关键词： 重氮化合物   4-重氮异喹啉-3-酮   4-重氮异色满-3-亚胺   C-H键活化   金属卡宾   杂环化合物  

摘要： 重氮化合物是一类重要的有机试剂,在有机合成化学、药物化学、化学生物学、材料化学等领域具有广泛应用。本论文基于课题组发展的4-重氮异喹啉-3-酮和4-重氮异色满-3-亚胺两类六元环状重氮化合物开展了合成应用研究,主要研究内容和结果如下: (1)发展了一种由质子酸促进的4-重氮异喹啉-3-酮与腈的形式[3+2]环加成反应合成二氢噁唑并异喹啉和噁唑并异喹啉的简洁、高效新方法。在反应过程中,4-重氮化合物首先捕获质子形成重氮正离子中间体,随后被腈进攻发生亲核取代反应,进而环化得到形式[3+2]环加成产物。我们利用该方法合成得到了28种二氢噁唑并异喹啉和4种噁唑并异喹啉类杂环化合物。在进一步研究过程中,我们发现合成得到的邻羟基苯基取代的噁唑并异喹啉产物具有激发态分子内质子转移(ESIPT)的光学特性,在固态和溶液中发射明亮的绿色荧光,有望发展成为新的荧光分子传感器。 (2)发展了一种过渡金属催化剂调控的水杨醛和4-重氮异喹啉-3-酮选择性合成苯并呋喃[2,3-c]异喹啉和5,6-二氢-7H-苯并[c]苯并呋喃并[2,3-e]氮杂环庚-7-酮的新方法。当用Co(III)作催化剂时,反应经C-H键活化机理,得到的主产物为苯并呋喃[2,3-c]异喹啉类化合物;而当用Rh(Ⅲ)作催化剂时,反应经铑卡宾机理,得到的主产物为5,6-二氢-7H-苯并[c]苯并呋喃[2,3-e]氮杂环庚-7-酮类化合物。进一步研究发现,合成得到的5,6-二氢-7H-苯并[c]苯并呋喃[2,3-e]氮杂环庚-7-酮可在二碘化钐作用下脱去Ts基团,所得到产物可以进一步衍生化。 (3)研究了Rh(Ⅲ)催化的4-重氮异喹啉-3-酮与2-取代苯甲酸的形式[4+1]环加成反应,该反应提供了一种合成螺[异苯并呋喃-1,4′-异喹啉]-3,3′-二酮类螺杂环化合物的新方法。我们研究了该反应的机理,通过氢氘交换实验,证明羧基导向的C-H键活化步骤是可逆的,通过平行实验和竞争实验的动力学同位素效应(KIE)证明了C-H键活化为该反应的决速步骤。该方法原料简单易得、底物普适性好,并且能够进行放大实验。 (4)研究了4-重氮异色满-3-亚胺的重氮保留的反应,发现在铜催化下4-重氮异色满-3-亚胺与芳基硼酸发生重氮基团氮原子芳基化反应,生成4-腙基异色满-3-亚胺类杂环化合物。该反应提供了一种在酯亚胺的α-位引入腙官能团的新方法。

