关键词： 自由基   烯烃   氮杂环化合物   串联环化反应  

摘要： 氮杂环化合物是一类数目庞大的有机化合物,广泛存在于天然产物和药物分子中。因此,如何绿色高效构建氮杂环化合物具有重要的科研和学术价值。在众多合成方法中,串联反应由于其操作简单且能够连续、有序地构建多种化学键,从而成为构建氮杂环化合物最直接、最有效策略之一。近年来,随着自由基化学的飞速发展,如何高效利用自由基引发的串联环化反应实现氮杂环化合物的构建,逐渐成为合成化学的研究重点之一。本论文主要致力于探索从简单易得的烯烃底物出发,以含丙烯酰胺片段的化合物（N-芳基丙烯酰胺、N-苯并咪唑丙烯酰胺）为反应底物,分别以不饱和α-溴代物、芳基重氮盐为自由基前体,通过自由基引发的串联环化反应,分别构建了一系列官能团化的苯并氮杂卓、苯并咪唑异喹啉酮类化合物。具体内容如下:1.铜催化N-芳基丙烯酰胺与不饱和α-溴代物的串联环化反应。以N-甲基-N-苯基甲基丙烯酰胺和2-溴-2-烯丙基丙二酸二乙酯为模型底物,通过自由基串联环化反应,实现了苯并氮杂卓化合物的合成。该反应以Cu（OAc）2（10 mol%）为催化剂,4,4'–bpy（20 mol%）为配体,Cs2CO3（2.0 equiv）为碱,CH3CN（2 m L）为溶剂,在120℃氩气保护下反应12 h,得到目标产物。2.基于电子给受体策略的N-苯并咪唑丙烯酰胺与芳基重氮盐串联环化反应。在没有外加光催化剂条件下,以N-苯并咪唑丙烯酰胺和芳基重氮盐为模型底物,通过N,N,N,N-四甲基乙二胺与芳基重氮盐形成EDA络合物,在可见光照射下,原位形成芳基自由基触发N-苯并咪唑丙烯酰胺的环化进程。该方法具有条件温和、操作简单和对环境友好等优点。

关键词： 自由基环化   光电催化   吲哚啉   磺酰胺  

摘要： 在过去的几年里,多环吲哚啉在医药和农药合成中有着非常重要的应用,许多重要天然产物和药物分子中也都含有多环吲哚啉骨架。由于这类化合物具有复杂的环系结构以及多个立体中心,这类化合物在药物开发、化学生物学以及化学合成等领域都有着非常广泛的用途。磺酰胺本身存在于许多生物活性分子中,由于磺酰胺分子结构具有独特的化学性质和药用价值,合成这一类功能作用的有机化合物有着极其广泛的前景,其特殊的分子骨架已成为药物、农药和功能分子材料的重要结构。同时,光电催化由于其在反应中无需高温、化学剂量的氧化试剂,近年来凭借着绿色、高效实用的特点,逐渐成为人们关注的对象。本论文首先介绍了不同催化形式下的自由基环化反应近年来发展的概况,基于此研究背景,开展了以下两个工作研究。(1)以氰基吡啶为芳基自由基源,开发了一种可见光诱导吲哚基分子脱芳化级联环化反应,该方法条件温和、操作简单、产率中等,为构建四环吲哚啉分子骨架提供了一种实用且绿色的合成方法。(2)开发了一种电催化自由基环化合成了磺酰胺融合的1,2,3,4-四氢喹啉衍生物的新方法。该反应无需额外的氧化剂、过渡金属催化剂,在温和的反应条件下即可反应,合成的磺酰胺融合的1,2,3,4-四氢喹啉是药物中的一类重要分子结构。

