关键词： 氮杂环化合物   氮杂环丙烷   吲哚衍生物   哌嗪酮类化合物   色酮类螺环化合物   post-Ugi反应  

摘要： 基于Ugi反应的高效性，通过依次使用官能化的起始原料，成功实现了post-Ugi反应合成氮杂环丙烷、吲哚衍生物、哌嗪酮和色酮类螺环化合物及其他杂环化合物。　　1、氮杂环丙烷及其其他氮杂环化合物的合成:苯甲酰甲酸、芳香胺、乙醛酸乙酯和异腈的混合体系在室温条件下，获得Ugi加合产物。1）当以1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为催化剂时，成功合成12个吡咯啉酮类化合物，产率为56％-78％。2）当以三乙醇胺为催化剂时，通过post-Ugi反应实现了11个氮杂环丙烷并吡咯烷酮类化合物的合成，收率为58％-72％。此外当反应温度升高至170℃时，氮杂环丙烷并吡咯烷酮类化合物会转化为对应的吡咯啉酮类化合物。3）在三乙胺的作用下，成功开发了无金属催化post-Ugi，实现了9个氮杂环丙烷类化合物的合成，收率为55％-68％。4）当以氨茴酸甲酯替换芳胺为Ugi反应胺源时，在DBU的作用下，实现了合成了16个吲哚啉酮并嘧啶酮类化合物的合成，收率为59％-75％。　　2、吲哚衍生物的合成:1）以邻甲酰基苯甲酸甲酯、2，4-二甲氧基苄胺、羧酸和异腈为起始原料。在10％TFA/DCE条件下，通过分子内的酰胺化，高效地合成了6个异吲哚啉酮类化合物，产率为51％-68％。2）以邻甲酰基苯甲酸甲酯、芳胺和异腈为起始原料，构建了无酸参与的三组分Ugi反应。高效合成了Ugi的加合产物。加合产物在三氟乙酸作用下高效转化为对应的异吲哚啉酮类衍生物，产率为56％-72％。3）基于Ugi三组分串联反应研究，将异腈替换为N-Boc-邻胺基苯基异腈，该反应体系经过一锅法可以顺利合成苯并咪唑-异吲哚啉酮的双环化合物，产率为57％-70％。4）根据我们的合成思路，以TMSN3为Ugi四组分反应中酸的来源，通过新的碳氮键的形成，酸催化的Ugi串联反应实现了四氮唑-异吲哚啉并苯并咪唑类化合物的合成，产率为53％-71％。　　3、哌嗪酮类化合物的合成:以炔丙胺、羧酸、异腈和芳香醛为起始原料，获得Ugi的加合产物。Ugi加合产物经过双烯中间体，高效合成目标产物。在50％HCl/AcOH条件下，一锅法合成了12个哌嗪酮类化合物，收率为65％-78％。　　4、色酮类螺环化合物的合成:1）在Ugi反应中，以色酮-3-甲醛、炔丙胺、羧酸和异腈为起始原料合成Ugi加合产物。在二乙醇胺(DIPA)和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合体系中，合成了12个色酮类螺环化合物，产率为64％-78％。2)将反应溶剂替换为质子溶剂乙醇(EtOH)时，在同样的催化剂作用下，实现了11个新型的色原酮类螺环化合物的合成，产率为65％-86％。

