端基炔烃参与的若干串联反应与多组分反应研究

论文摘要

串联反应与多组分反应是当今有机化学的研究前沿和热点领域之一,在天然产物的全合成、杂环化合物的合成、组合化学等领域具有广泛地应用。本论文系统地研究了端基炔烃参与的一些串联反应与多组分反应,发展了一系列基于此类反应的芳环和杂环化合物的合成新方法。主要内容和结果如下:1.发展了由磺酰基叠氮与端基炔烃原位产生的N-磺酰基烯酮亚胺与一些同时含有亲电和亲核基团化合物的串联反应:（1）发展了CuI催化的端基炔烃、磺酰基叠氮、水杨醛的三组分反应,该反应提供了一步合成香豆素亚胺衍生物的新方法。将此反应扩展到邻羟基苯乙酮、2-酰基芳胺、2-巯基苯甲醛等底物,发展了多取代的亚胺香豆素、二氢喹啉、硫代苯并吡喃等杂环化合物的合成新方法。（2）发展了CuI催化的端基炔烃、磺酰基叠氮、2-酰基吖丙啶的三组分反应,利用该反应以良好的收率合成了一系列Z-2-磺酰基-5-芳亚苄基-3-吡咯啉类化合物。（3）发展了CuI催化的端基炔烃、磺酰基叠氮、亚胺亚磷的三组分反应,该反应提供了一步合成脒稳定的膦叶立德的新方法。这些新反应和新方法具有快速、高效、通用性好等特点。我们还通过同位素标记等手段,研究了这些串联过程的机理。2.发现了一种A3B2型串联反应:在三乙胺催化下,3分子丙炔酸酯与2分子芳香醛发生串联反应,生成萘的衍生物。这个反应是温度控制的,在-40℃反应3小时后用稀盐酸淬灭反应,反应产物是四氢萘-[2,3-b]-呋喃;在-20℃～-10℃反应5小时,再升温到80℃反应8小时,反应产物是萘乙酸酯类化合物;在-20℃～-10℃反应5小时,再于室温下反应8小时,得到的是两个萘乙醇类非对映异构体,以反式为主。通过这几类化合物之间互相转化的控制实验,以及氘代实验,提出了可能的反应机理。我们还对产物四氢萘-[2,3-b]-呋喃进行了芳构化,得到了具有良好荧光性能的萘并呋喃类化合物,并筛选出了两个具有较高荧光量子收率的化合物。在对这个串联反应进行扩展研究时,发展了三乙胺催化的丙炔酸酯、芳香醛、丁炔二酸二甲酯的三组分反应,该反应提供了一种合成多取代呋喃的新方法。3.发现了一种E-3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯和伯胺的串联反应:由水杨醛与丙炔酸酯制备的E-3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯,在三氟乙酸催化下,与各种伯胺（包括芳香胺和脂肪胺）发生加成-亲核-消除-环化的串联反应,生成1,4-二氢了吡啶。这个方法反应操作简单,收率良好,生成的1,4-二氢吡啶类化合物具有潜在的生物活性,同时还可进一步衍生化。4.发展了三苯基磷调节的2-酰基吖丙啶与偶氮二甲酸酯的串联反应:三苯基磷与偶氮二甲酸酯原位产生Huisgen阴阳离子,对2-酰基吖丙啶的羰基加成,随后的分子间和分子内的有次序的环化-开环-重排-开环-加成的串联反应,以几乎定量的收率合成了吡唑啉。通过氘代实验结果,提出了这个反应的可能机理。该反应提供了一种合成吡唑啉类化合物高效方法,而所得产物吡唑啉可在甲醇的硫酸液中进一步转化为吡唑类化合物。5.发展了微波促进的醛、酮、丙二腈的无溶剂三组分反应合成2,6-二氰基苯胺类化合物的新方法。在三乙胺催化和微波的作用下,醛、酮与丙二腈反应,以较高收率合成了2,6-二氰基苯胺类化合物。由于所得产物具有电子受体-给体-受体（A-D-A）结构特性,我们筛选了其中一些化合物的荧光性能,发现三个具有良好荧光性能的化合物。在此基础上,我们还发展了一种聚乙二醇支载的2,6-二氰基苯胺的制备方法。6.发展了N-芳基酰胺和重氮乙酸乙酯的串联反应合成吲哚类化合物。N-芳基酰胺在2-氯吡啶、2,6-二氯吡啶和Tf2O的存在下,活化成为两性离子,被具有较强亲核性的重氮乙酸乙酯捕捉,随后的分子内亲电反应-异构化就构建了吲哚。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 金属催化的端基炔烃参与的串联反应及多组分反应研究
