关键词： 苯并二氢呋喃   邻亚甲醌   硫叶立德   [4+1]环加成   碱催化  

摘要： 发展了一种简便有效的通过邻甲亚醌与硫叶立德反应合成苯并二氢呋喃化合物的方法.在二氯甲烷中和二异丙基乙基胺存在下,反应能够在室温下1 h内完成,以良好至优秀的收率得到反式-2,3-二取代二氢苯并呋喃产物.反应能够扩大到克级规模,产物能够转化为潜在生物活性的苯并呋喃衍生物,并推测了可能的反应机理.

关键词： 不对称催化   催化剂失活   孤对电子   硫叶立德   配位作用   对映选择性   过渡金属催化   药物分子  

摘要： 过渡金属催化的Doyle-Kirmse反应是一种高效构建碳-硫键和碳-碳键的方法,广泛应用在天然产物和药物分子的合成中.虽然对该反应的研究取得了较大进展,但目前关于其不对称催化的研究仍然相对较少.主要的科学难点有:(1)反应过程需通过手性金属卡宾络合物来精准区分硫原子上的孤对电子,从而调控硫叶立德中间体的手性硫中心;(2)反应可能经历游离的硫叶立德中间体,同时游离硫叶立德中间体的手性硫中心外消旋化也会导致产物对映选择性降低;(3)硫化物与过渡金属催化剂有较强的配位作用,易致使催化剂失活.

关键词： 2-芳基-2H-吲唑   硫叶立德   铑催化   环化  

摘要： 报道了铑(Ⅲ)催化2-芳基-2H-吲唑与硫叶立德的C—H键活化/环化反应,有效地合成了6-芳基吲唑并[2,3-a]喹啉及其衍生物.该反应效率高,官能团兼容性好,避免了外置氧化剂,并且副产物仅为二甲基亚砜(DMSO)和水.此外放大反应证明了该方式在工业上应用的可行性.

关键词： 杂环化合物   硫叶立德   环化反应   吲哚   二氢喹啉  

摘要： 含氮杂环化合物在有机化学中起着至关重要的作用。作为医药、农药、染料和材料的中间体,含氮杂环化合物的应用越来越广泛。近年来,利用廉价易得的原料,发展高效、绿色、便捷的杂环化合物合成方法仍然是一大挑战。本文报道了邻磺酰胺醛亚胺与不同类型的硫叶立德的环加成反应,便捷、高效的合成了两类不同含氮杂环化合物。主要的研究成果将分三章进行阐述。第一章主要总结了硫叶立德化学的相关研究工作。硫叶立德是一类相邻原子带有相反电荷的内盐,具有独特的亲核性。硫叶立德的反应活性受所连不同官能团的影响,其反应类型也变得多样化。硫叶立德作为一碳、二碳、三碳合成子可参与环化反应制备不同类型环状化合物。第二章主要介绍了邻磺酰胺醛亚胺与锍盐经[4+1]环化反应,制备2,3-二取代二氢吲哚衍生物。二氢吲哚衍生物经过简单处理得到吲哚衍生物。第三章主要描述了邻磺酰胺醛亚胺与烯丙基锍盐经环化反应,生成1,2-二氢喹啉衍生物。在最优条件下,拓展各种不同的底物,以中等的产率得到了一系列目标产物,并对反应机理进行探讨研究。

关键词： 氟烷基化试剂   制备工艺   硫叶立德骨架   自由基   亲电氟烷基化反应  

摘要： 如何高效、温和地向有机分子中引入具有独特性质的含氟基团在有机氟化学领域中一直是一个热点问题。本课题组先后完成了多个基于硫叶立德骨架的氟烷基化试剂的创制和反应性研究，包含三氟甲基化试剂、二氟甲基试剂、一氟甲基化试剂等。以上试剂的开发为向有机分子中引入氟烷基提供了新方法。本论文旨在进一步完善本课题组发展的基于硫叶立德骨架的氟烷基化试剂体系，主要围绕基于硫叶立德骨架的卤代氟烷基化试剂的创制及反应研究展开，研究可以分为以下两个部分:　　第一部分:基于硫叶立德骨架的溴二氟甲基化试剂的反应研究。本课题组已发展的硝基取代的基于硫叶立德骨架的溴二氟甲基化试剂，存在反应类型局限、底物适用性窄等问题，为拓宽该试剂的实用性，对其反应性进行更加深入的研究。我们以该试剂作为溴二氟甲基源，在蓝光照射下产生溴二氟甲基自由基，在没有光催化剂参与的条件下能够以13-80％的收率实现咖啡因衍生物的溴二氟甲基化反应。　　第二部分:基于硫叶立德骨架的亲电氯二氟甲基化试剂的制备及反应研究。在之前工作的基础上，我们以硝基取代的氯二氟甲基硫醚和重氮丙二酸二甲酯为原料，在Rh2（esp）2催化下，成功制备了基于硫叶立德骨架的氯二氟甲基化试剂，相较于溴二氟甲基硫叶立德试剂，该试剂更加稳定，可以作为自由基前体试剂，在蓝光照射下能够以53-84％的收率实现乙酰氧基苯乙烯类底物的氯二氟甲基化反应;同时，也可以作为亲电氯二氟甲基化试剂，温和高效地实现β-酮酸酯的氯二氟甲基化，反应产率可达到47-98％。