关键词： 呋喃酮并含氮杂环   酰基含氮杂环   饱和环胺   C(sp3)–H键官能团化   廉价金属催化剂  

摘要： 氮(氧)杂环类化合物广泛存在于自然界中,因具有丰富的反应性和显著的生物活性而在有机合成和药物研发等领域展现出广阔的应用前景。因此,研究并发展合成氮(氧)杂环化合物的简捷、高效新方法是有机合成化学的研究热点。另一方面,惰性C(sp)–H键的直接官能团化因具有无需对底物进行预活化和原子经济性高等优点,已逐渐成为现代有机合成的常用策略和手段之一。基于以上背景,本论文研究了廉价金属催化下饱和环胺和2-氧代-2-芳基乙酸的串联反应,并利用这些反应高效合成了呋喃酮并含氮杂环和酰基取代含氮杂环类化合物。主要研究内容包括以下两个方面:第一部分:研究并发现了一种经由铁盐催化下饱和环胺与2-氧代-2-芳基乙酸的串联环化反应合成呋喃酮并含氮杂环类化合物的新方法。研究表明,该类化合物生成的可能机理是饱和环胺首先进行C(sp)–H脱氢生成环状烯胺中间体,该中间体再与2-氧代-2-芳基乙酸发生亲核加成及分子内缩合,生成目标产物。与文献方法相比,这一新的合成方法具有原料易得、效率高和原子经济性好等优势。第二部分:研究并建立了一种经由铜催化下饱和环胺与2-氧代-2-芳基乙酸的串联反应高效合成酰基取代氮杂环类化合物的新方法。研究表明,该类化合物的生成可能经历了环胺C(sp)–H键脱氢生成环状烯胺中间体、2-氧代-2-芳基乙酸脱羧形成酰基活性物种以及上述两类中间体的交叉偶联等反应步骤。在该过程中,铜催化剂不仅有效地促进了脱氢反应的进行,同时也在脱羧和交叉偶联反应过程中起着重要的作用。本方法是以2-氧代-2-芳基乙酸作为酰化试剂、饱和环胺为原料来合成酰基氮杂环类化合物。总之,本论文以价廉易得的饱和环胺和2-氧代-2-芳基乙酸为原料,通过对不同廉价金属催化剂的选择以及反应条件的控制,选择性地高效合成了呋喃酮并含氮杂环和酰基取代氮杂环类化合物。这些研究工作不仅为上述两类化合物的合成提供了新的方法,而且有助于揭示饱和胺中惰性C(sp)–H的反应性能和拓展其在有机合成中的应用范围。

关键词： 无过渡金属   香豆素   N-芳基丙烯酰胺   菲啶   脱羧烷基化  

摘要： 近年来,自由基对烯炔的加成串联环化反应合成杂环类化合物受到科学家们的广泛关注。这一反应思路为新的C-C键,碳-杂原子键的构建提供了很好的方法。通过自由基对烯炔的加成环化反应可以得到多种官能团化产物,例如三氟甲基化,磺酰化,烷基化,氰基化等等。该论文介绍了各种类型的自由基与烯炔的加成环化反应合成不同杂环化合物。通过自由基串联环化反应,开发了三种不同的方法合成杂环化合物。论文的主要内容包括以下三个方面:1.芳基炔酯与乙腈经过氰甲基化和环化反应合成香豆素。在无过渡金属的条件下,用过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)为氧化剂,使用便宜且容易买到的试剂乙腈作为氰甲基源,通过氰基甲基化和芳基炔酸酯的环化合成氰甲基化香豆素。苯环上具有不同取代基的底物,反应能顺利进行,得到收率中等的相应产物。所得到的产物可以简单地转化成一些其它相关的香豆素衍生物。2.可见光催化下N-芳基丙烯酰胺的自由基串联环化反应合成菲啶。我们开发了自由基加成/氰基插入/杂原子的芳香取代串联环化反应制备6-季烷基菲啶。在光催化下,由2-溴乙腈,2-溴乙酸乙酯,2-溴-N,N-二甲基乙酰胺或2-溴苯乙酮生成的活性亚甲基加成到到N-芳基丙烯酰胺的碳-碳双键,随后氰基插入产生亚胺自由基,再经历环化芳构化产生一系列中等到良好收率的菲啶。3.可见光催化的脱羧烷基与N-芳基丙烯酰胺的自由基加成/氰基插入/环化反应。在可见光的作用下,使用有机催化剂的脂肪族羧酸的脱羧官能团几乎没有报道。用曙红Y和过硫酸铵组合,这项实验研究实现了一种环境友好的脱羧方法。在光催化作用下,该系统将脂肪族羧酸转化成烷基,然后加成到N-芳基丙烯酰胺的碳-碳双键,经历氰基的插入,环化过程能达到中等到良好的产率构建烷基化的菲啶。