关键词： 异腈   吡咯并呋喃   氨基甲酸酯   噻二唑   硒二唑  

摘要： 异腈具有碳烯和三键的化学性质,含有亲核和亲电末端碳,是一种活泼的有机合成砌块。异氰酸酯官能团在不同的科学范畴都有涉及。包括医学、生物学、农学、材料物理以及最重要的化学。近些年,科研工作者通过底物结构合理设计,利用异腈来合成各类含氮杂环化合物得以实现,本文聚焦于含氮-氧、氮-硫和氮-硒三类杂环化合物的合成,探究了:1)钯催化下炔丙醇与叔丁基异腈选择性合成吡咯并呋喃衍生物和氨基甲酸酯;2)无机碱促进下胺肟、异腈及单质硫三组分反应合成1,2,4-噻二唑-5-亚氨基衍生物;3)胺肟、异腈及单质硒三组分反应合成1,2,4-硒二唑-5-亚氨基衍生物,上述方法的发展为三类含氮-氧、氮-硫及氮-硒杂环衍生物的合成提供了新颖、简便及高效的合成策略。第一部分,综述了含氮-氧、氮-硫及氮-硒三类杂环有机物的合成研究进展。重点介绍了在无金属催化下和过渡金属催化下的环化反应。第二部分,发展了钯催化下炔丙醇和叔丁基异腈高选择性合成吡咯并呋喃衍生物和氨基甲酸酯。在10 mol%Pd(OAc)与110 mol%Li Br存在下,一分子炔丙醇与三分子叔丁基异腈在水的参与下发生“有序的”异腈三重插入反应,以56%～73%的产率高选择性地生成了吡咯并呋喃衍生物;而在10 mol%Pd(PPh)和110 mol%KPO存在下,一分子炔丙醇与一分子叔丁基异腈在空气中氧气的参与下发生简单氧化偶联反应,以51%～74%的产率生成了氨基甲酸酯。仅通过简单改变钯催化剂与盐的种类就能得到不同产物且选择性高,该方法分别为吡咯并呋喃亚胺衍生物和氨基甲酸酯提供了有吸引力的合成途径。第三部分,发展了无机碱促进下胺肟、异腈及单质硫的三组分串联反应合成1,2,4-噻二唑-5-亚氨基衍生物的新方法。该方法以具有多向转化位点的异腈为氮源,以廉价易得、稳定且低毒的硫粉为硫源,以300 mol%NaCO为碱,在二甲基亚砜(DMSO)溶剂中80℃下反应2小时,以73%-95%的产率合成了一系列共19个1,2,4-噻二唑-5-亚氨基衍生物。该方法历经简单的分子内环化过程,一步构建了一个N-S键及两个C-N键。原料简单易得、高产率、高原子经济性(水是唯一的副产物)、操作简单是该反应的特点,为1,2,4-噻二唑化合物的合成提供了一条高效、简便、绿色的合成方法。第四部分,含氮-硒杂环化合物具有丰富的生理活性,传统的含氮-硒杂环化合物的构建方法通常依赖于使用各种活化硒试剂,如RSe H、RSe Cl、RSe Br、RSe OTs等。与传统的有机硒试剂相比,硒粉具有价格低廉、商业可用性高、稳定性好、易于处理、无异味以及存储稳定性好等优点。本部分以胺肟、异腈及硒粉为原料,发展了绿色、高效构建1,2,4-硒二唑-5-亚氨基衍生物的新方法,合成了一系列共19个结构类型丰富的1,2,4-硒二唑-5-亚氨基衍生物。机理研究表明,该方法历经空气氧化下的硒自由基环化过程,一步构建了一个N-Se键及两个C-N键。该方法还具有底物范围广及容易规模化等优点。

关键词： 碘叶立德   杂环化合物   过渡金属   异喹啉衍生物   C-H官能化反应  

摘要： 含氮杂环化合物广泛存在于天然界中,异喹啉及其衍生物作为典型的氮杂环化合物是很多天然药物分子及有机配体的重要结构单元,其在药用价值上的表现使其获得了大量研究。在过去的十几年中,各种不同的卡宾前体被得到大量利用,如重氮化合物、肼类、三氮唑类、烯酮类、亚磺酸叶立德类等。其中,碘叶立德作为卡宾的前体的一种,不仅易于制备,而且其高稳定性以及对环境的友好程度,使其成为一种优秀的卡宾前体,同时关于碘叶立德催化C-H官能化反应也在近些年得到了高速发展。在本文中,我们对碘叶立德参与的反应,其中主要类型为C-H官能化反应进行了综述,其中包括含氧杂环,含氮杂环,烷基烯基化反应。同时我们归纳了近些年通过不同方法参与合成异喹啉类化合物的文献归纳报道。本文围绕碘叶立德在金属催化下参与发生C-H官能化反应,构筑稳定的异喹啉衍生物展开,主要工作分为以下两方面:1.我们使用2-苯基-4-[3H]喹唑啉酮与碘叶立德作为原料在Ir(III)的催化作用下,以对甲苯磺酸银,对甲苯磺酸作为添加剂,在2-苯基-4-[3H]喹唑啉酮苯环的邻位进行活化,经过[4+2]环化反应合成2,2-二甲基-2,3-二氢-4H-喹唑啉并[3,2-f]菲-4,14(1H)-二酮化合物。该反应具有反应条件温和,适用范围广泛,底物易制备,且操作安全等优点。2.使用2-芳基苯并咪唑与碘叶立德作为起始底物,以Ru(II)作为催化剂,使用六氟锑酸银,乙酸钠为添加剂,经过[4+2]环化反应,以较高的产率获得咪唑并[2,1-a]异喹啉化合物。该反应具有优秀的产率-87%,且底物适用性好,条件简单,操作安全,具有较好的区域选择性。

