α，α’-二乙酰基1，3-二硫戊环缩烯酮的合成及应用研究

论文摘要

过去的一百年时间里,α?羰基二硫缩烯酮已经成为了一类重要的有机合成中间体。1910年Kelber首次合成了α?苯甲酰基二甲硫缩烯酮,经过近百年的发展,α?羰基二硫缩烯酮化学已经在合成有机化学中占有了重要一席,特别是近三十年来发展更快,每年都有相当数量的文章出现,并有数篇综述对这些工作进行了总结。一般来说,基于α?羰基二硫缩烯酮化学的反应主要为:与金属有机试剂的选择性加成反应,与氮亲核体的共轭加成反应,α?碳原子的亲核性及相关反应,烷硫基作为硫醇的替代试剂的应用,[5 + 1]合成六元碳环、杂环策略及基于如上反应的合成应用。在众多的α?羰基二硫缩烯酮类化合物中,α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮具有易于制备,官能团多等特点。从结构上看,α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮具有两对属于1,5-双亲电的双Michael受体,可与亲核体（Michael给体）及亲核加成消除等反应。此外,包含在该类化合物中的1, 3-二硫戊环的开环反应等将对该类化合物发生亲核加成反应的性质产生明显的影响。因此,α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的合成及其在合成中的应用研究是一重要的研究课题。发展新的基元反应和新的合成方法是有机化学创新进步的基础。在本课题组常年从事α?羰基二硫缩烯酮化学研究的基础上,本论文利用合成设计以α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的合成为工作基础,以发展新基元合成反应和合成新方法为目标,创建了一种新的双[5 + 1]成环策略,由此建立了一种通用性强、步骤简洁的合成多取代并六员硫杂、氮杂环化合物的新方法。同时,从α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮类化合物出发,对经由不同溶剂调控的经分子内Michael及anti-Michael反应合成含硫六员、五员杂环化合物的合成方法学进行了较为深入的探讨。另外以α?乙酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的Baylis-Hillman（以下简称B-H）反应及分子内邻基参与的环化反应合成了吲哚氮氧化合物。论文工作主要包括以下三大部分6个方面的内容。第一部分,α?乙酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮与取代的邻硝基芳醛发生B-H反应合成多取代吲哚氮氧化合物。包括:1.首次用四氯化钛作为B-H反应的催化剂,成功实现了烷硫基活化的烯酮类化合物和各种邻硝基芳香醛的双B-H反应,得到了一系列重要的多取代的1, 4-戊二烯类化合物。利用其结构特征,我们又成功实现了一锅反应该类化合物分子内的成环反应,获得了多取代吲哚氮氧化合物。实验结果表明,上述反应具有较高的化学选择性和原子经济性。第二部分,α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮作为双1, 5-双亲电五碳合成子的双[5 + 1]成环策略--构筑多取代含硫、含氮并六员杂环化合物的新方法。包括:2.创建了区域专一性的双[5C + 1X]成环策略。利用双[5C + 1S]成环策略合成了一系列多取代并二氢-4-噻喃酮类化合物。其中,使用无毒,商业上易得的Na2S?9H2O作为硫源是该方法的一个特色。3.利用1, 3-二噻烷的开环在强碱（NaH）开环反应得到了二氢-4-噻喃酮类化合物,并由单环噻喃酮类化合物经由进一步反应制备多取代并二氢-4-噻喃酮类化合物。4.作为双[5C + 1S]成环策略的扩展,实现了α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮与胺的[5C + 1N]成环反应,发展了合成并二氢-4-吡啶酮化合物的新方法。第三部分,我们研究了α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮分子内的开环、成环反应,发现了新颖的涉及由溶剂调控的α,β?乙烯基不饱和体系的分子内Michael及anti-Michael加成反应,并分别合成了二氢-4-噻喃酮和二氢-3-噻吩酮两类化合物。这一部分内容主要包括:5.我们发现当以乙醇溶剂进行反应时α,α’-二烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮与伯胺反应,能够顺序发生1, 3-二硫戊环的开环反应、分子内Michael加成反应直接生成二氢-4-噻喃酮类化合物。当我们以DMF溶剂进行反应时α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮与伯胺反应,能够顺序发生1, 3-二硫戊环的开环反应、分子内anti-Michael加成反应直接生成二氢-3-噻吩酮类化合物。6.进一步对不同常见溶剂进行考察,我们发现了一个涉及由溶剂调控的α,β?不饱和烯酮体系的分子内Michael、anti-Michael加成反应,即α?烯酰基环二硫缩烯酮在胺类化合物的作用下能够发生开环-分子内的硫杂Michael或是anti-Michael加成,导致了六或五员硫环化合物的合成。这一实验结果证明了我们不仅可以通过钝化烯酮体系的羰基从而引发anti-Michael加成反应,而且对于特定的结构我们人然可以通过对外围条件（如溶剂）等对反应的取向产生影响。在此基础上,我们小组开展了进一步的研究,发现该反应的适用范围宽泛。这一部分工作还在进行之中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 背景和选题