关键词： 取代基效应   溶剂效应   重排   一锅法   Mannich反应   串联  

摘要： 第一部分:4-甲氧基吡啶化合物转换为N-甲基吡啶酮化合物的取代基效应和溶剂效应目的考察了4-甲氧基吡啶化合物与碘代烷烃反应转换为N-甲基吡啶酮化合物的取代基效应和溶剂效应。方法以不同取代基4-甲氧基吡啶类化合物为反应底物与溶剂丙酮进行反应,考察两种产物N-甲基吡啶酮和N-甲基吡啶嗡盐的比例。结果无论有无溶剂,只要连有吸电子基团的4-甲氧基吡啶类化合物都与碘代烷烃生成N-甲基吡啶酮化合物;但仅连有给电子基团的4-甲氧基吡啶类化合物都与碘代烷烃反应,在无溶剂情况下只生成N-甲基吡啶嗡盐,在有溶剂情况下则生成N-甲基吡啶酮和N-甲基吡啶嗡盐两种产物。结论溶剂的存在对N-甲基吡啶酮的形成有利,且吸电子基更能推动这个转换。由此可利用该转换通过4-甲氧基吡啶直接制备N-甲基吡啶酮化合物。第二部分:三组分一锅法建立3-氮杂双环[3.3.1]壬烷骨架(3-ABNs)目的以芳酮、二甲胺、多聚甲醛为反应组分进行串联Mannich反应,一锅法构建3-氮杂双环[3.3.1]壬烷骨架。方法以苯乙酮为反应底物考察反应中各类胺,各类酸,各类溶剂及反应温度对产率的影响,筛选出最佳的反应条件。结果通过最佳的反应条件,进行底物扩展,合成了12个全新的3-氮杂双环[3.3.1]壬烷衍生物。并通过1 NMR、13 NMR和HRMS验证结构。结论该合成方法底物适用性好,操作简便,环境友好,产率理想,并适用于实际生产。

关键词： 金属有机框架材料   吲哚曲酸衍生物   环己烯酮衍生物   二氢吡咯酮衍生物  

摘要： 随着绿色化学和原子经济化学的提出,高效、可回收、可循环利用的异相催化剂已成为了有机化学、材料工程化学的重要研究课题之一。金属有机框架材料（Metal-organic Frameworks,MOFs）是一种由金属离子或团簇与有机配体配位形成的多孔材料。由于其具备比表面积大、孔径可协调、配体多样性、多酸-碱催化位点等特性在气体吸附、催化、化学传感器、药物载体、薄膜、生物医学成像等方面具有广泛的应用。近些年来,配位各种金属的MOFs在有机合成方面应用普遍。研究其作为催化剂催化各类有机合成反应是非常有意义的。得益于金属有机框架的重要应用,本论文基于MOF材料对其进行了修饰,制备了三种催化剂,分别是NiFe2O4@MOF-5,γ-Fe2O3@SiO2@IRMOF-3,POM@MOF-5,通过原子吸收（AAS）、能谱（EDS）、红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、热力学分析（TGA）、N2吸附/脱吸附和磁性强弱（VSM）等手段对催化剂进行表征。并分别探究了其在合成2-取代芳基（吲哚）曲酸衍生物、环己烯酮衍生物、二氢吡咯酮衍生物中的催化性能。具体内容如下:1、制备了磁性金属有机框架材料NiFe2O4@MOF-5,并以其为催化剂,醛、吲哚、曲酸为原料,在无溶剂的条件下,三组分合成2-取代芳基（吲哚）曲酸衍生物。该催化剂易于回收,催化效率高,适用范围广。2、制备了磁性金属有机框架材料γ-Fe2O3@SiO2@IRMOF-3,以其为催化剂,N-乙酰乙酰苯胺、醛为原料,无溶剂的条件下,两组分合成环己烯酮衍生物。该方法简单,生成物单一,目标产率高。3、制备了多酸修饰的金属有机框架材料POM@MOF-5为催化剂,以丁炔二酸二甲酯/乙酯、醛、胺为原料,甲醇为溶剂,室温下合成二氢吡咯酮衍生物。该方法反应条件温和,反应时间短,产率高。另外,当我们以碘为催化剂,乙腈为溶剂,进行该三组分反应时,得到了喹啉衍生物。

关键词： 羰基化反应   杂环化合物   钯催化   羰源  

摘要： 近年来,羰基化反应在有机合成中占据了重要地位,通过插入一氧化碳(CO)到母体分子从而构造多种含羰基的化合物。该反应具有良好的选性择和对环境的友好性,契合绿色化学的要求与目标,因此被广泛应用于多项领域。而杂环化合物因其多样的生物活性及重要的药用功能,也日益吸引各领域研究者的广泛关注,多种不同的合成方法被应用于杂环化合物的制备中。但多数杂环化合物的合成方法依然具有步骤繁琐、反应条件苛刻、官能团耐受性较低等缺点,因此结合羰基化反应操作简便、选择性高等优势来进行相关杂环化合物的合成将会成为一个重要的发展方向。然而羰基化反应中使用的CO气体具有毒性强、不易控制、对设备要求较高等缺点,因此有关CO替代物的研究成为羰基化反应的热点领域。本论文以便宜易得的甲酸为CO来源,通过钯催化羰基化反应来合成杂环化合物,具有操作简便、反应条件温和、选择性良好且官能团耐受良好等优点。论文主要研究内容如下:1.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成橙酮类化合物。以Pd(PPh)为催化剂,EtN为碱,甲苯为溶剂,在80°C无水无氧条件下,2-碘苯酚与一系列的苯乙炔类化合物均能够较好的反应,得到中等至良好收率的橙酮类化合物。2.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成吲哚啉酮类化合物。以Pd(PPh)为催化剂,EtN为碱,甲苯为溶剂,加入混合酸酐在室温下搅拌2h,在70°C无水无氧条件下,一系列的2-碘苯胺与苯乙炔类化合物进行羰基化反应,得到中等至良好收率的吲哚啉酮类化合物。3.实现以甲酸为羰源的钯催化羰基化反应合成苯并恶嗪酮类化合物。以Pd(OAc)为催化剂,PPh为配体,EtN为碱,甲苯为溶剂,使用一系列现合成的席夫碱类化合物进行羰基化环化反应,得到中等至良好收率的苯并恶嗪酮类化合物。