关键词： 有机硒   杂环化合物   电化学合成   C-H键官能化   自由基反应  

摘要： 含硒杂环因其独特的生物药理活性，在化学、生物和医药领域具有重要的研究价值。近年来，含硒杂环的高效构建成为化学和生物领域的重要研究课题。然而，现有含硒杂环的合成方法存在反应类型单一、产物结构缺少多样性等问题，无法满足结构新颖、复杂的含硒杂环高效合成的需求。因此，探索高效合成结构新颖的含硒杂环的新方法，对于含硒产品开发、含硒药物分子库建立和药物研发具有重要的研究价值。　　本论文结合C-H键活化策略和自由基串联环化策略，利用电化学合成方法，开展了有机硒参与的杂环化合物合成与修饰研究，实现了含硒五元、六元及八元杂环的构建。利用循环伏安实验、自由基捕获实验、动力学同位素效应以及密度泛函理论计算等手段，揭示了含硒杂环的反应机理以及反应特殊的化学选择性和区域选择性。在此基础之上，进一步开展了有机硒催化苯并三氮唑衍生物N1-和N2-位化学选择性的烯基化反应，为制备其他三氮唑衍生的药物分子提供了重要的理论借鉴。主要研究内容和结论如下:　　(1)电化学驱动氮杂环C(sp2)-H键硒化反应研究　　利用C-H键活化策略，基于电化学驱动，使用无痕电子作为驱动力，发展了高效合成结构新颖的含硒氮杂环的新方法。克服了惰性C(sp2)-H键活化合成过程中需外加金属催化剂和化学氧化剂等缺陷，制备了一系列结构多样性的含硒氮杂环产物。通过自由基捕获实验和高分辨液质分析(HRMS)可以检测到氮杂环底物和二硒醚分别与自由基捕获剂的加合物，说明反应体系中原位生成了碳中心自由基和硒自由基，进一步通过电化学循环伏安测试，提出了硒自由基引发的吡啶并嘧啶酮C(sp2)-H键硒化机理。　　(2)电化学驱动杂环C(sp3)-H键硒化反应研究　　利用电化学合成技术，成功实现了氧/硫杂环惰性C(sp3)-H键的活化硒化反应，克服了以往氧/硫杂环惰性C(sp3)-H键活化需要外加金属催化剂和计量氧化剂的缺陷。该反应条件温和，底物范围宽泛，在电化学驱动条件下，五元、六元、七元氧杂环以及硫杂环、乙硫醚、冠醚，甚至环烷烃和甲苯衍生物等惰性C(sp3)-H键的直接硒化反应，都能顺利进行，拓展了该策略的应用前景。通过自由基捕获实验和高分辨液质分析(HRMS)，可以检测到四氢呋喃碳中心自由基和自由基抑制剂的加合物。利用1∶1的四氢呋喃和d8-四氢呋喃，进行动力学同位素效应（KIE）研究，证明了杂环C（sp3）-H键的断裂包含在决速步骤当中。　　（3）电化学驱动含硒八元氮杂环构建反应研究　　利用绿色电化学催化技术，成功实现了首例硒中心自由基引发的自由基串联环化，合成了一系列结构多样性的八元含硒氮杂环化合物。目标产物使用间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）或过氧化氢（H2O2）处理，经历氧化消除可以得到脱硒共轭二烯产物，进一步拓展该硒环化策略的实用性。同时，通过自由基抑制实验、循环伏安测试以及密度泛函理论（DFT）计算解释了该反应特殊的化学选择性、区域选择性以及分子内的六元环化竞争等诸多机理，为后续制备其它中环化合物提供了理论借鉴。　　（4）有机硒协助的三氮唑N1-和N2-选择性烯基化反应　　针对合成过程中苯并三氮唑N1-和N2-位选择性难以控制的问题，利用有机硒容易和双键形成硒鎓离子的特点，以及硅烷容易和三氮唑形成N-Si键的封锁作用，成功实现了苯并三氮唑衍生物N1-和N2-位化学选择性的烯基化反应。　　本论文利用电化学合成技术，使用无痕电子作为反应驱动力，成功实现了结构新颖、多样的含硒五元、六元及八元杂环的高效合成。该合成手段更加绿色、经济，对底物范围和官能团有更好的兼容性。在此基础之上，利用有机硒催化，实现了苯并三氮唑N1-和N2-位选择性烯基化反应。上述工作的开展，对含硒化合物制备和有机硒药物分子库建立提供了新的思路和方法。