• 1.2.1 Au-催化
• 1.2.2 Rh-催化
• 1.2.3 Ru-催化
• 1.2.4 Ni-催化
• 1.2.5 Cu-催化
• 1.2.6 Pt-催化
• 1.2.7 Ag-催化
• 1.3 有机小分子催化的端基炔烃参与的串联反应及多组分反应研究
• 1.3.1 叔胺催化
• 1.3.2 有机叔磷催化
• 1.4 端基炔烃参与的其他串联反应及多组分反应研究
• 第二章 端炔参与的串联反应合成香豆素亚胺衍生物及其氮/硫类似物
• 2.1 背景介绍
• 2.2 端炔参与的串联反应合成香豆素亚胺衍生物及其氮/硫类似物
• 2.2.1 香豆素亚胺衍生物的合成
• 2.2.2 二氢喹啉亚胺衍生物的合成
• 2.2.3 硫代苯并吡喃亚胺衍生物的合成
• 2.2.4 反应机理的研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 端炔参与的串联反应合成2-磺酰亚胺-5-芳亚苄基-3-吡咯啉
• 3.1 背景介绍
• 3.2 端炔参与的串联反应合成2-磺酰-5-芳亚苄基-3-吡咯啉
• 3.2.1 2-磺酰-5-芳亚苄基-3-吡咯啉类化合物的合成
• 3.2.2 反应机理的研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 端炔参与的串联反应合成磷基脒类化合物
• 4.1 背景介绍
• 4.2 端炔参与的串联反应合成磷基脒类化合物
• 4.2.1 磷基脒类化合物的合成
• 4.2.2 反应机理的研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 缺电子端炔参与的串联反应合成萘类和呋喃类化合物
• 5.1 背景介绍
• 5.2 缺电子端炔参与的串联反应合成萘类和呋喃类化合物
• 5.2.1 萘类化合物的合成
• 5.2.2 呋喃类化合物的合成
• 5.2.3 反应机理的研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯与胺的串联反应合成1,4-二氢吡啶类化合物
• 6.1 背景介绍
• 6.2 3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯与胺的串联反应合成1,4-二氢吡啶类化合物
• 6.2.1 1,4-二氢吡啶类化合物的合成
• 6.2.2 反应机理的研究
• 6.3 本章小结
• 第七章 HUISGEN阴阳离子与吖丙啶的串联反应合成吡唑啉类化合物
• 7.1 背景介绍
• 7.2 HUISGEN阴阳离子与吖丙啶的串联反应合成吡唑啉类化合物
• 7.2.1 吡唑啉类化合物的合成
• 7.2.2 反应机理的研究
• 7.3 本章小结
• 第八章 醛、酮和丙二腈的多组分反应制备多取代地2,6-二氰基苯胺衍生物
• 8.1 背景介绍
• 8.2 醛、酮与丙二腈参与的多组分反应合成2,6-二氰基苯胺类衍生物
• 8.2.1 2,6-二氰基苯胺的合成
• 8.2.2 反应机理的研究
• 8.3 本章小结
• 第九章 酰胺与重氮乙酸乙酯的串联反应合成吲哚类化合物
• 9.1 背景介绍
• 9.2 酰胺与重氮乙酸乙酯的串联反应合成吲哚类化合物
• 9.2.1 吲哚类化合物的合成
• 9.2.2 反应机理的研究
• 9.3 本章小结
• 第十章 实验部分
• 10.1 实验通则