关键词： 邻异硫氰酸酯肉桂醛   伯胺   苯并噻嗪   喹唑啉   盐酸羟胺  

摘要： 苯并噻嗪类化合物和喹唑啉类化合物是两类十分重要的苯并杂环化合物,它们具有独特的化学特性及生物活性,吸引了大量药物学家和化学研究者的研究兴趣。本文在综述了近年来苯并噻嗪类化合物和喹唑啉类化合物合成研究的基础上,提出了两种合成苯并噻嗪类化合物和喹唑啉类化合物的新方法:(1)通过调控邻异硫氰酸酯肉桂醛与伯胺的反应,可以高效合成3,4-二氢喹唑啉-2(1H)-硫酮衍生物或选择性合成4H-苯并[d][1,3]噻嗪-2-胺衍生物;(2)盐酸羟胺催化邻异硫氰酸酯肉桂醛合成1H-苯并[d][1,3]噻嗪-2(4H)-酮衍生物。本文首先实现了邻异硫氰酸酯肉桂醛和伯胺通过串联反应,绿色高效合成了 3,4-二氢喹唑啉-2(1H)-硫酮衍生物。若先将邻异硫氰酸酯肉桂醛中的醛基保护,再与伯胺反应可以得到稳定的硫脲中间体,该中间体在加热回流条件下可以进一步环化得到4H-苯并[d][1,3]噻嗪-2-胺衍生物。一锅法的应用大大提高了该反应的反应效率。因此,我们提出了一种通过相同底物构建结构多样性化合物的新方法,该方法简便易操作且收率很好,具有良好的化学选择性和官能团兼容性。随后,我们用盐酸羟胺代替伯胺与邻异硫氰酸酯肉桂醛反应,该反应具有多样性,分离得到了 1H-苯并[d][1,3]噻嗪-2(4H)-酮衍生物。通过单晶培养及数据分析,确定了产物分子的结构。

关键词： 烯炔   自由基环化   磺酰基化   串联反应   七元环  

摘要： 本论文对烯炔自由基串联环化反应合成磺酰化环化产物以及氧杂环庚烯类七元环产物的方法进行了阐述。主要包括以下五个章节:第一章在第一章中,我们阐述了烯炔环化反应的研究进展。一般来说,烯炔的环化方式有两种途径,一种是过渡金属催化的烯炔环化过程,另一种是自由基参与的烯炔环化过程。过渡金属催化的烯炔环化主要涉及三种途径:a)金属同时与双键和三键络合的氧化环金属化途径,b)涉及到乙烯基金属中间体的烯基金属途径,c)金属π-烯丙基途径。另外,自由基参与的烯炔环化过程从反应的区域选择性上分为:碳碳双键和碳碳三键分别作为优先的自由基受体的反应过程。第二章在第二章中,我们介绍了磺酰基化反应的研究进展。从磺酰基的来源入手,分别介绍了磺酰肼,磺酰氯,亚磺酸钠,亚磺酸,硫醇,DMSO以及其他一些磺酰基来源与不同的反应底物作用,得到多种具有潜在应用价值的磺酰基化合物。其中,磺酰肼和亚磺酸钠作为磺酰基来源最为常见。第三章在第三章中,我们发现了一种碘促进/参与的1,6-烯炔与磺酰肼的自由基串联环化反应,得到了五元和六元环的磺酰化环化产物。该反应利用水为溶剂以良好至极高的产率得到目标产物。此外,使用I2/TBHP体系避免了昂贵、有毒催化剂的使用,并且该反应一步构建了新的C-S和C-I键。该方法还是合成在药物和有机化学中具有重要的潜在应用价值的砜类化合物的一种简便方法。第四章在第四章中,我们介绍了烯炔环化构建七元环的反应。从构建七元环的烯炔底物的分类入手,对七元环骨架的合成方法进行阐述。其中,最常见的利用烯炔构建多官能团化的七元环的方法是过渡金属催化的[5+2]环加成反应。第五章在第五章中,我们利用1,6-烯炔与α-溴代-1,3-二羰基化合物在铜催化剂的作用下通过[2+2+3]环化合成了七元氧杂环庚烯衍生物。通过该自由基串联环化过程形成了两个新的C-C键和一个C-O键。所得到的七元氧杂环庚烯类化合物是合成药物ETPs和一些广泛存在的天然产物的重要骨架。

