基于腙的成环反应构建含氮杂环化合物

摘要

含氮杂环化合物广泛存在于天然产物、具有重要生理活性的药物分子和功能材料中。因此，发展高效、高选择性的合成杂环化合物的方法是现代有机合成发展的热点领域。一直以来，腙在快速构建多种多样的含氮杂环化合物领域中占有着重要的研究地位。然而，传统的以腙为原料合成含氮杂环化合物仍然存在一些缺点，如反应选择性差，反应条件苛刻等。近年来，可见光催化在碳-碳、碳-杂键的形成以及在杂环化合物合成上的应用，为有机合成反应提供了一条新的思路。在此基础上，本论文主要研究了以腙为底物合成一系列含氮杂环化合物，并着重将光氧化还原催化策略应用到此类杂环合成中。 首先，研究了可见光催化基于腙的自由基成环反应。(1)利用了可见光诱导的氮-氢键直接转变为氮自由基的策略，实现了α-卤代腙和β-羰基酯的光催化自由基环化反应，合成一系列具有生物活性的吡唑啉类衍生物。(2)以α-溴代酰腙和四氢异喹啉为原料，利用光催化氧化还原形成关键的亚胺阳离子中间体，最终环化得到[1，2，4]-三嗪并[3，4-a]异喹啉类衍生物。在该反应体系里需要加入当量的BrCCl3作为额外的氧化剂，来完成光催化剂的再生。(3)以四甲基胍(TMG)为碱，实现了环境光促进的β，γ-不饱和腙的自由基环化/全氟烷基化反应，所得全氟烷基取代的吡唑啉类化合物的收率高达96％。相比于传统的合成方法，可见光氧化还原催化反应具有更好的原子经济性，条件温和，无需加入大量的自由基引发剂的情况下得到多种高活性的反应中间体。另外，反应过程中同时构建了新的碳-碳键、碳-氮键。 其次，研究了碘(Ⅲ)介导的基于烯基腙、肟的官能团化环化反应。由于吡唑啉、异噁唑啉类化合物是一类非常重要的具有生理和药物活性的五元含氮杂环化合物，在有机和生物领域也是一种重要的合成单元。通过使用温和廉价的二乙酰氧基碘苯(PIDA)作为氧化剂，1，8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)为碱，二硫化物或二硒化物为硫源或硒源，成功实现了的烯烃的硫胺化和硒胺化反应。该反应也成功拓展到烯基肟的硫氧化和硒氧化反应。该方法可以避免金属和有毒配体的使用，提供了一种简单高效的方法合成一系列含杂原子的吡唑啉和异噁唑啉类化合物。 最后，研究了α-卤代腙与甲亚胺叶立德的[4+3]环加成反应构建七元含氮杂环化合物的反应。通过使用α-卤代酰腙作为氮杂二烯前体，甘氨酸酯醛亚胺类衍生物作为甲亚胺叶立德，实现了[4+3]偶极环加成反应，以高达82％的收率得到目标三氮杂革类衍生物。该反应条件温和，操作简便，为三氮杂革类化合物的合成提供一条温和有效的途径。

目录

声明

摘要

注释表

1绪论

1．1基于腙的分子内成环反应构建含氮杂环化合物

1．1．1过渡金属催化腙的分子内成环反应

1．1．2无金属催化腙的分子内成环反应

1．2基于腙的分子间成环反应构建含氮杂环化合物

1．2．1构建吡唑类衍生物

1．2．2构建三唑类衍生物

1．2．3构建氢化哒嗪类衍生物

1．2．4构建三嗪、四嗪类衍生物

1．3可见光催化在合成含氮杂环化合物中的应用

1．3．1光催化的基本简介

1．3．2光催化腙的成环反应

1．4本论文的研究目的及意义

1．5本论文的研究内容

参考文献

2光催化基于腙的自由基成环反应

2．1光催化卤α-代酰腙和β-羰基酯的自由基环化反应

2．1．1实验部分

2．1．2结果与讨论

2．2光催化α-卤代酰腙和四氢异喹啉的氧化环化反应

2．2．1实验部分

2．2．2结果与讨论

2．3光促进β，γ-不饱和腙的全氟烷基化环化反应

2．3．1实验部分

2．3．2结果与讨论

2．4本章小结

参考文献

3碘(Ⅲ)介导基于腙／肟的硫／硒官能团化环化反应

3．1碘(Ⅲ)介导β，γ-不饱和腙的硫／硒官能团化环化反应

3．1．1实验部分

3．1．2结果与讨论

3．2碘(Ⅲ)介导β，γ-不饱和肟的硫／硒官能团化环化反应

3．2．1实验部分

3．2．2结果与讨论

3．3本章小结

参考文献

4α-卤代酰腙与甲亚胺叶立德的[4+3]环加成反应

4．1 α-卤代酰腙与甲亚胺叶立德的环加成反应研究进展

4．2实验方案的设计与实施

4．2．1实验方案的设计

4．2．2实验部分

4．2．3结果与讨论

4．3本章小结

参考文献

5结论与展望

5．1本论文的结论

5．2本论文的创新点

5．3本课题的发展趋势

致谢

博士论文期间发表的论文

附录