关键词： 不对称催化   金属中心手性配合物   [4+2]环化   对醌亚甲基衍生物   环丙烷化   硫叶立德  

摘要： 手性环骨架广泛存在许多天然产物和药物分子的核心结构之中,而不对称环化反应一直是有机化学中构建多元环系的一种重要方法,它有助于高效地合成具有特定立体构型的环骨架分子,因此其研究对于开发新的有机合成方法具有重要的意义。本文主要以金属铑的八面体手性金属配合物作为手性催化剂,进行了不对称环化反应的应用研究。论文第一章的绪论部分主要综述了金属中心手性配合物的发展概况,其作为不对称手性催化剂时的优势和其作为手性Lewis酸催化剂时的反应机理,以及其应用的不同类型的不对称催化反应。论文的第二章研究了由手性金属铑配合物催化的α,β-不饱和2-酰基咪唑与邻羟基苯基取代的对醌亚甲基衍生物(p-QMs)的不对称[4+2]环化反应,以高产率(高达97%)和良好的立体选择性(高达>20:1 dr,>99%ee)获得了具有三个连续立体中心的色满衍生物。该反应首次使用手性路易斯酸作为催化剂,实现了邻羟基苯基取代的p-QMs的不对称[4+2]环化反应,进一步丰富了p-QMs衍生物的不对称反应,也为构建手性色满骨架提供了一种有用的方法。论文的第三章研究了由手性金属铑配合物催化的α,β-不饱2-酰基咪唑与硫鎓叶立德的不对称环丙烷化。以高产率(高达98%)和良好的立体选择性(高达>20:1dr,>99%ee)获得了具有三个连续立体中心的手性环丙烷衍生物。值得一提的是,手性催化剂用量低至0.1 mol%仍然可以实现放大反应。上述实验的反应产物均取得了很高的收率和非常好的立体选择性。由此可见,金属中心手性配合物在不对称环化反应中展现出了良好的应用前景,因此,我们希望可用此类催化剂尝试更多新的环化反应研究。论文的第四章是文献综述部分,介绍了近年来基于p-QMs的不对称环化反应的国内外研究现状,在此仅作本文第二章节的课题研究材料补充之用。

关键词： 羧甲基酮   硫叶立德   高通量实验   预测模型   PLpro/3CLpro酶活性  

摘要： 羧甲基酮是一类重要的有机结构骨架,特别是含杂环的羧甲基酮结构广泛地存在于天然产物、药物分子以及活性化合物中。制备羧甲基酮的传统方式是通过酮与羧酸或者醇类化合物的氧化偶联反应实现的。但是,这些方法均存在反应条件苛刻(需要大量氧化剂)、后处理困难、杂环羧甲基酮产率低等缺陷。目前,过渡金属催化重氮化合物与羧酸的O–H键插入反应作为一种高效构筑羧甲基酮策略,引起了化学工作者广泛的关注。但是,由于重氮化合物不稳定、有毒以及具有潜在爆炸危险,加上重氮化合物的制备困难限制了其应用,所以用硫叶立德作为重氮试剂的替代试剂是一个很好的解决方法。随着人工智能(Artificial Intelligence,AI)和化学信息学的不断的报道发展,机器学习已经逐渐发展成一种有效的工具用来预测有机反应的选择性和产率。利用这种工具,可以实现对部分未知底物的产率预测。本文以3-吲哚乙酸和苯甲酰基硫叶立德为模型底物,通过高通量实验(High Throughput Experimentation,HTE)平台对催化剂、配体、溶剂、温度等反应影响因素进行了筛选,实现了亚砜硫叶立德与羧酸进行选择性O–H键插入合成羧甲基酮反应。并通过得到的最佳反应条件,考察了含有不同官能团取代基的杂环羧酸。为了深度探索该反应羧酸的底物范围,利用高通量实验收集到大量的标准化反应数据。以反应数据作为学习样本,通过机器学习的方式,实现了亚砜硫叶立德与羧酸进行选择性O–H键插入合成羧甲基酮反应的产率预测。具体研究结果如下:1)开发了一种铱催化的羧酸与亚砜硫叶立德的选择性O–H键插入反应,对于含有不同官能团取代基的杂环羧酸(吲哚、吡咯、吡啶、嘧啶、喹啉、苯并噁唑、苯并呋喃、苯并噻吩等)均能得到期望的目标产物。而且,未保护的羟基和氨基取代的杂环也能很顺利反应,以中等之上收率得到相应的目标产物。更值得注意的是,酚羟基、伯醇、仲胺、烯烃、炔烃取代的芳基或烷基羧酸以及各种复杂的生物活性羧酸也能很好的反应。此外,双取代的亚砜硫叶立德也是很好的底物。最后对所有合成的化合物均作了PLpro/3CLpro酶活性测试。2)利用高通量实验平台快速获得标准化的反应数据集,并建立了一个基于深度学习的产率预测模型(Pan Gu Fine-tuned模型),该模型能够预测各种未出现底物的反应产率,并探索该化学反应的反应空间。

