钯催化的选择性偶联反应合成2-吡喃酮类化合物及铜催化的Chan-Lam偶联反应研究

论文摘要

过渡金属催化的交叉偶联反应是形成碳-碳键和碳-杂键最有效的方法之一,在有机合成中发挥着非常重要的作用,并广泛应用于天然产物、药物合成和功能材料的制备等领域。然而,在所有的过渡金属催化中,人们研究最多的主要是金属钯和铜。本论文围绕这两种金属分三部分对其在偶联反应中的应用展开详细的研究。近年来,带多官能团的底物在金属钯催化下分步发生区位选择性偶联反应的方法日益受到关注。该方法可以通过串联不同的化学转化,向分子骨架上的特定位置顺次引入不同取代基,这对合成结构多样化的化合物具有重大意义。其中,位点选择性Suzuki交叉偶联反应倍受青睐。2-吡喃酮存在于许多天然产物的结构中,且由于其独特的生物活性,具有2-吡喃酮结构的化合物普遍具有较好的抗菌、抗癌、除草和抑制HIV蛋白酶等生物活性。为了构建多样化的具有新的生物活性的2-吡喃酮类化合物,本文第一部分采取多样性导向的有机合成策略,发展了钯催化的位点选择性的Suzuki交叉偶联反应,顺利实现了2-吡喃酮骨架上3,4位多样性的引入。研究发现：对于不同的芳基硼酸类化合物都能以良好到优秀的产率得到相应的产物；在反应中,水对底物C3位的选择性偶联反应有很好促进的作用。本文第二部分发展了金属钯催化的3-溴-2-吡喃酮的醚化偶联反应,筛选了不同的催化体系,发现Pd（OAc）2/PCy3能够很好地催化6-甲基-3-溴-4-巯基-2-吡喃酮的烷氧基化反应,以良好的产率得到6-甲基-3-烷氧基-4-巯基-2-毗喃酮。金属铜催化的C-X（N、O、S）交叉偶联反应作为一种简便且廉价的合成方法已经成为催化有机合成研究的一个热点。NaBPh4是一种稳定的、无毒的、价廉易得和易处理的芳基化试剂,已被应用到各种不同的金属催化反应中。本文第三部分对铜催化下NaBPh4参与C-N成键的偶联反应进行了详细的研究。实验结果表明,催化量的Cu（OAc）2-H2O即可高效地促进NaBPh4和含N-H底物的Chan-Lam偶联反应,对于不同的胺类化合物都能以中等到优秀的产率得到预期产物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 研究背景与选题思路
• 1.1 过渡金属催化的交叉偶联反应简述
• 1.1.1 钯催化的Suzuki偶联反应及机理
• 1.1.2 选择性Suzuki偶联反应的研究进展
• 1.1.3 过渡金属钯催化的芳基卤化物醚化偶联反应的研究进展
• 1.1.4 Chan-Lam偶联反应的研究进展
• 1.2 2-吡喃酮类天然产物小分子化合物的合成
• 1.3 选题思路
• 第二章 钯催化的位点选择性Suzuki-Miyaura交叉偶联反应合成2-吡喃酮衍生物
• 2.1 前言
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮31的合成
• 2.2.2 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡+喃酮31和芳基硼酸选择性单偶联反应的结果与讨论
• 2.2.2.1 选择性偶联反应的条件优化
• 2.2.2.2 底物拓展
• 2.2.3 6-甲基-3-芳基-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮32和芳基硼酸偶联反应的结果与讨论
• 2.2.3.1 C4偶联反应条件的筛选
• 2.2.3.2 底物拓展
• 2.2.4 一锅法合成对称的3,4-二取代的2-吡喃酮33
• 2.3 结论
• 第三章 钯催化的C-O键偶联反应合成6-甲基-3-烷氧基-4-巯基-2-吡喃酮
• 3.1 前言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮31的制备
• 3.2.2 6-甲基-3-溴-4-巯基-2-吡喃酮37的合成
• 3.2.3 钯催化6-甲基-3-溴-4-巯基-2-吡喃酮37和醇的C-O键偶联反应的结果与讨论
• 3.2.3.1 反应条件的筛选
• 3.2.3.2 底物的拓展
• 3.3 结论
• 4参与C-N成键反应的研究'>第四章 铜催化NaBPh₄参与C-N成键反应的研究
• 4.1 前言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 偶联反应条件的筛选
• 4.2.2 底物拓展
• 4.3 结论
• 第五章 实验部分
• 5.1 仪器与试剂
• 5.2 钯催化的位点选择性Suzuki-Miyaura交叉偶联反应合成2-吡喃酮类化合物
• 5.2.1 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮31的合成
• 5.2.2 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮31和芳基硼酸的选择性单偶联反应
• 5.2.3 6-甲基-3-芳基-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮32和芳基硼酸的偶联反应
• 5.2.4 部分产物的表征
• 5.3 钯催化的C-O键偶联反应合成6-甲基-3-烷氧基-4-巯基-2-吡喃酮
• 5.3.1 6-甲基-3-溴-4-对甲苯磺酸酯基-2-吡喃酮31的制备（同5.2.1）
• 5.3.2 6-甲基-3-溴-4-巯基-2-吡喃酮37的合成
• 5.3.3 钯催化6-甲基3-烷氧基-4-巯基-2-吡喃酮38的合成
• 5.3.4 部分产物的表征
• 4参与C-N成键反应的研究'>5.4 铜催化NaBPh₄参与C-N成键反应的研究
• 5.4.1 实验操作
• 5.4.2 部分产物的表征
• 参考文献
• 附录1:化合物一览表
• 1H NMR、¹³C NMR图谱'>附录2:代表性的¹H NMR、¹³C NMR图谱
• 致谢
• 在读期间公开发表论文及科研情况