亚乙烯基环丙烷衍生物反应选择性的调控与优化

摘要

现代有机合成已经进入了高度调控的时代。研究具有多个反应位点或多个官能底物的选择性，对其进行调控和优化，使得有效的在特定位点或者特殊官能团上进行设定的反应，来构建有用或具潜在生物活性的目标化合物已成为有机合成方法学的热点领域之一。
　　 亚乙烯基环丙烷正是一类具有多个反应位点的活性分子，在有机合成反应中有着非常独特的反应性质。该类活性分子是由多位点的累积双烯与高度环张力的三元环直接相连构成的，同时，它的热力学稳定性质使得科研工作者有机会深入了解这类有趣的化合物。由于亚乙烯基环丙烷衍生物具有多个反应位点，通过条件的变化往往会导致产生不同的一个或多个反应产物，例如对环外累积双键的选择性加成，或者三元环的侧键断裂及直键断裂等。如果在三元环上或者累积双烯端位上引入不同的官能团，那么该类化合物的反应区域选择性和立体选择性将变得更加复杂。对亚乙烯基环丙烷化合物的区域和立体选择性化学的研究，特别是高选择性的开环反应研究不仅是三元环化学的一个热点领域，同时也是有机合成中极具吸引力的研究课题。
　　 本论文的工作基于亚乙烯基环丙烷具有多个反应位点的特性，通过反应条件和试剂的选择，底物取代基的调控来发展一系列具有高区域和立体选择性的反应，来构建有用或具潜在生物活性的目标化合物。论文主要包括以下几个方面：
　　 1．首先，我们发展了路易斯酸催化的碳环骈亚乙烯基环丙烷扩环重排反应，合成了一般方法难以合成的多取代四氢菲以及中、大碳环骈萘衍生物。此法特点在于原料易得、反应条件温和、反应路径短、环大小可以随意变换且对产率没有明显影响，因此对于中、大环化合物的合成来说是极具吸引力的。若以四氢呋喃环骈亚乙烯基环丙烷作底物时，反应没有产生预期产物，而是生成了带有双官能的二氢吡喃衍生物。
　　 2．我们报道了路易斯酸催化的亚乙烯基环丙烷衍生物与醛的高选择性环加成反应：通过三元环上取代基的变化、路易斯酸种类的选择、反应溶剂与温度的调控，可以使亚乙烯基环丙烷的三元环选择性发生侧键断裂或直键断裂并能调控后续的串联反应：氧进攻环合、分子内的傅克反应与两步的分子内的傅克反应。导向性合成了多取代的四氢呋喃、苯骈[c]芴、茚和四氢-呋喃骈呋哺类衍生物。此外，我们较系统的研究了亚乙烯基环丙烷衍生物与醛的环加成产物四氢呋喃的应用拓展：通过催化剂的选择、溶剂与温度的控制、取代基的变化可以选择性的合成呋喃、茚、苯骈[c]芴类衍生物；并进一步利用此类转化反应合成了一系列中、大碳环骈四氢呋喃、呋喃和苯骈[c]芴类衍生物。
　　 3．我们发展了硝酸铈铵参与的亚乙烯基环丙烷高选择性氧化反应，为一系列多取代二乙烯基酮衍生物和烷氧基、硝酸酯基、醋酸酯基等官能团修饰的不饱和酮的合成提供了新的途径。机理上以O18元素示踪法来确定产物中氧原子的来源并结合中间体验证实验为反应机理提供了确切的证据。
　　 4．我们较为系统的研究了亚乙烯基环丙烷的羟卤化反应：通过亚乙烯基环丙烷三元环上取代基的变化、卤正亲电试剂种类与当量的选择以及反应温度的调控可以使亚乙烯基环丙烷选择性发生环外双键的加成反应、直键断裂的开环反应或侧键断裂的开环反应；导向性的合成了含双环结构的烯丙基环丙醇（专一的立体选择性）、含双环结构的亚烃基环丁酮化、多取代的2-烯丙基-环己-2-烯醇和二乙烯基酮衍生物等重要的有机合成子。机理上，通过反应中间体的捕获、机理的验证实难与产物的相互转化关系为所提的机理提供了可靠的依据。

目录

文摘

英文文摘

第一章 亚乙烯基环丙烷研究背景

第一节 简介

第二节 合成方法

第三节 亲电加成反应

第四节 光促反应

第五节 路易斯酸参与的反应

第六节 其它反应

第二章 亚乙烯基环丙烷扩环重排反应研究

第一节 研究背景

第二节 亚乙烯基环丙烷扩环重排反应研究

第三节 小结

第三章 亚乙烯基环丙烷与醛环加成反应与应用拓展

第一节 研究背景

第二节 思路设计

第三节 亚乙烯基环丙烷与醛环加成反应研究

第四节 亚乙烯基环丙烷与醛环加成产物应用拓展

第五节 小结

第四章 硝酸铈铵参与的亚乙烯基环丙烷高选择性氧化反应

第一节 研究背景

第二节 思路设计

第三节 硝酸铈铵参与的亚乙烯基环丙烷氧化反应研究

第四节 小结

第五章 亚乙烯基环丙烷高选择性羟碘化反应

第一节 研究背景

第二节 思路设计

第三节 亚乙烯基环丙烷高选择性羟碘化反应研究

第四节 小结

第六章 实验部分

参考文献

博士在读期间已发表和待发表的论文

致谢