关键词： 光催化   菲啶   有机硅化合物   自由基环化   异腈化合物  

摘要： 含有菲啶类骨架的衍生物因其具有显著的抗肿瘤活性而被广泛研究。同时,含硅药物分子在有机合成领域中十分常见,因其硅元素能有效优化分子药物活性和降低药物毒性。目前,菲啶类骨架的合成方法主要是由过渡金属催化环化,但反应存在金属残留、价格昂贵、反应条件苛刻等缺点。本论文将采用光催化自由基环化策略合成菲啶类骨架衍生物,实现C-C键的构建,反应具有条件温和、操作简单、价格便宜等优点,为合成菲啶类骨架衍生物提供了新的方法。 1、光催化2-异氰基联苯与氢硅烷的环化反应 本章节使用氢硅烷作为硅源产生硅自由基参与环化反应。使用4CzIPN为光催化剂,将异腈化合物和氢硅烷在蓝光照射下合成6-硅基取代菲啶类含氮杂环化合物。在该反应中,使用过硫酸钾作为氧化剂,乙酰克里定作为氢转移试剂,碳酸钾作为碱。该反应产率中等,官能团具有广泛适应性。 2、光催化2-异氰基联苯与硅烷甲酸的环化反应 本章节利用硅烷甲酸能产生硅自由基,参与环化反应。使用4CzIPN-~tBu为光催化剂,将异腈化合物和硅烷甲酸在室温下通过蓝光照射进行环化反应合成含6-硅基取代菲啶类含氮杂环化合物。该反应无需添加碱、氧化剂和氢转移试剂,条件温和,操作简单,为合成含硅菲啶类衍生物提供了新的方法。 3、光催化2-异氰基联苯与二氟溴乙酸乙酯及衍生物的环化反应 本章节使用二氟溴乙酸乙酯及其衍生物产生碳自由基参与环化反应。使用[~tBu-Acr-Mes]+BF4-作光催化剂,异腈化合物和二氟溴乙酸乙酯及其衍生物在蓝光照射条件下通过自由基环化反应合成具有菲啶类骨架的含氮杂环化合物。该反应条件温和,无需添加碱、氧化剂和氢转移试剂,产率良好,官能团具有广泛适应性,为合成菲啶类衍生物提供了新的绿色方法。

关键词： 杂环化合物   氟化学   脱氟   环化反应  

摘要： 氟原子及含氟基团被引入有机化合物后通常会改变母体分子内部的电子云密度分布。据此特性,在药物分子设计时常会选择性地引入氟原子或含氟基团以提高药物的性能。目前,将含氟结构精准地引入具有高药用价值的功能分子的特定位点仍是一项具有挑战性的工作。因此,探索含氟基团通过脱氟过程生成含活性氟中间体,继而环化生成特定位点含氟杂环化合物的反应对有机氟化学的发展有重要意义。本文实现了以下的开创性成果: 论文第一部分主要研究了在胺的存在下,三氟乙酸催化2,2-二氟-3-羟基-1,4-二酮的脱氟环化反应,为含氟3(2H)-呋喃酮的快速高效合成提供了一种温和、绿色、高效的方法。更重要的是,因偕二氟基团独特的氟效应,通过脱氟环化最终生成的产物为含氟3(2H)-呋喃酮产物而非经典Paal-Knorr反应的吡咯类产物,此发现对氟化学在有机功能分子的合成应用有重要意义。在最优条件下合成了33个新化合物,产率最高达93%。依据文献及控制实验提出了一种可能的反应机理。此外,该反应一步引入氟、胺基两种官能团,为杂环分子的多功能化合成提供了一种新思路。 论文第二部分主要研究了二氟烯醇硅醚与2-吲哚甲醇的串联环化反应,发散式地合成了4-氟-2H-吡喃并[3,4-b]吲哚类化合物和偕二氟环戊烷并[b]吲哚类化合物。该方法在室温下仅添加六氟异丙醇作溶剂,无需其他酸、碱或金属催化剂的参与,温和、便捷且高效地实现串联环化。值得注意的是,当底物为具有大位阻基团的二芳基-2-吲哚甲醇时,引入的偕二氟基团在氢键的作用下脱氟生成烯基氟高共轭中间体,继而通过氧杂-6π-电环化过程实现含氟杂环化合物的合成。在最优条件下合成了19个新化合物,产率最高达96%;当底物为具有较小位阻基团的二烷基-2-吲哚甲醇时,反应通过C3'-亲核取代串联环化过程生成亚胺产物,最后通过还原反应生成较稳定的含氟环化产物。在最优条件下以良好的产率合成了10个新化合物。该方法容易放大合成,且能顺利进行一系列衍生化转化,具有一定的绿色合成的应用前景。 综上所述,脱氟制备含氟高共轭中间体实现环化是一种绿色、高效、高选择性合成含氟杂环化合物的可靠策略,且为将氟精准引入到杂环分子的特定位置提供了便捷实用的方法。

