关键词： 氟烷基化   杂环   合成策略  

摘要： 氟烷基杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中,在药物化学和临床治疗上有着极其重要的作用。因此,高效构筑氟烷基杂环一直是合成方法学研究的热点之一。目前化学合成氟烷基杂环化合物的方法主要有:直接碳-氢活化芳杂环、过渡金属催化作用下卤代杂环与氟试剂的交叉偶联反应、氟烷基取代杂环参与的交叉偶联反应以及烯烃与氟烷基试剂的串联环化反应。本文对近年来氟烷基化合物的合成研究进展进行了归纳与总结,为氟烷基杂环化合物的设计合成提供参考依据。

关键词： 杂环   吲哚-吡喃   多组分反应   晶体结构  

摘要： 采用多组分反应方法,以对氯苯甲醛、丙二腈和取代3-氰乙酰基吲哚三组分为原料,在微波条件下简便快速合成2-氨基-3,5-二氰基-4-(对氯苯基)-6-(取代吲哚基)吡喃化合物。产物结构通过熔点、红外、核磁共振谱和高分辨质谱等方法进行了表征,并进一步通过培养单晶,以及X-ray单晶衍射确认了产物的构型。产物单晶衍射结果表明:该晶体属于三斜晶系,空间群P-1,分子晶体结构中,新构建的吡喃环几乎为平面构型,其与相连的取代吲哚环二面角为42.731(7)°;吡喃环与相连的芳环接近垂直构型,其二面角为88.272 (9)°。

关键词： 含氮杂环   过渡金属催化剂   C—H键活化   原子经济性   立体选择性  

摘要： 含氮杂环化合物是一类非常重要的有机杂环化合物,也是有机合成化学的研究热点之一。本文首先简要介绍了含氮杂环化合物在天然产物、合成药物和功能材料中的分布及其广泛应用;然后以不同过渡金属催化剂为线索,按照时间由远至近的顺序分别概述了Pd、Ag、Fe、Ni、Zn、Cu等六类过渡金属催化剂在合成五、六元含氮杂环化合物方面的研究进展,对反应条件、反应特征进行了概括;最后对含氮杂环化合物合成领域的过渡金属催化剂的整体发展趋势进行了归纳总结。

关键词： 三氟甲基吡啶   C-N偶联反应   杀线虫活性   南方根结线虫   松材线虫   水稻干尖线虫  

摘要： 基于活性亚结构拼接法,将三氟甲基吡啶结构引入含氮杂环,合成了5个含三氟甲基吡啶结构的含氮杂环化合物,其中1个为新化合物,结构经过^(1)H NMR进行鉴定。对5-三氟甲基-2-溴吡啶与含氮杂环的C-N偶联反应进行探索,得出了最优的反应条件。对目标化合物针对南方根结线虫、松材线虫和水稻干尖线虫的离体杀虫活性进行了研究。结果显示,在200μg/mL的浓度下,所有目标化合物对三种线虫表现出一定的杀线虫活性,5-三氟甲基-2-(1H-咪唑-1-基)吡啶对水稻干尖线虫表现出较好的杀线虫活性,致死率为55.6%,高于对照药剂噻唑磷(36.4%),略低于对照药剂Tioxazafen(64.4%)。

关键词： 呋喃   吡喃   氧杂环  

摘要： 以呋喃和吡喃为代表的氧杂环骨架存在于Puupehedione、Peniphenone A、Virgatoldes B等活性分子中,具有抗癌、抗溃疡、抗氧化等多样的生物活性。通过分子内和分子间双环化反应来构建氧杂环骨架得到了充分研究。归纳总结已有文献的优缺点,将为探寻新的氧杂环合成方法指明方向。

关键词： 天然产物   含氧化合物   目标产物   α,β-不饱和醛  

摘要： 天然含氧杂环化合物是一类具有良好生物活性和多种生理功能物质,在食品工业中有广泛的应用与研究。以α,β-不饱和醛类底物为基础原料,对合成产物的不同试验条件进行优化筛选,获得最佳的天然含氧化合物合成反应条件。结果表明,在以二氯甲烷作为反应溶剂,催化剂cat.17催化作用下,使用孔径为4Å分子筛进行的反应条件下可得到产率较高的产物,同时能够缩短合成目标产物的反应时间,高效合成含氧杂环化合物,为进一步扩增产物提供了物质基础。