关键词： 1,3-二硫杂环   硫醇点击反应   异硫氰酸酯   卤代硫醇  

摘要： 1,3-二硫噻烷是一类特殊的含硫杂环结构类型,在天然产物、活性药物以及有机合成领域均有重要应用。目前,1,3-二硫杂环结构的构建多是经由二硫醇底物的亲核取代反应策略,但存在底物来源受限、反应条件剧烈、环境友好性低等问题。本文基于硫醇-异硫氰点击反应和硫醇-卤代烷硫醇点击反应,设计开发了卤代硫醇和异硫氰酸酯为底物的新型串联反应,建立1,3-二硫六元和五元杂环结构的高效方法,获得了一系列N-取代的2-亚胺-1,3-二硫噻烷。具体研究内容如下: 1.N-烷(芳)基取代-2-亚胺-1,3-二硫环己烷的合成。以3-氯丙硫醇与异硫氰酸苄酯为模型底物,通过对碱的类型及用量、溶剂、反应温度和时间等因素的系统筛选,建立了以醇-水为溶剂,4-二甲氨基吡啶为碱,50℃条件下构建2-烷基取代亚胺-1,3-二硫六元杂环的最优条件。在此基础上,以不同类型的烷基及芳基取代的异硫氰酸酯为原料进行拓展合成,获得了N-烷(芳)基取代的2-亚胺基-1,3-二硫环己烷目标化合物共计23个。该合成策略具有反应条件温和、产物易于分离、底物适用范围广等特点,所得产物具有较高的农药和医药领域应用潜力。 2.N-(磷)酰基取代-2-亚胺-1,3-二硫环己烷的合成。基于上述1,3-卤代硫醇和异硫氰酸酯的串联反应策略,主要围绕N-酰基和N-磷(膦)酰基类底物进行拓展合成,分别获得了N-酰基取代的2-亚胺基-1,3-二硫环己烷类化合物10个,和N-磷(膦)酰基取代的2-亚胺基-1,3-二硫环己烷类化合物8个。 3.N-取代-2-亚胺-1,3-二硫环戊烷的探索合成。以2-溴-1-乙硫醇为原料分别与烷(芳)基类异硫氰酸酯和(磷)酰基异硫氰酸酯反应,初步验证了2-亚胺基-1,3-二硫环戊烷的合成可行性。 总的来说,论文基于巯基的互变异构原理,设计构建了卤代硫醇和异硫氰酸酯的新型串联反应,并成功应用于多类N-取代-2-亚胺-1,3-二硫杂环化合物的合成中,为温和条件下1,3-二硫杂环骨架的高效构建提供了一种新的策略方法,显示出了重要的医药应用前景。