关键词： 异噁唑   吡唑   抗菌活性   荧光性能   超声波辐射  

摘要： 异噁唑、吡唑类含氮杂环化合物有独特的结构特性,具有多种生物和药理学特性,在医药、农药等范畴有广泛的使用前景,在有机合成中也有着重要的地位。特别是二者均有抗炎、抗菌、止痛等功效,作为一些药物的活性成分,其合成及其在医药领域的应用备受青睐。另外,一些吡唑衍生物具有显着的溶剂变色和电致发光性能,可应用于显示材料领域。本论文以不同取代基的苯甲醛为原料,分别合成了不同取代基的异噁唑、吡唑衍生物。首先,以取代苯甲醛为最初的原料,经盐酸羟胺肟化后,进而用N-氯代琥珀酰亚胺将其氯代成氯代苯甲醛肟,再与炔丙醇通过1,3-偶极环加成反应一锅法合成3-芳基-5-羟甲基异噁唑,然后分别通过醚化和氧化得到相应的3-芳基-5-甲基炔丙基醚异噁唑和3-芳基-5-醛基异噁唑。其次,以2-氯-5-氯甲基吡啶为最初的原料,先在碱性条件下水解得到6-氯-3-吡啶甲醇,进而用碘选择性氧化为6-氯-3-吡啶甲醛,然后进行肟化和氯取代最终得到6-氯-3-吡啶氯代醛肟。再次,以邻甲氧基苯甲醛合成的3-（2-甲氧基苯基）-5-(（丙-2-炔-1-基氧基）甲基)异噁唑和6-氯-3-吡啶氯代醛肟反应进行条件优化,并在较优条件（超声波辐射）下合成了其他8种双异噁唑衍生物,目的产物收率为56–73%。依据美国临床和实验室标准协会（CLSI）推荐的抗微生物药物敏感性试验方法对所合成的9种化合物进行了抗菌活性研究。化合物3-（6-氯-3-吡啶）-5-(((3-（2-甲氧基苯基）异噁唑-5-基)甲氧基)甲基)异噁唑和3-（2-氯苯基）-5-(((3-（6-氯-3-吡啶）异噁唑-5-基)甲氧基)甲基)异噁唑对选用的真菌白色念珠菌（Candida albicans ATCC 10231）有较好的抑菌效果,其最小抑菌浓度（MIC值）均为4μg/m L。最后,以9种不同取代基的苯甲醛和对氯苯乙酮为反应原料,在超声波条件下反应得到对应的1-（4-氯苯基）-3-芳基丙-2-烯-1-酮,进而与对氯苯肼盐酸盐在常规加热回流条件下反应合成了9种1,3,5-三取代吡唑化合物,目标产物收率为74–96%。通过测试所合成吡唑衍生物的紫外光谱和荧光光谱,计算了相应的荧光量子效率（0.48–0.60）。所合成的三取代吡唑化合物最大紫外吸收波长范围为360–370 nm,得到的最大荧光发射波长在457–472 nm之间,主要发蓝光,荧光量子效率较高,荧光性能较好。这暗示其在发光材料领域有潜在的应用前景。另外,对所合成的两类最终产物用质谱HRMS、红外光谱FT-IR、核磁1H和13C NMR进行了表征和分析,确认了所合成的化合物的结构。

关键词： 3   3-二甲基-11-间甲苯基-2   4   5   10   11-六氢双苯并[b   e][1   4]二氮杂卓-1-酮水溶剂机理  

摘要： 以3-甲基苯甲醛、达咪酮、邻苯二胺为起始原料,微波下反应可以得到较高产率的3,3-二甲基-11-间甲苯基-2,3,4,5,10,11-六氢双苯并[b,e][1,4]二氮杂卓-1-酮。本文经过一系列溶剂的尝试和对比,以水作为溶剂,反应条件简便,环境友好,后续处理方便。