关键词： 氧化还原催化剂   杂环化合物   光化学合成   有机化学   金属配合物   可见光催化   可见光照射   反应模式  

摘要： 在过去的十几年里,可见光诱导的有机化学转化得到了长足的发展,其绿色温和的反应模式在新反应设计、天然产物合成、功能材料开发等领域扮演着越来越重要的角色[1].通常,可见光催化反应依赖于使用铱、钌等贵金属配合物或有机染料作催化剂,通过光氧化还原途径实现各种化学转化.然而,光催化剂一般价格昂贵且在反应结束后难以回收,这些都限制了光催化技术的发展和进一步应用.因此,开发单一可见光照射下(不使用光氧化还原催化剂)底物向目标产物的高效转化,逐渐成为合成光化学领域的热门研究方向[2].

关键词： 异腈的原位捕获   Ugi四组分反应   后修饰串联反应   绿色异腈化学   一锅法合成  

摘要： 报道了一种基于原位捕获异腈的Ugi四组分反应及后修饰串联反应的新策略.根据该反应策略,异腈化物被原位制备,并立即被捕获参与Ugi四组分反应及后续的修饰串联反应.相比之前的报道,该策略在Ugi四组分反应及其后修饰串联反应中实现了基于异腈的原位捕获,解决了反应中异腈化物的不稳定、高毒性和对环境的不友好等问题.温和的反应条件,精简的制备方法,也为异腈参与的Ugi四组分及后修饰串联反应提供了一种绿色无污染的新策略.

关键词： 双过渡金属催化   C-H键活化   脱氢   杂环化合物  

摘要： 杂环化合物是有机物中数目庞大的一类化合物,其不仅存在于各种天然产物,如抗生素、生物碱、维生素等,还存在于医药、农药以及功能材料中。杂环化合物由于其广泛的应用,如何简单、高效地构筑杂环化合物是目前有机合成研究领域的重点方向。C-H键是有机物最基本的化学键,广泛存在于各种有机化合物中。因此,直接从C-H键出发对其进行官能团化,进而构建杂环化合物是一项具有广阔应用前景的策略,但C-H键键能高不易被转化,C-H键转化在动力学和热力学方面存在双重挑战。近年来,过渡金属催化剂被引入C-H键活化研究中,一定程度上解决了C-H键键能高不易被活化的问题。此外,通过将导向基团引入反应底物的策略,过渡金属催化剂可以定向活化目标C-H键,提高了C-H键活化的选择性。但在选择导向基团的时候,要考虑杂原子的配位能力,若导向基团的配位能力过强,会导致催化剂失活,从而无法进行反应;还要考虑导向基团能否转化到目标产物结构中或者在反应过程中顺利脱除,有利于后续衍生反应。基于以上研究现状,本论文研究了铑和铜共催化不同杂化类型的C-H键活化,并经过串联反应合成了异吲哚啉酮类化合物。在研究中选择了N-甲氧基苯甲酰胺和饱和酮类化合物作为反应底物,反应中铜催化饱和酮C(sp)-H键活化,使其脱氢原位生成α,β-不饱和酮化合物;在铑催化的条件下,N-甲氧基苯甲酰胺苯环的邻位C(sp)-H键被活化,随后与生成的α,β-不饱和酮偶联环化生成异吲哚啉酮类化合物,导向基团中的氮原子转化为异吲哚啉酮结构,甲氧基在反应过程中顺利脱除。该催化体系在放大反应实验中能够以70%的产率得到目标产物;底物适用范围较广,不同取代基修饰的N-甲氧基苯甲酰胺和饱和酮都能够顺利进行反应并得到目标产物。该方法利用两种金属组成的催化体系实现了不同化合物的串联反应,为合成异吲哚啉酮类化合物提供了新的合成方法。