关键词： 药物骨架   含氮杂环   茚酮   绿色合成  

摘要： 传统化学工业的发展在推动人类社会进步的同时，大量有害化学物质的生产和使用对地球环境造成了严重污染，而开发零污染和零排放的绿色化学品生产工艺，对保护人类健康和改善生态环境质量，促进化学工业的可持续发展具有重要意义。含氮杂环和茚酮作为药物合成化学中具有绝对优势的药物骨架，通过衍生化修饰可以转化为生物活性分子，显著改善药物或候选药物在生物体的吸收、分布、代谢和排泄性能，并有效降低生物毒性，因而在药物合成化学领域备受关注。但是，现有的含氮杂环化合物和茚酮的药物骨架构建及衍生化合成方法大多采用贵重过渡金属催化的偶联反应实现，该过程不仅生产成本较高，且合成所使用的高毒性有机溶剂、高温加热反应过程、严苛的生产条件等会造成严重的环境污染，给生命健康和生态安全带来极大的安全隐患。　　可见光作为一种绿色可再生资源，其廉价、温和、实用性强等性质在药物合成领域受到广泛关注，而如何高效利用可见光的能量，通过使用“光催化剂”，构建药物类杂环骨架和衍生化产品，成为绿色化学领域的新挑战。廉价金属催化剂（Fe、Co、Ni等）具有制备工艺简便、成本低、环境污染少等优点，是贵金属催化剂的理想替代物，在药物骨架的构建和衍生化领域优势凸显。　　本论文旨在遵循绿色化学的理念，将可见光催化方法、绿色反应源、无过渡金属参与反应等绿色手段引入含氮杂环化合物及茚酮优势药物骨架的构建和衍生化过程，该体系从源头控制和消减了有害物质的使用和产排，在减污降碳、提升相关药物经济价值和社会效益等方面具有积极意义，所形成的系列骨架药物绿色合成新技术，为绿色、高效、低成本药物的构建和研发提供新的思路。论文的主要内容和创新研究如下：　　1.2H-吲唑是医药、材料等领域广泛应用的优势骨架，以吲唑为母核进行衍生化是常用的创新药物结构改造策略。基于绿色化学合成理念，我们以绿色清洁的可见光为能量来源、Ph3P/NaI原位形成的EDA复合物为光催化剂的催化体系，用于伯烷基、仲烷基和叔烷基等羧酸基药物的后期2H-吲唑官能团修饰，合成了22种2H-吲唑衍生物，并实现了血脂调节药物吉非罗齐的2H-吲唑基团修饰。该工作提出的无过渡金属和有机染料催化剂参与的可见光催化2H-吲唑C3位烷基化方法，通过控制实验和自由基抑制实验，证实了该反应是一个烷基自由基选择性进攻2H-吲唑缺电子的C3位进而脱质子得到相应目标产物的过程。该合成方案采用可见光为能源、EDA复合物为光催化剂的策略，不使用传统化石燃料为能量来源的加热方式，还避免了普通光催化体系中常见的贵金属催化剂（如钌、铱等）、有机染料催化剂（如曙红、罗丹明等）以及氧化还原试剂的使用，反应过程条件温和，有效减少了高毒性有机溶剂的使用，能显著降低药物的生产成本，对羧酸基药物的烷基化修饰具有良好的适用性，药物骨架及衍生物合成过程中不产生重金属残留问题;绿色性评价显示本合成方案原子经济性和反应质量效率高，为绿色、高效2H-吲唑类药物骨架构建提供了创新思路。　　2.2,3-稠杂喹唑啉酮是一种重要的稠杂环药物骨架，具有优良的生物和药理活性。目前许多合成策略已经成功建立，用于快速制备稠杂喹唑啉酮衍生物。然而迄今为止，2,3-稠杂喹唑啉酮的合成方法较少，且现有的合成方法反应条件苛刻，大都需要贵金属作为催化剂。因此，开发绿色合成喹唑啉酮衍生物的方法具有重要的意义。氢胺化反应是构建各种含烯胺/亚胺的氮杂环骨架的最有力的工具之一，可以用于一些天然产物和生物活性分子的合成，且反应的原子经济性很高。本研究通过t-BuOK催化功能化喹唑啉酮分子内氢胺化反应，高区域选择性、高立体选择性地合成了25种5H-邻苯二嗪[1,2-b]喹唑啉-8(6H)-酮衍生物。该反应可以在室温条件下t-BuOK（20mol%）催化20min，通过独有的6-内环加成反应获得收率高达88%的目标产物。克级规模实验显示，该反应在10mol%的t-BuOK催化下，室温反应30min，可以得到82%收率的目标产物，显示出优异的高效性和稳定性。相比于传统的合成方法，该工作提出的制备方案反应条件温和、起始原料易得，具有良好的官能团容忍度、不使用贵金属和传统碱金属催化剂、底物范围广、且能高区域和立体选择性反应、高原子经济性等优点，为2,3-稠杂喹唑啉酮衍生物的合成提供了一种操作简便、绿色高效的新方法。　　3.茚酮是一类用途广泛的药物骨架，在药理学、有机合成和材料科学中有着广泛的应用。在众多合成茚酮的方法中，羰基化反应由于能得到更有价值的含羰基茚酮化合物而备具吸引力。但是，羰基化反应过程通常使用贵金属催化剂（Rh、Ru、Ir等）和有毒有害的气态CO，极大限制了该反应的实际应用，而生物质衍生物的氧化和CO2的催化氢化制得的甲酸（HCOOH）能替代CO，结合廉价金属钴具有的氧化加成过程或结合π-酸CO配体能力，能开发出非贵金属催化或气态无CO