• 10.2 端炔参与的串联反应合成香豆素亚胺衍生物及其氮/硫类似物
• 10.2.1 对甲苯磺酰基叠氮的制备（Scheme10.1）
• 10.2.2 甲磺酰基叠氮的制备（Scheme 10.2）
• 10.2.3 邻巯基苯甲醛的制备（Scheme 10.3）
• 10.2.4 合成亚胺香豆素的一般步骤及实验数据（Scheme 10.4）
• 10.2.5 合成二氢喹啉的一般步骤及实验数据（Scheme 10.5）
• 10.2.6 硫代苯并吡喃的合成（Scheme 10.6）
• 10.3 端炔参与的串联反应合成2-磺酰-5-芳亚苄基-3-吡咯啉
• 10.3.1 MSH的制备（Scheme 10.7）
• 10.3.2 氘代查耳酮的制备（Scheme 10.8～Scheme 10.9）
• 10.3.3 吖丙啶的制备（Scheme 10.10）
• 10.3.4 合成2-磺酰亚胺-5-芳亚苄基-3-吡咯啉一般步骤及实验数据（Scheme 10.11）
• 10.4 端炔参与的串联反应合成磷基脒类化合物
• 10.4.1 芳基叠氮的制备（Scheme 10.12～Scheme 10.13）
• 10.4.2 亚胺亚磷化合物的制备（Scheme 10.14）
• 10.4.3 合成磷基脒类化合物一般步骤及实验数据（Scheme 10.15）
• 10.5 缺电子端炔参与的串联反应合成萘类和呋喃类化合物
• 10.5.1 合成萘类化合物5.3一般步骤及实验数据（Scheme 10.17）
• 10.5.2 合成萘乙醇非对映异构体化合物5.4和5.5一般步骤及实验数据（Scheme 10.18和Scheme 10.19）
• 10.5.3 合成四氢-萘-[2,3-b]-呋喃一般步骤及实验数据（scheme 10.20）
• 10.5.4 化合物5.3c,5.4b,5.5b和5.6b之间的互相转化控制实验
• 10.5.5 四氢-萘-[2,3-b]-呋喃的芳构化（Scheme 10.24）
• 10.5.6 合成呋喃类化合物一般步骤及实验数据（Scheme 10.26）
• 10.6 3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯与胺的串联反应合成1,4-二氢吡啶类化合物
• 10.6.1 3-（邻甲酰基芳氧基）-丙烯酸酯的制备（Scheme 10.27）
• 10.6.2 合成1,4-二氢吡啶一般步骤及实验数据（Scheme 10.28）
• 10.6.3 合成1,4-二氢吡啶6.6一般步骤及实验数据（scheme 10.29）
• 10.6.4 1,4-二氢吡啶化合物6.6c的衍生化反应及实验数据（Scheme 10.30）
• 10.7 HUISGEN阴阳离子与吖丙啶的串联反应合成吡唑啉类化合物
• 10.7.1 合成吡唑啉一般步骤及实验数据（Scheme 10.31）
• 10.7.2 硫酸促进的吡唑啉转化为吡唑一般步骤及实验数据（Scheme 10.32）
• 10.8 醛、酮和丙二腈的多组分反应制备多取代地2,6-二氰基苯胺衍生物
• 10.8.1 微波促进地无溶剂合成2,6-二氰基苯胺一般步骤及实验数据（Scheme 10.33）
• 10.8.2 微波促进的PEG 4000支载的多组分反应合成2,6-二氰基苯胺（Scheme 10.35）
• 10.9 苯基酰胺与重氮乙酸乙酯的串联反应合成吲哚类化合物
• 10.9.1 吲哚合成一般步骤及实验数据（Scheme 10.36）
• 10.9.2 吡咯[1,2-a]吲哚合成一般步骤及实验数据（Scheme 10.37）
• 总结与展望
• 参考文献
• 新化合物数据一览表
• 已知化合物一览表
• 攻博期间发表的论文和授权专利目录
• 致谢