实验对机理进行了研究,最后提出了涉及能量转移的机理。该章节的工作为3-溴甲基-3,4-二氢异香豆素类化合物的合成提供了一种条件温和和操作简单的方法。铜是一种高效的氧化还原剂,可通过单电子转移途径将自由基前体氧化或还原,从而生成自由基活性中间体,通过控制这些中间体进行进一步的转化,可实现复杂分子的合成。目前铜催化的自由基促进的反应已成功实现了C-C键、C-N键、C-O键、C-S键和C-P键等的构建。与其他过渡金属催化剂相比,铜催化剂具有温和、廉价、低毒和耐受性强等优点。因此,铜催化剂可以替代一些毒性大、价格高昂和危险性大的催化剂。本论文第三章研究了在三氟甲磺酸铜的催化作用下形成氮自由基阳离子,其被氧化为亚胺离子中间体后与烯胺发生氧化串联反应,同时实现喹啉和偕二胺衍生物的合成。喹啉骨架存在于许多具有生物活性的天然产物和合成药物中,这些化合物表现出多种活性,比如抗菌、抗癌、抗艾滋病毒、抗炎和抗结核病等。许多偕二胺衍生物具有生物活性,如作为HIV-1蛋白酶的抑制剂、抗菌剂和大肠杆菌抑制剂等。我们选择对甲苯基甘氨酸乙酯和N-(1-苯基乙烯基)乙酰胺作为模型反应的底物,通过对催化剂的种类和用量、溶剂、反应温度和投料比等条件进行优化,得到最优条件。在最优条件下,我们进行了底物扩展,以中等至高的收率获得了一系列取代的喹啉和偕二胺衍生物。我们通过对照实验对机理进行研究,提出了涉及亚胺离子中间体的机理。在该反应体系中,一种反应物的两个片段分别与由另一种反应物原位生成的同一中间体反应,同时生成两种有价值的产物,因此,该反应不仅高效,而且绿色环保。

