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： 膦酰化   杂环化合物   有机膦化合物   自由基串联环化   可见光催化  

摘要： 杂环化合物广泛存在于天然产物及药物活性分子中,而自由基串联环化反应可以在自由基的引发下经过多个连续反应步骤完成多个化学键的构建,一步实现杂环骨架的构建,反应不涉及多步合成反应中间体的繁琐分离,具有很高的原子经济性和步骤经济性;而有机膦化合物在有机合成、农药、医药以及功能材料等多个领域都有重要应用。本论文发展了自由基串联环化反应合成膦酰化杂环化合物的新策略,以常用有机磷试剂为自由基前体,通过银盐或可见光促进的引发方式产生磷自由基,进而触发与N-烯丙基苯甲酰胺化合物或甲硫基炔酮化合物的加成关环反应,一步构建了膦酰化的杂环化合物,实现了多种膦酰化杂多环化合物的高效合成。这种合成膦酰化杂环化合物的新策略,具有简便、高效、绿色的优点。本论文的主要研究内容如下:一、银促进膦酰化二氢异喹啉酮类化合物的合成:在AgNO3作用下,利用N-烯丙基苯甲酰胺和氧化膦的自由基串联环化反应,在温和的条件下合成膦酰化二氢异喹啉酮类化合物。该反应具有实验操作简单,步骤经济性,以及底物适用范围广的特点,二芳基氧化膦以及H-亚磷酸酯都能适用于该反应体系。二、可见光催化膦酰化二氢异喹啉酮类化合物的合成:在可见光催化下,以价廉易得的有机染料Eosin Y为光敏剂,以N-烯丙基苯甲酰胺和二芳基氧化膦为反应底物,通过自由基串联环化反应,在室温下实现了膦酰化二氢异喹啉酮的合成。该方法具有反应条件温和、无过渡金属参与、底物适用范围广、易于放大、商业化的有机染料Eosin Y作光敏剂,价格便宜等优点。三、水相可见光催化膦酰化硫代黄酮类化合物的合成:针对甲硫基炔酮和二芳基氧化膦的反应,开发了一种室温下无金属水相中的光催化体系。这种绿色和可持续的反应体系,以4Cz IPN(2,4,5,6-四（9-咔唑基）-间苯二腈)为光敏剂,以LPO（过氧化十二酰）为氧化剂,在水相中成功的实现了多种膦酰化的硫代黄酮的制备。采用这种绿色、可持续的策略,还可以顺利地合成其它三种膦酰化的含氮杂环化合物,包括膦酰化的氧化吲哚,膦酰化的喹啉二酮以及膦酰化的苯并噻唑,该方法是一种高效、通用的膦酰化策略。此外,该体系中水作为绿色溶剂可以避免有机溶剂的浪费和毒性问题,水介质还可被循环使用。

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(CH)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： 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。

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： 亚硝酸叔丁酯   亚磺酸钠   含氮杂环化合物   自由基   环化反应  

摘要： 氮杂环是有机化合物中重要的骨架结构,广泛存在于多种天然产物和药物结构之中,在医药、农药、工业以及功能高分子材料等领域有重要应用。一些具有生物活性的分子也往往包含一些氮杂环结构。因此,含氮杂环化合物的构建对于一系列具有药物活性有机分子的研究具有十分重要的意义,特别是含有一个或多个磺酰基的含氮杂环化合物更是具有独特的化学性质和生物活性。因而,开发含磺酰基的氮杂环化合物的有效合成方法引起了有机化学家们的高度关注。本论文基于分析归纳国内外此类反应的研究进展,结合本课题组的研究方向,开发了一系列简便高效构建含磺酰基的三元或五元氮杂环化合物的方法,丰富了2,2-二磺酰基-2H-氮丙啶和磺酰基异噁唑类化合物的合成途径。研究内容主要包括以下三个方面:(1)论文第一章对近年来含磺酰基或氮杂环的化合物进行了系统的归纳,主要分为两个方面:(I)含氮杂环化合物的研究进展;(II)含磺酰基化合物的研究进展。(2)论文第二章描述了一种无金属催化氧化炔酸脱羧环化反应构建2,2-二磺酰基-2H-氮丙啶的高效合成方法。反应中使用亚硝酸叔丁酯作为氮源,亚磺酸钠作为自由基源引发该反应,各类芳基炔酸都能以中等到良好收率得到目标产物。该反应具有条件温和,无需使用金属催化剂,副产物较少等优点。控制实验结果表明该反应经历自由基反应历程。(3)论文第三章描述了一种铟促进1,3-烯炔、亚硝酸叔丁酯和亚磺酸钠三组分的1,3,4-三官能团化反应,构建一系列5-磺酰基异噁唑类衍生物。控制实验表明该反应经历自由基反应历程,反应中亚硝酸叔丁酯既作为自由基引发剂,又提供[3+2]环化反应过程中的氮-氧两个原子单元,经过磺酰化,异构化,硝化,环化反应过程生成三个新的碳-杂原子键,包括碳-硫键,碳-氮键和碳-氧键。此反应具有底物适应范围广,选择性好等优点。此外,该1,3,4-三官能团化串联反应为高应用价值的异噁唑骨架化合物的构建,尤其是天然产物的后期修饰提供了一个有效的途径。