关键词： 苯并三氮唑   硫叶立德   环加成   1,2,4,-苯并三嗪  

摘要： 含氮杂环化合物广泛存在于抗生素、杀菌剂、抗肿瘤试剂等具有生物活性的大分子中。其中,1,2,4-三嗪类化合物表现出许多有趣的生物、医学、电子和光学特性。特别是在苯并融合类化合物中,1,2,4-苯并三嗪骨架已在材料科学和药理学中被发现。开发能够从廉价且易于获得的起始原料快速且有效地构建1,2,4-苯并三嗪的新策略在当前仍然具有重要意义。本文不使用任何过渡金属催化剂,采用苯并三氮唑与硫叶立德或溴化物的环加成反应均实现了1,2,4-苯并三嗪杂环化合物的高效、绿色的合成。主要的研究成果将分三章进行叙述。第一章主要对氮上被各种吸电子基团取代的1,2,3-苯并三氮唑底物的相关研究工作做了简要的概括,可分为其开环(未脱氮气)反应和开环后的脱氮功能化反应两大类。第二章主要研究了在碱的促进下Tf取代的苯并三氮唑和各种单偶极子硫叶立德经[5+1]环加成-芳构化反应合成1,2,4-苯并三嗪化合物。在最优条件下,对各种不同的底物进行了考察,以中等到良好的产率实现了许多1,2,4-苯并三嗪杂环化合物的合成。并对可能的反应机理进行了一定的研究。该方法不需要任何金属催化剂,且操作简便,条件温和。第三章主要探索了在碱的促进下Tf取代的苯并三氮唑和α-溴代苯乙酮经[5+1]环加成-芳构化反应,实现了多种1,2,4-苯并三嗪化合物的合成;在碱的作用下Tf取代的苯并三氮唑与溴乙酸乙酯以及其他类型的溴化物实现了Tf取代产物的构建。该方法同样具有绿色高效、操作简便、条件温和的优点。

关键词： 卡宾前体   重氮化合物   区域选择性   氧氢插入反应   硫叶立德   氧化反应  

摘要： 卡宾是一类活泼的中间体,具有高反应活性,可以参与多种化学反应,如Wolff重排、环丙烷化反应、叶立德反应以及X-H插入反应等。本文的研究重点是重氮化合物参与的三氟甲磺酸催化2-吡啶酮区域选择性氧氢插入反应,以及硫叶立德在碘单质介导下的苄位氧化反应。本论文主要包含以下三个部分:第一部分综述了多种卡宾前体的衍生化研究进展,重点阐述了重氮化合物参与的氧氢插入反应,以及多种卡宾前体氧化生成α-酮酸酯的研究进展。根据催化体系的不同,分别介绍了卡宾前体在金属催化、非金属催化、光催化条件下参与的氧氢插入反应以及在金属催化和非金属催化条件下参与的氧化反应。第二部分基于重氮化合物的氧氢插入与氮氢插入反应,报道了2-吡啶酮与α-苯基-α-重氮乙酸乙酯在三氟甲磺酸的催化作用下,与2-吡啶酮发生的区域选择性氧氢插入反应,以极高的位置选择性(>99:1)和良好的产率(70-96%)获得氧氢插入产物,随后完成了克级放大反应并合成了具有抗Ⅱ型糖尿病活性的化合物。最后通过控制实验,探索了在该反应体系中,对于选择性氧氢插入反应氢原子的来源以及水对反应的影响,并以此为基础提出了可能的机理。该反应实现了高区域选择性氢插入反应,解决了以往方案中需要使用过渡金属催化剂、加热、反应时间过长和反应副产物多的问题。第三部分报道了硫叶立德在碘单质的介导作用下进行的苄位氧化反应,以较高的收率获得α-酮酸酯。该反应仅在常温下加入当量碘单质就可以获得产物,无需使用金属催化剂,反应条件温和,反应速度快以及后处理简单。

关键词： 烯丙基硫叶立德   醌亚胺   氧杂[3+3]环化反应   苯并吡喃衍生物   一锅法   合成  

摘要： 以酯基烯丙基锍盐作为起始原料,在碱的作用下,与醌亚胺类化合物经氧杂[3+3]串联环化反应,以中等收率合成了一系列苯并吡喃衍生物。并进一步以对氨基(羟基)酚类化合物为底物,经原位氧化串联氧杂[3+3]环化反应,通过“一锅法”更为高效的实现了目标骨架的构建。代表产物的结构经X-ray单晶衍射确证,所有化合物的结构经^(1)H NMR,^(13)C NMR和HR-MS(ESI-TOF)表征。