关键词： N-磺酰胺类稠杂环化合物   脱羧环化反应   半导体催化   可见光  

摘要： 含氮杂环作为一种有机结构基元广泛存在于农药、天然产物、功能材料中，开发新的策略向含氮杂环引入官能团可以有效改善其物理、化学性质，是有机化学领域的研究热点。可见光是一种绿色环保且丰富的可再生能源。近年来，将太阳能转化为化学能被视为可持续发展策略之一，引起了科学家们广泛关注。随着光化学的快速发展，光诱导氧化还原催化已经成为有机合成领域的重要途径。然而，大多数有机小分子无法吸收可见光，因此在光诱导反应中通常需要过渡金属配合物或有机染料类光催化剂，它们通常存在价格昂贵、稳定性差、无法回收利用等缺点。半导体材料具有较好的物理化学稳定性，相比较传统的均相催化剂而言，它合成简单、价格便宜、可循环利用。本论文将可见光催化与非均相催化有机结合，开发了两种光诱导的非均相催化体系，通过使用半导体材料钙钛矿CsPbBr3以及氧掺杂g-C3N4催化高效实现了 N-磺酰亚胺与N-芳基甘氨酸的脱羧环化反应，该策略为开发简单高效且绿色友好的合成方法提供了新途径。　　本论文的主要研究内容如下:　　ⅰ）可见光诱导钙钛矿催化N-磺酰胺类稠杂环化合物合成新方法　　以N-磺酰亚胺与N-苯基甘氨酸作为起始原料，在可见光诱导下以钙钛矿CsPbBr3为非均相催化剂，首次报道了一种高效的N-磺酰胺类稠杂环化合物的合成策略。该策略在温和且不需要任何添加剂的情况下，以中等到优异的产率得到一系列的目标产物，并且成功对药物分子进行修饰。相比传统均相催化体系，具有条件温和、操作简单、催化剂可回收利用等优点。　　ⅱ）氧掺杂氮化碳催化的可见光诱导脱羧环化反应　　通过H2O2水热法，将氧原子掺杂于g-C3N4材料，并对g-C3N4与最优催化剂OCN100进行了一系列对比表征分析，结果表明氧元素掺杂后g-C3N4的光催化活性明显提高，有效解决g-C3N4光吸收能力差和光诱导空穴/电子对重组速率快等问题。首次在可见光诱导下，将OCN100半导体材料应用于非均相催化体系，以N-磺酰亚胺与N-苯基甘氨酸为底物，合成一系列的N-磺酰胺类稠杂环化合物。该反应体系绿色且高效、底物适用性广、官能团耐受性好。在最优条件下,各种反应底物均能以较好的收率得到目标产物。　　半导体钙钛矿CsPbBr3或氧掺杂氮化碳OCN100催化的脱羧自由基环化反应可能的机理如下。

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。