关键词： 多氟烷基化   可见光诱导   EDA复合物   含氮杂环骨架   自由基级联加成/环化  

摘要： 含氮杂环结构是一种重要的有机分子骨架,存在于多种药物和农用化学品中,如心脑血管药物吲哚利旦及抗肿瘤药司马沙尼等。此外含氮杂环化合物也常合成高能含能材料的中间体,在材料领域有着广泛的应用,因此含氮杂环化合物的合成与修饰一直是合成化学领域的研究热点。本文围绕异喹啉-1,3（2H,4H）-二酮和2-吲哚酮两类重要的含氮杂环化合物骨架的构建和多氟烷基修饰,使用全氟烷基碘试剂作为氟试剂和自由基源,发展了一种可见光诱导的无金属光敏剂条件下利用电子供体受体复合物（EDA complex）介导的自由基加成/环化策略,一步实现对烯烃双键的加成和关环,具有较高的步骤经济性,合成了一系列多氟烷基取代的含氮杂环化合物。论文主要研究内容如下: 第一部分工作,以商业易得的取代苯甲酰氯为起始原料,经过两步简便反应步骤,合成具有活泼碳碳双键的自由基加成前体N,N-烷基丙烯酰基苯甲酰胺。利用这类苯甲酰胺作为前体,在可见光诱导下,与全氟烷基碘试剂形成EDA复合物,在其介导下发生自由基加成/环化反应,“一步”实现了一个C-C（Ar）键和一个C-R_f键的构建,成功合成了一系列多氟烷基取代的异喹啉-1,3（2H,4H）-二酮化合物。该反应避免了昂贵有毒的过渡金属催化剂的使用,具有绿色、高效、便捷的特点。 第二部分工作,以取代苯磺酰氯为起始原料,经过两步取代反应,合成了自由基加成前体N,N-烷基丙烯酰基苯磺酰胺,与全氟烷基碘试剂,在可见光诱导下,经过脱磺酰级联加成/环化过程,合成了一系列多氟烷基取代的2-吲哚酮化合物。本反应将加成前体将丙烯酰基苯甲酰胺换成丙烯酰基苯磺酰胺,而磺酰基在反应过程中会以SO2形式逸出反应体系,从而得到五元关环产物。 第三部分工作,对上述反应的历程进行了探究。设计了无光照条件下和加入过量自由基捕获剂的控制实验,验证了上述的反应都属于可见光诱导的自由基反应。通过选用不同底物和添加剂的组合配制成四个样品,利用紫外-可见分光光度计测定了选定样品的最大吸收波长,结果显示EDA复合物的形成需要四甲基胍和全氟烷基碘试剂的参与。另外使用不同的N,N-烷基丙烯酰基苯磺酰胺底物进行了交叉实验,证明了该反应经历分子内加成过程。最后提出了可能的反应机理,即反应底物与全氟烷基碘试剂发生分子间电荷转移,形成了EDA复合物,从而能够吸收和利用蓝光波段的可见光,介导自由基反应的进行。