关键词： 吡咯并[2,3-h]喹啉   1,2,4-三唑-3-酮   二氢吡咯   多组分反应   抗肿瘤活性  

摘要： 含氮杂环化合物是一类具有多种生物活性和功能的重要杂环化合物,在医药、农业、化工及材料等领域有着广泛应用。多组分反应是一种符合“绿色化学”理念的理想反应模式,具有操作简便、高效、可快速构建具有结构复杂性和多样性的化合物库、原子经济等优点,被广泛应用于有机和药物化学等领域。本论文以含五元氮杂环化合物的多组分反应合成及生物活性研究为研究方向,一方面研究了吡咯并[2,3-h]喹啉、1,2,4-三唑-3-酮类含五元氮杂环化合物的多组分反应合成方法;另一方面,还对本课题组前期发展的四组分反应产物二氢吡咯类化合物的抗肿瘤活性进行了研究。论文共分以下三部分内容。第一部分为吡咯并[2,3-h]喹啉类化合物的三组分反应合成研究。吡咯并[2,3-h]喹啉类化合物具有多种生物活性,但是现有的合成该类化合物的方法存在反应条件剧烈、步骤繁琐、产率低和底物适用范围窄等缺点。本论文发展了一种以丁炔二酸二酯、4-氨基吲哚、醛或靛红为原料,二甲基亚砜-水为溶剂的三组分反应,在无需催化剂的温和条件下,以28-70%的收率合成得到29个新型吡咯并[2,3-h]二氢喹啉类化合物2-4和2-9。另外,还发现吡咯并[2,3-h]二氢喹啉类化合物2-4a在室温下以硝酸铜为氧化剂,能接近定量地氧化得到新的吡咯并[2,3-h]喹啉类化合物2-10a。该工作为进一步研究吡咯并[2,3-h]喹啉类化合物的生物活性等应用提供了简便高效的合成方法。第二部分为1,2,4-三唑-3-酮类化合物的多组分反应合成研究。1,2,4-三唑-3-酮类化合物在医药和农业等领域有着重要应用,然而已报道的合成该类化合物的方法有着反应步骤多、原料难获得等不足。本论文利用廉价易得的甲醛、胺和肼为原料,二甲基亚砜为溶剂,在单质碘和硫酸的共同促进下,以32-67%的收率合成得到23个2,4-双取代的1,2,4-三唑-3-酮类化合物3-4,发展了一类简便高效的合成方法,有利于1,2,4-三唑-3-酮类化合物进一步的生物活性等应用研究。第三部分为二氢吡咯类化合物的抗肿瘤活性研究。癌症是威胁人类生命健康的第二大疾病,研发效果显著的小分子抗癌药物是药物化学领域的研究热点。我们通过高通量筛选发现本课题组前期发展的简便高效的四组分反应产物二氢吡咯类化合物具有较好的抗肿瘤活性。本论文利用前期发展的四组分反应设计合成了 20个二氢吡咯类化合物4-5a-4-5t,研究了它们对人乳腺癌细胞MCF-7、人结肠癌细胞RKO、人宫颈癌细胞HeLa和人肺癌细胞A549的抑制活性,发现化合物4-5a对A549细胞具有最好的抑制活性(IC50=1.9μM);4-5q对RKO细胞的抑制活性最好(IC50=0.8μM);4-5r-4-5t对四种细胞均具有较好的抑制活性(IC50=0.9-3.9μM),其中4-5s活性最优(IC50=0.9-2.4μM)。构效关系研究结果显示R4为3-OMe-4-OHPh基团对RKO细胞有选择性抑制作用,与合适的R1,R2和R3基团组合,对所研究的四种肿瘤细胞均有很好的抑制活性。抗肿瘤作用机制研究表明化合物4-5q可作为一个G0/G1期阻滞剂,有效抑制细胞周期蛋白D1的表达,而增强p53和p21蛋白的表达,诱导细胞凋亡。该工作对促进二氢吡咯类化合物发展成为新型抗肿瘤药物具有重要意义。

关键词： 恶唑啉酮   环亚胺   二氮杂卓   钯催化   异腈   选择性合成  

摘要： 有机杂环尤其是含氮杂环类化合物由于其独特的生物活性使其在有机合成、现代药物研发中具有至关重要的作用。而发展更加高效的杂环构建方法吸引了越来越多化学家的关注。近年来发展新颖高效的含氮杂环化合物方法学研究一直是有机合成、药物合成领域的热点。异腈是一种通式为R-NC特殊的二价碳卡宾类化合物,并且作为一种高活性的反应合成子,被广泛用于合成化学中,比如自由基反应、多组分反应、过渡金属催化的插入反应。由于钯催化下异腈的插入反应具有成键的高效性、高选择性和多样性,可用于含氮杂环分子的合成。因此如何控制多官能化异腈选择性催化转化对于发展含氮杂环分子的合成方法具有重要的意义。本论文的主要研究内容如下:第一章:主要通过文献调研,对异腈的性质、结构特征和异腈的发展进行了简要阐述,并着重讨论了钯催化的异腈构建含氮杂环化合物的研究进展。第二章:开发了一种钯催化的多官能化异腈可调控亚胺化环化反应,以制备多种含亚胺杂环化合物。当烯丙基-2-苄基(烯丙基)-2-异氰乙酸酯与作为亲电试剂的三氟甲磺酸芳基酯反应时,仅得到恶唑-5(4H)-酮衍生物,而在芳基碘存在下生成环亚胺,烯丙基酯未反应。当使用三氟甲磺酸芳基酯作为反应试剂时,环亚胺骨架的化合物也能够通过含有乙酯(苄基酯)基团的异腈合成,该反应在温和条件下进行,具有广泛的官能团耐受性。第三章:开发了一种分子内亚胺化Heck反应,利用含烯烃的官能化异腈制备了1,4-二氮杂卓衍生物。此外,反应具有原料性质稳定,操作简便、条件温和简单以及优异的官能团兼容性等优点。产物易于实现进一步转化,合成一系列具有潜在价值的功能分子。

