α-官能化二硫缩烯酮与Vilsmeier试剂和草酰氯的多米诺反应研究

论文摘要

自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有机合成化学中占据了重要一席,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,α-羰基二硫缩烯酮在碳环、杂环化合物合成中的应用等。在众多的α-羰基二硫缩烯酮类化合物中,α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮和α-烯酰基二硫缩烯酮具有容易制备,官能团多等特点。我们小组在以前的工作中对α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮在合成中的应用进行了深入的研究,如与醛缩合生成α-烯酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮,将其作为1,5-双亲电五碳合成子的[5+1]成环策略等。但对其与Vilsmeier试剂的反应研究却很少。另外,对于α-烯酰基二硫缩烯酮的研究则主要集中在其作为3C或5C合成子的研究上,其α-位的官能化研究只是停留在溴化、硝化、脱羧等简单的反应之上,而对α-位C-C键的形成还缺乏足够的认识。因此,α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮与Vilsmeier试剂的分子内环合反应和α-烯酰基二硫缩烯酮α-位C-C键的形成反应及其在合成中的应用研究是很重要的研究课题。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-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮和α-烯酰基二硫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,创建了新的成环策略,由此建立了一种通用性强、步骤简洁的合成卤代吡啶酮、桥环[3.3.1]壬烷类化合物、吡咯烷三酮化合物的新方法。论文工作主要包括以下四个方面的内容。1.研究了α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮化合物与Vilsmeier试剂的反应,成功制备了一系列4-卤代-2-吡啶酮类化合物,为卤代吡啶酮的合成提供了一条简洁,高效的新路线。2.实现了α-烯酰基二硫缩烯酮与草酰氯的多米诺反应,获得了一系列γ-亚烷基丁烯羟酸内脂类化合物。该产物不仅是一类多官能团化合物,而且具有很强的反应活性,是一类非常重要的有机合成中间体。3.在BF3·Et2O催化下,成功实现了γ-亚烷基丁烯羟酸内脂类化合物的分子内Michael加成反应,立体选择性地制备了一系列多官能化桥环[3.3.1]壬烷类化合物。实验结果表明,该反应具有很高的原子经济性。4.通过α-酰胺基二硫缩烯酮和草酰氯的反应,成功制备了一系列吡咯烷酮类化合物。该反应操作简单,材料易得且产率很高,为吡咯烷酮的合成提供了新方法。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 前言
• 1.1 α-羰基二硫缩烯酮的结构特征
• 1.2 α-羰基二硫缩烯酮的合成
• 1.3 α-羰基二硫缩烯酮的反应及合成中的应用
• 1.3.1 金属有机试剂与1 的1,2-加成-芳构化反应
• 1.3.2 氮亲核试剂与1 的1,4-加成及环合反应
• 1.3.3 α-位的亲电反应
• 1.3.4 作为硫醇的替代试剂及开环反应的研究
• 1.3.5 1,3-羰基转移反应和羰基的还原反应及其应用
• 1.3.6 α-肉桂酰基二硫缩烯酮作为X（X＝3,5）合成子
• 1.3.7 二硫缩烯酮的其它反应
• 1.4 选题意义、目的和研究策略
• 1.4.1 选题意义、目的
• 1.4.2 研究策略
• 参考文献
• 第二章 α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮与Vilsmeier 试剂的反应4-卤代吡啶酮的合成及其应用
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 α-乙酰基-α-胺甲酰基二硫缩烯酮化合物1 的制备
• 2.2.3 1-乙酰基-1-胺甲酰基环丙烷化合物2 的制备
• 2.2.4 卤代吡啶酮的合成
• 2.3 卤代吡啶酮的应用
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 反应条件的优化
• 2.4.2 中间体的捕捉
• 2.4.3 反应机理
• 2.5 小结
• 2.6 结构表征
• 参考文献
• 第三章α-烯酰基二硫缩烯酮与草酰氯的多米诺反应研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• 3.2.2 α,α-二乙酰基二硫缩烯酮化合物10 的制备
• 3.2.3 α-乙酰基二硫缩烯酮化合物11 的制备
• 3.2.4 α-烯酰基二硫缩烯酮化合物12 的制备
• 3.2.5 α-烯酰基二硫缩烯酮化合物12 与草酰氯的反应
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应条件优化
• 3.3.2 反应机理
• 3.4 小结
• 3.5 结构表征
• 参考文献
• 第四章 桥环[3,3,1]壬烷的合成
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器和试剂
• 4.2.2 桥环[3,3,1]壬烷的合成
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 反应条件优化
• 4.3.2 反应机理
• 4.4 小结
• 4.5 结构表征
• 参考文献
• 第五章 α-氨/胺甲酰基二硫缩烯酮与草酰氯的反应: 吡咯烷-2,3,5-三酮的合成
• 5.1 前言
• 5.1.1 吡咯烷-2,3,5-三酮类化合物概述
• 5.1.2 吡咯烷-2,3,5-三酮类化合物的合成
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器和试剂
• 5.2.2 乙酰乙酰胺类二硫缩烯酮的制备（同 2.2.2）
• 5.2.3 α-氨/胺甲酰基二硫缩烯酮化合物15 的制备
• 5.2.4 吡咯烷-2,3,5-三酮化合物16 的合成
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 小结
• 5.5 结构表征
• 参考文献
• 结论
• 附录
• 致谢
• 博士论文工作期间发表论文及待发表情况