• 第一章 α-羰基二硫缩烯酮化学简介
• 1. 引言
• 2. α-羰基二硫缩烯酮的结构及制备
• 2.1 α-羰基二硫缩烯酮的结构
• 2.2 α-羰基二硫缩烯酮的制备
• 3. 反应
• 3.1 金属有机试剂与1 的1,2-加成-芳构化反应
• 3.2 氮（氧）亲核体与1 的1,4-加成-环合反应
• 3.3 α-位的亲电取代反应
• 3.4 作为硫醇的替代试剂
• 3.5 1, 3-羰基迁移反应
• 3.6 1, 3-二噻烷的开环反应
• 3.7 [5 + 1]成环策略
• 4. α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的合成和反应
• 4.1 α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的合成
• 4.2 α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮的反应
• 参考文献
• 第二章 论文选题
• 第二部分 α-乙酰基1, 3-二硫戊环二硫缩烯酮的Baylis-Hillman 反应和分子内成环反应研究
• 第三章 B-H 反应及B-H 反应产物应用简介
• 1. B-H 反应简介
• 2. B-H 反应产物的重要应用
• 2.1. B-H 加成物的Friedel-Crafts 反应
• 2.2. B-H 加成物的还原反应
• 2.3 乙酰化B-H 产物的亲核取代环合反应
• 3. α-EWG 二硫缩烯酮的B-H 和其产物的进一步反应
• 参考文献
• 第四章 吲哚氮氧化合物的合成
• 1. 合成α,α’-二乙酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮
• 2. α乙酰基二硫缩烯酮化合物的制备
• 3. B-H 反应及B-H 产物的分子内环化反应（表4-1）
• 4. 结果与讨论
• 4.1 影响反应的因素（表4-2）
• 4.2 反应机理研究
• 5. 小结
• 6. 实验数据
• 第三部分 双[5 + 1]成环策略
• 第五章 设计、合成α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮
• 1. 合成α,α’-乙酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮
• 2. 合成α,α’-烯酰基1, 3-二硫戊环缩烯酮
• 3. 实验数据
• 第六章 双[5C + 15]成环反应：多取代并二氢-4-噻喃酮的合成
• 1. 并噻喃（酮）类化合物简介
• 1.1 并噻喃（酮）类化合物的概述
• 1.2 并噻喃（酮）类化合物的合成方法
• 2. [5C + 15]成环反应：2,3-二氢-4-噻喃酮的合成方法介绍
• 3. 双[5C + 15]环化方法研究
• 3.1 优化反应条件
• 4. 小结
• 5. 实验数据
• 参考文献
• 第七章 烯硫醚基二氢-4-噻喃酮与伯胺发生反应形成并二氢-4-噻喃酮
• 1. 2，3-二氢-4-噻喃酮化合物简介
• 1.1 2,3-二氢-4-噻喃酮化合物的概述
• 1.2 2,3-二氢-4-噻喃酮化合物的合成方法
• 2. 强碱条件下1, 3-二噻烷开环形成烯硫醚基单环二氢-4-噻喃酮
• 3. 二氢-4-噻喃酮与胺反应
• 3.1 与单胺反应：合成并环二氢-4-吡啶酮
• 3.2 反应机理
• 4. 小结
• 5. 实验数据
• 参考文献
• 第八章 双[5C + 1N]成环反应：并2,3-二氢-4-吡啶酮的合成
• 1. 并2,3-二氢-4-吡啶酮化合物简介
• 1.1 概述
• 2. 双[5C + 1N]合成并二氢-4-吡啶酮研究
• 2.1 与单胺的反应：合成单环2,3-二氢-4-吡啶酮
• 2.2 机理研究
• 3. 小结
• 4. 实验数据
• 参考文献
• 第四部分 溶剂调控的分子内Michael 及anti-Michael 加成反应
• 第九章 溶剂调控下的分子内硫杂Michael 及Anti-michael 加成反应：多取代4-噻喃酮及3-噻吩酮的合成
• 1. 溶剂调控有机化学反应简介
• 1.1 概述
• 1.2 分子和分子之间作用力
• 1.3 溶剂影响离子反应的实例
• 2. 多取代4-噻喃酮的合成
• 3. 多取代3-噻吩酮的合成
• 4. 机理研究
• 5. 拓展实验
• 6. 小结
• 7. 实验数据
• 参考文献
• 代表性谱图及数据
• 单晶数据
• 致谢
• 作者简介
• 已发表的论文