关键词： 异腈   多取代吡唑   硒唑   插入反应   三组分反应  

摘要： 异腈作为一类重要的有机化学活性合成子,因其存在特殊的电子构型和多种化学性质,已经成为科研人员用于高效合成各种含氮杂环化合物、天然产物和药物分子的强大工具。本文主要致力于异腈参与的含吡唑及硒唑杂环化合物的合成方法研究,探索了金属催化下异腈与炔基硫/硒醚的插入反应生成炔亚胺硫/硒醚,进而与叠氮三甲基硅烷反应合成1,3-二芳基-5-巯/硒甲基取代吡唑衍生物;以及有机碱介导下炔丙胺、异腈和硒粉三组分反应合成4,5-二氢-1,3-硒唑-2-胺衍生物的方法,为构建含吡唑及硒唑杂环化合物的合成提供了新颖、便捷、高效的合成策略,进一步丰富了异腈参与的化学反应构建含氮杂环的研究。 第一部分,综述了含吡唑骨架衍生物合成的研究进展以及含硒唑骨架衍生物合成的研究进展。重点介绍了环加成反应合成吡唑衍生物和硒粉为硒源合成硒唑衍生物的研究进展。 第二部分,1,3,5-三取代吡唑类化合物作为一种有重要价值的结构骨架,出现在各种候选药物以及天然产物结构中。本部分发展了Pd2（dpa）3催化下异腈与炔基硫/硒醚的单插入反应生成炔亚胺硫/硒醚中间体,进而在Sc（OTf）3与Cu I联合催化下与叠氮三甲基硅烷合成1,3-二芳基-5-巯/硒甲基取代吡唑衍生物的新方法。该反应实现了过渡金属催化下异腈首次插入C（sp）-S/Se键高选择性地构建了炔亚胺硫/硒醚中间体,随后经亲核试剂叠氮三甲基硅烷的进攻得到一系列结构新颖的1,3-二芳基-5-巯/硒甲基取代吡唑衍生物。反应中形成了新的C-C键、C-N键、N-N键及C-S键,吡唑骨架中的两个氮原子则分别来自异腈和叠氮三甲基硅烷。该方法反应条件温和、底物适用范围广、选择性高,为合成多取代吡唑衍生物提供了新的策略。 第三部分,含氮-硒杂环化合物具有丰富的生理活性。本部分发展了有机碱促进下以异腈、硒粉和炔丙胺为原料,通过三组分反应,高效便捷地合成了一系列4,5-二氢-1,3-硒唑-2-胺衍生物的新方法。该策略使用廉价易得、状态稳定且低毒的硒单质作为硒唑中硒的来源,使用异腈为氮的来源,在200 mol%三乙胺（Et3N）存在下,以乙腈（CH3CN）作为溶剂,在80 ~oC下反应3小时后,以55%-93%的产率制备了一系列4,5-二氢-1,3-硒唑-2-胺衍生物。该方法通过分子内环化这一简单的程序,构建了两个新的C-Se键和一个C-N键。该策略的特点是原料简单易得,操作方式简便,还具有很高的原子经济性以及底物耐受范围广泛,为合成1,3-硒唑化合物提供了一种高效便捷、绿色新颖的合成方法。

关键词： 多组分反应   氮杂环   四唑-四氢异喹啉   三氮唑-苯二氮卓   三环胍  

摘要： 多组分反应具有原子经济性、高选择性、反应条件温和以及环境友好等特点,是快速、高效构建出复杂多样化合物的有力“工具”。同时,含氮杂环是杂环化合物中重要的结构之一,它与我们的日常生活密不可分。据统计FDA批准的小分子药物中59%含有N杂环。除了医药领域,N杂环化合物还在材料、军工、染料、配位化学等领域有广泛的应用。本论文通过设计多个多组分反应衍生化构建了一系列的含氮杂环化合物。 第一部分发展了含有四氮唑结构的-1,2,3,4-四氢异喹啉杂环化合物的合成方法,使用邻溴苯甲醛、烯丙基胺、TMS-N3、异腈为Ugi四组分原料,经过Ugi-Azide/分子内Heck环合两步反应构建出包含四氮唑和四氢异喹啉骨架的复杂含氮杂环化合物。针对Ugi底物中裸露的仲胺会对Heck环合造成影响,通过N-保护的策略成功解决了该问题。 第二部分描述了邻叠氮基苯甲醛、炔丙胺、异腈和TMS-N3参与的四组分Ugi-Azide/Click串联反应,在非催化条件下一步构建出包含四氮唑和三氮唑的苯并二氮卓骨架化合物。该方法具有反应条件温和、产物易分离和原子利用率高的优点。 第三部分介绍了一种三环胍衍生物的合成方法。利用马来酰亚胺、氨基酸酯盐酸盐和芳香醛三组分通过1,3-偶极环加成反应获得中间体后,再通过Pd2（dba）3催化的异腈插入/内酰胺化串联反应高效构建出25个高度稠合的三环胍化合物。该方法具有合成骨架新颖、反应条件温和、底物普适性好、反应收率高等优点。