关键词： 氮杂环卡宾   噻嗪酮   磺酰胺   不对称催化   手性农药  

摘要： 含硫杂环化合物广泛存在于生命体当中,同时具有抗真菌、抗细菌、杀虫、抗病毒等重要的农用生物活性。噻嗪杂环是一类重要的含硫活性先导骨架,该类骨架活性的探索一直是医药和农药工作者的研究热点。而手性农药是开发高效,低毒绿色农药的重要手段。对含硫杂环化合物骨架进行简单、高效的不对称合成具有非常重要的科学意义和研究价值。所以利用氮杂环卡宾(N-Heterocyclic Carbene,NHC)催化剂催化合成具有单一手性含硫杂环化合物,同时进行相应的农药活性测试,且研究其不同立体构型(如:R/S)的生物活性,并通过蛋白组学等现代生物信息学手段进行作用机制等科学问题研究。开发一类潜在的农用活性分子,并可以为后续的研究奠定基础并提供理论指导。首先合成手性异喹啉并磺酰胺和手性吲哚并磺酰胺两类一系列的化合物。通过初步活性测试,包括水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae,Xoo)、烟草青枯病菌(Ralstonia solanacearum,R.s)和柑橘溃疡病菌(Xanthomonas citri,Xac),发现均无明显抗菌活性,对该结构进行了第三次迭代优化改造,将五元环改成六元环,设计了通过简单原料一步高效构建手性噻嗪酮类化合物,增加了分子的柔性,对核心骨架进行扩展,并提升了结构的多样性。再进行活性测试,使用离体、活体和扫描电镜分析筛选出较高活性全新手性先导结构,并通过非标记定量蛋白组学分析进行机制研究。通过三代化合物结构的迭代优化,最终发现手性噻嗪酮类化合物具有较好的抗菌活性,尤其是对水稻白叶枯病菌的抗病活性最好。以下是我的主要研究内容:(1)通过路线a,实现了一种新的氮杂卡宾催化活化模式——氮杂环卡宾催化跨苯环活化γ-位的直接碳氢官能团化及(4+2)环化反应;合成了22个新颖的手性异喹啉并磺酰胺类官能团拼接化合物,对反应机理进行了深入的研究,并通过DFT计算发现NHC参与催化反应能有效活化苄基碳氢键,形成重要的高活性邻苯碳醌(o-QDM)中间体参与反应。(2)通过路线b,实现了一种新的跨吲哚环远程的δ-HOMO活化及[4+2]环加成反应;合成了19个全新的手性吲哚并磺酰胺类活性片段的拼接结构。这是NHC催化领域中,首次实现了芳基醛跨芳环的δ-位远程活化模式,为NHC实现芳基醛的远程活化模式的探索提供了重要的理论支撑。该方法条件温和操作简单,具有较高的收率和高立体选择性控制,为新药物的创制和活性结构的拼接提供了一种重要的技术手段。(3)通过路线c,利用氮杂环卡宾催化剂的催化反应,用简单的原料实现了29个手性噻嗪酮杂环类功能分子的简洁、高效、快速构建。实现了一种全新的NHC-铜(II)协同催化模式,一步构建单一手性噻嗪酮类化合物的策略。在常规的铜催化反应中,普遍是使用一价铜作为催化剂进行催化反应,而NHC具有极强的配位能力,在金属催化中常被用作配体使用,因此一般的催化理论认为金属催化体系中,NHC很难不被失活而作为一种催化进行协同反应。在研究中,只使用NHC作为催化剂是无法较好实现立体选择性控制,随着反应条件的不断优化,发现二价铜的加入,能够有效的提高反应的立体选择性,同时还能实现更高的产率。这为NHC-过渡金属协同催化模式的可行性提供了新的支撑,同时这种快速高效构建手性含硫杂环的新方法将为农药和医药新结构的创制提供一种新的技术方案。(4)最后,对合成的一系列化合物进行了生物活性测试,结果表明噻嗪系列(路线c)结构对水稻白叶枯病菌表现出较好的抑制活性,特别是该系列化合物中的3-3o、3-3p、3-3t和3-3u。然后对高活性化合物的消旋体和其他两个构型分别进行EC评价,发现化合物3-3p的(S)-构型具有最高活性(EC=1.9μg/m L);并进一步研究3-3p化合物的不同构型的在活体上的活性差异,在浓度为200μg/m L时,分别在水稻上进行了活体实验,发现化合物3-3p的(S)-构型具有较高的水稻治疗活性(48.5%)优于对照药剂叶枯唑(29.1%)。最后通过了扫描电镜观测化合物3-3p的(S)-构型对水稻白叶枯病菌的影响,发现化合物能使细菌表面褶皱和破裂;此类结构具备继续开发的价值,因此对化合物3-3p的(S)-构型在水稻活体上进行非标记定量蛋白组学分析,初步研究其作用机制。通过非标记定量蛋白组学分析,化合物3-3p的(S)-构型可能可能代谢了一些含硫氨基酸类似物参与到含硫氨基酸的正常代谢途径,干扰了正常的代谢过程,从而表现出了一定的抗菌活性。