关键词： 异香豆素类   含氮杂环化合物   C-H活化   催化环化   合成方法  

摘要： 本论文围绕异香豆素类和几种含氮杂环化合物的合成方法展开,主要介绍了国内外目前关于它们的研究进展以及研究方法。异香豆素类和含氮杂环化合物的种类很多,其衍生物大部分是天然产物或医药中间体的重要结构骨架,在生物制药和医药合成中扮演着重要角色,所以关于它们的合成方法一直是化学工作者研究的热点领域。1、第一章节我们首先对合成异香豆素类和异喹啉酮类化合物的文献进行了总结,归纳了炔、重氮化合物和亚砜叶立德等物质在合成异香豆素类化合物中的应用。然后,我们提出了三价铑催化下N-苯基二氢噁唑苯甲酰胺与重氮酸酯环化生成异香豆素类和异喹啉酮类化合物的合成方法。通过微调反应条件,由酸控制反应路线,得到了两种不同的目标产物。接下来,我们对N-苯基二氢噁唑苯甲酰胺和重氮酸酯分别进行了底物拓展工作,探究了该反应对各种取代基官能团的适用性。最后,我们根据实施的控制实验,同位素动力学效应（KIE）实验,单晶X-射线衍射实验和高分辨质谱对反应中间体的确认,提出了一种可能的反应机理。2、合成吡啶类化合物的方法有很多,我们对合成吡啶类的文献报道进行了分类归纳,其中缩合法是最简单也是应用最广泛的方法。根据前人对吡啶类化合物的合成研究,我们构建了一种只使用苯乙酮和醋酸铵即可高效合成多取代吡啶类产物的策略（第二章）。反应完成后,我们对碳脱除的形式进行了深入探究,经过仪器检测到知以甲烷（CH4）气体的形式释放,这在以前的报道中是非常少见的。3、吡啶和苯乙酮作为便宜易得的反应底物,两者既能够独立参与杂环化合物的形成又能够先形成氮叶立德结构然后再参与杂环化合物的合成。鉴于此,我们以吡啶,苯乙酮和α,β-不饱和酮为底物,铜催化下构建了一系列中氮茚类化合物（第三章）。该反应在无溶剂条件下进行,对环境更加友好。更重要的是,此方案拥有100%的原子利用率和广泛的官能团耐受性。4、芳基脒作为合成咪唑环的重要反应原料,在[3+2]环加成合成咪唑类化合物的方法中有着非常广泛的应用。根据芳基脒化合物的性质,我们开发了由N-苯基苄脒和乙酰乙酸乙酯在无金属催化下合成咪唑类的方案。该方案操作方便,反应条件简单,不需要添加任何金属催化剂及其它特殊的添加剂,即可获得一系列不同取代基的1,2,4,5-多取代咪唑类化合物。