关键词： C–H键活化   杂环化合物   Pd纳米催化剂   绿色合成   有序介孔碳  

摘要： 通过C–H键活化实现杂环分子的官能化是合成高附加值杂环化合物的重要途径之一。但是,由于惰性C–H键的键解离能(BDE)高,杂环化合物中C–H键化学环境相似,杂原子和芳香共轭体系容易与金属催化剂发生强吸附,导致传统合成过程中面临反应条件苛刻、均相催化剂与产物难以分离、贵金属难以回收、目标产物选择性难以控制、多相金属活性中心容易流失或者中毒、产物易被重金属污染等一系列环境与催化问题。环境催化的核心问题是避免使用和产生有毒、有害的物质,利用催化原理从源头上消除污染。因此,本文设计合成了多种介孔碳负载的Pd纳米催化剂,在温和绿色的条件下,成功实现吡咯、呋喃、噻吩、喹啉等杂环化合物高效C–H键功能化反应。此外,探究了介孔碳负载Pd纳米催化剂的结构及表面性质与催化剂的活性及稳定性方面的构-效关系,提出了多相Pd表面催化C–H键活化的新机制,为今后多相催化剂的制备合成以及绿色合成反应的设计优化等提供了新思路。全文共分为七章。第一章为前言和研究背景,主要从绿色合成的角度介绍了杂环化合物C–H键功能化和介孔碳负载金属催化剂的研究与应用现状。第二章为实验部分,简单介绍了实验所涉及的试剂规格、仪器设备型号、催化剂制备与表征方法、反应的处理与分析方法以及DFT计算方法等。第三章,针对五元杂环化合物sp C–H键芳基化反应一步仅能获得单芳基产物的难题,开发了一种介孔碳负载的C,N共修饰Pd间隙固溶体催化剂(C,N-Pd/OMC)。C和N的修饰提高了Pd的d电荷密度(Pd位点上d电子得失数),调控了五元杂环在Pd表面的吸附构型,降低了强吸附质的吸附能,通过多位点吸附活化,在无需任何碱、配体和相转移剂的条件下,实现了温和水相条件下五元杂环化合物的C–H键直接双芳基化反应,TOF值高达107 h,选择性接近100%,催化剂使用7次后未见明显Pd流失、团聚及失活现象。第四章,针对8-甲基喹啉sp C–H键官能化反应,设计合成了氮掺杂介孔碳-二氧化钛复合材料负载的Pd纳米催化剂(Pd/N-Ti O/C)。利用Pd-N配位作用及Pd-Ti O界面相互作用显著调控了Pd电子结构,提高了催化剂的催化活性。Pd/N-Ti O/C催化8-甲基喹啉sp C–H键甲氧基化反应,TOF值可达96 h,选择性接近100%,反应经历甲氧基自由基机理。催化剂使用7次未见明显Pd流失、团聚及失活现象。第五章,采用原位碳热还原法,以3-氨基丙基三甲氧基硅烷作为氮源,HPd Cl为金属Pd源,一步直接合成了氨基修饰介孔碳-氧化硅复合材料负载的C,N共修饰Pd纳米催化剂(C,Nx-Pd/OMC,x为含氮量)。通过控制正硅酸四乙酯和3-氨基丙基三甲氧基硅烷的比例,可以调控催化剂中的含氮量,有效提高催化剂中的N含量,实现了高效、高选择性8-甲基喹啉spC-H键功能化反应。C,N-共修饰显著提高了金属催化剂的稳定性,催化剂连续循环使用6次,未见活性明显下降。第六章,针对Suzuki-Miyaura偶联反应中,传统负载型催化剂流失导致的催化剂失活、产物被金属污染等问题,利用不同氨基修饰方法设计合成了3种具有不同金属-载体相互作用的催化剂。具有强Pd-N相互作用的Pd/c N-OMC催化剂,在溴苯和苯硼酸的Suzuki-Miyaura反应中具有非常高的活性与稳定性,经过6次催化循环,未观察到明显的金属流失、再沉积和团聚现象。相反,Pd-N相互作用较弱的Pd/g N-OMC和Pd/OMC发生不同程度的Pd流失、再沉积及团聚失活现象。该研究有望使精细化学品和药品的生产制造过程更具安全性与可持续性。第七章,对全文进行了概括性总结。

关键词： 蓝烃薁   杂环   Paal-Knorr反应   吡咯   呋喃   吲哚  

摘要： 杂环化合物的合成是有机化学的重要组成部分,杂环化合物在功能性材料领域占有重要位置。愈创蓝烃薁是存在于自然界的天然有机物,具有独特的物理、化学和生物活性,广泛应用于医药、化工等领域。因此设计、合成新型愈创蓝烃薁基杂环化合物具有重要意义。本论文由以下四章内容组成:第一章为文献综述,介绍薁类化学及其研究现状,Paal-Knorr反应及其在杂环类化合物合成上的应用,本论文的研究目的、研究内容及意义。第二章为吡咯类杂环化合物修饰的愈创蓝烃薁类衍生物的合成。首先以愈创蓝烃薁为反应底物,通过乙酰丙酮和丙酮醛的烷基化反应,设计合成了3-乙酰基-4-（蓝烃薁-1-基）己烷-2,5-二酮中间体;然后通过与伯氨类试剂的Paal-Knorr反应,成功制备了愈创蓝烃薁基吡咯衍生物。第三章为呋喃类杂环化合物修饰的愈创蓝烃薁类衍生物的合成。采用愈创蓝烃薁、丙酮醛和二酮类化合物为原料,在对甲基苯磺酸催化下,经过Friedele-Crafts烷基化和Paal-Knorr反应,“一锅法”制备了呋喃取代的愈创蓝烃薁类衍生物。第四章为吲哚类杂环化合物修饰的愈创蓝烃薁类衍生物的合成。通过愈创蓝烃薁与丙酮醛和烯胺酮的多米诺串联反应,经过“三组分一锅法”合成了吲哚修饰的愈创蓝烃薁类衍生物。