关键词： 含羰基的氮、氧杂环化合物   均相钯催化   非均相钯催化   羰基化反应   替代羰源  

摘要： 含羰基的氮、氧杂环化合物通常具有生物活性,且广泛存在于天然产物中,同时也是合成药物分子的重要功能结构。钯催化的传统方法合成含羰基的氮、氧杂环化合物往往需要通过预官能团化引入羰基或羰基前体,这无疑是低效且不原子经济的。相较于此,钯催化的羰基化反应直接使用CO作为廉价且丰富的C1单元,是合成含羰基的氮、氧杂环化合物的强力手段。 本论文发展了均相或非均相钯催化的羰基化环化反应合成含羰基的氮、氧杂环化合物。此外,为了避免无色、无味、高毒的一氧化碳气体的直接使用,采用了1,3,5-三甲酸苯酚酯（TFBen）、Mo（CO）6等作为固体替代羰源。本文具体研究内容如下: 1、钯催化N-（2-吡啶）磺酰基（N-SO2Py）-2-碘苯胺和末端烯烃的羰基化环化反应构建2,3-二氢喹啉-4（1H）-酮。反应以1,3,5-三甲酸苯酚酯（TFBen）作为替代羰源,N-SO2Py作为导向基,无论是芳香族烯烃还是脂肪族烯烃都能以良好的收率和高的区域选择性得到相对应的2,3-二氢喹啉-4（1H）-酮。有趣的是,芳香族烯烃参与反应时得到的是2-芳基-2,3-二氢喹啉-4（1H）-酮,而当脂肪族烯烃参与反应时则得到选择性反转的3-烷基-2,3-二氢喹啉-4（1H）-酮。另外,共轭二烯作为底物时,反应也能顺利的进行。最后,该策略还可以很好的应用到已有抗癌药的合成。 2、钯催化吲哚衍生物与炔烃连接的亲核试剂的多米诺羰基化环化反应合成羰基桥连的双杂环化合物。使用1,3,5-三甲酸苯酚酯（TFBen）作为替代羰源,该多米诺反应实现了三个C-C键和一个C-X键的快速构建,以优异的产率得到一系列具有生物活性相关的吲哚[2,1-a]异喹啉-吲哚和吲哚[2,1-a]异喹啉-二氢苯并呋喃衍生物。 3、石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种具有广阔应用前景且来源丰富的材料被广泛应用于催化领域。本文发展了Pd/g-C3N4催化的2-溴硝基苯和炔烃的羰基化环化反应构建喹啉-4（1H）-酮。使用低负载的非均相钯催化剂,Mo（CO）6作为替代羰源和还原剂,硝基芳烃作为氮源,反应以优异的产率得到各种喹啉-4（1H）-酮化合物。重要的是,Pd/g-C3N4在五次循环实验后仍保持较高的催化活性。 4、活性碳纤维（ACFs）由于其优异的耐高温性和化学稳定性,可以用于大多数有机反应环境。本文发展了Pd/ACFs催化的邻炔基苯酚与硝基芳烃的羰基化环化反应合成苯并呋喃-3-甲酰胺。使用硝基芳烃作为稳定且廉价的氮源,Mo（CO）6作为替代羰源和还原剂,反应以优异的产率得到了一系列苯并呋喃-3-甲酰胺衍生物。值得一提的是,由于纤维性载体的使用,通过简单的夹取即可实现Pd/ACFs回收。

关键词： 三氟乙酰亚胺肼   三氟乙酰亚胺亚砜叶立德   脱羧环化   C-H活化   含氮杂环  

摘要： 氮杂环化合物作为最常见的结构骨架之一,广泛存在于各种天然产物、合成药物和农用化学品中。由于氟原子的独特性质,在氮杂环化合物上引入三氟甲基可以明显改变母体分子的理化性质,如亲脂性、高电负性、代谢稳定性和生物利用度等,因而三氟甲基取代含氮杂环在制药、农药和材料科学领域得到了广泛的应用。考虑到三氟甲基的这些优良性能,在过去的几十年里,探索将三氟甲基并入功能化的氮杂环化合物的有效方法已成为一个有吸引力的研究领域。由三氟乙酰亚胺氯衍生得到的三氟乙酰亚胺肼和三氟乙酰亚胺亚砜叶立德作为常用的三氟甲基合成子,具有简单易得、结构稳定、官能团兼容性良好和反应活性高等特点,将其与合适的底物发生不同的串联环化反应来直接制备含三氟甲基的氮杂环化合物是一种更加高效且简便的策略。本论文主要研究内容如下:(1)对靛红与三氟乙酰亚胺肼的脱羧环化反应进行了深入研究,实现了在廉价金属Cu Cl和碳酸钾的条件下,以三氟乙酰亚胺肼作为三氟甲基合成子,与靛红进行偶联脱羧环化反应得到含有游离氨基的三氟甲基取代的1,2,4-三氮唑。该反应操作简便,底物范围广,条件温和,并且目标产物可以经修饰转化为一系列含三氟甲基氮杂环骨架的有用化合物。(2)采用三氟乙酰亚胺肼作为三氟甲基合成子,与α-酮酸在无任何金属、氧化剂和添加剂的情况下通过热诱导发生脱羧环化反应合成5-三氟甲基-1,2,4-三氮唑。反应在转化过程中生成关键的四面体羧酸中间体。该反应底物范围广,条件温和,为构建5-三氟甲基-1,2,4-三氮唑衍生物提供了另一种简便高效的途径。(3)在金属Rh(Ⅲ)的催化下,实现了三氟乙酰亚胺亚砜叶立德与苯亚胺乙酯的双C-H活化/串联环化反应合成三氟甲基修饰的苯并[de][1,8]萘啶。该反应具有广泛的底物范围,条件温和,产率中等至良好,得到的稠杂环化合物具有良好的荧光性能和较大的Stokes位移(127 nm)。

关键词： 芳香杂环化合物   有机膦化合物   偕二溴烯烃   钯   多米诺反应  

摘要： 芳香杂环化合物是有机合成中重要的结构骨架,广泛应用于药物、染料、功能材料等领域。此外,有机膦化合物具有独特的生物及药理活性,存在于众多天然产物、医药以及农药中。因此,开发简单高效的合成方法来制备膦官能团化芳香杂环化合物至关重要。在本论文中,我们发展了钯催化偕二溴烯烃与P(O)H化合物的多米诺环化/膦化反应,合成了一系列C2膦官能团化的吲哚、苯并呋喃和苯并噻吩。此一锅反应具有良好的官能团兼容性、广泛的底物范围、较高的成键效率和步骤经济性。此外,该方法可以应用于大规模制备(3 mmol)和后期官能团化,说明了该反应的实际应用性。

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。