关键词： 过氧化邻苯二甲酰   环戊基过氧化丙二酰   杂环化合物   环化反应  

摘要： 有机过氧化物是指一类过氧化氢中的一个或两个氢原子被有机基团取代的衍生物。过氧键(-O-O-)的平均键能只有30?50 kcal/mol,是已知的键能最低的共价键之一。由于较低的键能,使有机过氧化物的热稳定性较差,所以具有强氧化性。随着有机过氧化物制备技术的发展,其在有机化学反应中受到了广泛关注。本论文主要围绕着两种有机环状过氧化物在不同类有机合成反应中的应用进行探索。由以下两个部分组成:第一部分为过氧化邻苯二甲酰参与苯并内酯类化合物的合成反应的研究;第二部分为环戊基过氧化丙二酰参与含氮杂环类化合物的合成反应的研究。本论文提出了一种操作简单、条件温和、成本较低的非贵金属体系构建含氧杂环化合物中的苯并内酯类化合物的方法,通过使用过氧化邻苯二甲酰/碘化铯体系,在420 nm蓝色发光二极管照射下合成苯并内酯类化合物,得到了收率为22?99%的20种含有不同取代基团的苯并内酯类化合物。该反应可用于构建含有环状内酯骨架的重要有机合成中间体;基于文献的调研以及对实验结果的分析和讨论,提出了自由基负离子中间体进一步通过环化反应形成相应内酯产物的反应机理。含氮杂环化合物在天然产物中是一个普遍存在的结构单元,同时也作为合成中间体广泛地应用于各种复杂的有机分子的合成中。本论文以含有非活化烯烃的胺为底物,通过环戊基过氧化丙二酰/醋酸钯金属催化体系合成了收率为40?85%的9种氯代的含氮杂环化合物,以及产率为69%的乙酰基取代的含氮杂环化合物,实现了含有不同取代基团的含氮杂环化合物体系的构筑。在最优条件下,探索了该反应在不对称催化合成领域的应用,得到了最高26%对映体过量的产物。通过调研文献的基础上推测,该反应是通过Pd(II)?Pd(IV)催化循环机理促进含氮杂环化合物快速高效的合成。

关键词： 金催化   炔酰胺   串联环化   杂环化合物   去芳构化   串联反应  

摘要： 均相金催化剂由于其独特的催化特性，在过渡金属催化领域的优势逐渐凸显，因而受到化学家们的广泛关注。炔酰胺作为一种常用的合成砌块，凭借其自身独特的结构特点带来的高反应活性和高区域选择性，在有机合成中起到了重要作用，受到很多有机合成化学工作者的青睐。如何从简单易得的原料出发，简洁高效地合成复杂的有机分子，一直都是合成化学工作者追求的目标。而串联反应是一种从简单易得的起始原料出发，在单一操作中增加分子复杂性的有效方法。本论文将把金催化剂和炔酰胺在有机合成中的独特优势结合起来，巧妙地设计了一系列简洁高效的串联环化反应，并成功合成了具有潜在生物活性和功能作用的多元杂环骨架结构。新发展的这些有机合成方法学也将推动其在后续的医药和材料领域的发展应用。　　论文主要包括以下四个部分:　　在论文第一部分中，首先对均相金催化剂和炔酰胺化学进行了简单概述。之后分别就均相金催化反应和炔酰胺化学在杂环化合物合成中的应用进行了简单回顾，并列举了一系列具有代表性的研究成果。最后，介绍了本论文总体的研究思路和策略。　　在论文第二部分中，主要介绍了金催化条件下共轭炔基炔酰胺的串联环化/磺酰基迁移反应。运用该方法成功实现了一系列含有磺酰基的吡咯[2,1-a]异喹啉类化合物的高效合成，而这类杂环是lamellarin生物碱的核心骨架。同时，通过运用DFT理论计算进行机理研究，清晰地揭示了该串联环化反应的机理历程，吡咯环的形成过程存在独特的连续的磺酰基迁移过程。　　在论文第三部分中，主要介绍了一种简便高效的金催化共轭炔基炔酰胺的氧化串联环化芳构化反应，实现了一步操作同时构建呋喃并吡啶双杂环结构。通过该方法，我们可以高效地制备出具有高共轭体系的呋喃[2，3-c]异喹啉类化合物和6H-呋喃[3''，2''∶5，6]吡啶[3，4-b]吲哚类化合物。在温和的条件下，该反应可以通过一步操作构筑四个新的化学键和两个额外的杂芳环。根据紫外可见和荧光光谱分析，该类杂环化合物具有良好的发光性能，荧光量子产率可达75％。　　在论文第四部分中，主要发展了一种简便高效的金催化共轭炔基炔酰胺的氧化串联环化去芳构化的方法。通过该反应，我们可以直接制备出一系列多取代的含有[3.2.2]桥环或七元环稠合的五元内酰胺类化合物，并可能被进一步转化为其它的具有潜在生物活性的功能分子。在温和的反应条件下，可以高效地打破芳环的π电子共轭体系，充分证明了该化学在苯环去芳香化方面的高效性。