关键词： 活化亚砜   烯丙位碳氢键   芳基化   环氧化   氮杂环丙烷化   硫叶立德  

摘要： 有机化合物碳氢键的直接转化是现今合成化学领域的研究热点。活化亚砜中间体由于其高亲电性的性质,已经广泛应用于有机合成中。我们开发了一种无过渡金属参与,活化亚砜介导的烯丙位碳氢键芳基化,环氧化以及氮杂环丙烷化的一锅合成方法。该反应机理设计涉及二芳基亚砜和三氟甲磺酸酐混合反应得到超亲电性的硫锱盐,能与烯烃发生亲电加成并消除生成烯丙基取代的硫鎓盐中间体,随后在碱性条件下脱质子转化为相应的硫叶立德。本文以活化亚砜和烯烃反应为基础,探究并验证了反应过程中生成半稳定型的烯丙基取代的硫叶立德中间体与芳基硼酸,醛及亚胺底物反应的适用条件,成功实现了硫元素参与的烯丙位碳氢键芳基化,环氧化及氮杂环丙烷化反应。

关键词： 偶氮二甲酸酯   亲电性   Huisgen两性离子   含硫不饱和双键   烯砜   磺酰肼   硫叶立德  

摘要： 偶氮二甲酸酯由于其独特的化学结构,连有吸电子的酯基导致具有较强的亲电性,本身氮原子孤对电子具有亲核性,所以在有机合成中常作为一种功能化试剂,特别是作为Huisgen两性离子前体有着广泛的应用。从早期Mitsunobu反应可以温和并多样化地构建碳杂键,再到Huisgen两性离子作为氮源和一系列亲电性碳碳双键、碳氮双键、碳氧双键的反应构建氮杂环状化合物,展现了偶氮二甲酸酯丰富的反应性,而它与含硫原子不饱和双键的反应还有待研究。本文主要进行了偶氮二甲酸酯和三种含硫不饱和双键化合物的反应,主要内容及结论如下(1)基于偶氮二甲酸酯和烯酮的[2+2]环化反应,烯砜和不饱和双键化合物的[2+2]/[2+2+2]环化反应,研究了具有α氢的磺酰氯在碱性条件下原位形成烯砜和偶氮二甲酸酯的反应。不同于上述环化反应,由于磺酰基大的位阻、氮氮键键能等原因,并没有得到环化产物,得到了 α-氯代磺酰肼类化合物。提出了 Huisgen两性离子和烯砜发生亲核加成反应,随后发生氯离子取代,离去亲核试剂继续参加催化循环的反应机理。实现了通过烯砜中间体在不添加其他氯源的情况下,一步合成α-氯代磺酰肼类化合物,避免了传统方法使用氯气氯化的弊端,缩短了反应步骤。该反应也拓展了烯砜和具有不饱和双键化合物(醛、酮、亚胺和富电子烯烃)反应体系。(2)实现了利用巯基化合物和偶氮二甲酸酯高效合成磺酰肼类化合物,这是一种新型的磺酰肼类化合物制备方法。利用巯基化合物对偶氮二甲酸酯的加成及后续有机过酸对次磺酰肼的氧化完成了磺酰肼类化合物的高效转化,具有底物范围广泛、官能团耐受性好、产率高等优点。实现了烷基、芳基和吡啶基磺酰肼化合物的合成,对于克级规模的反应同样适用。此外,巯基化合物和偶氮二甲酸酯的加成反应也体现了各类巯基化合物的亲核能力,为以后设计巯基化合物的亲核反应提供了参考。(3)以硫叶立德代替烯砜,探究了硫叶立德作为含硫不饱和双键化合物和偶氮二甲酸酯的反应。开发了无添加剂和金属催化制备腙类和六氢四嗪-1,2,4,5-四甲酸酯类化合物的新方法,并通过改变温度有效地控制反应的主要产物,室温条件下,得到腙类和四嗪类化合物的混合,四嗪类化合物为主要产物,高温条件下则可以单一得到腙类化合物。四嗪类化合物本身不稳定会分解为更稳定的腙类化合物,阐明了加热是促进四嗪类化合物分解的主要因素。也尝试了金属催化条件,同样可以完成反应。机理方面,无添加剂和金属催化的方法利用硫叶立德的亲核性通过离子对机理完成反应,金属催化条件下,经过金属卡宾中间体得到产物,并通过卡宾二聚副产物佐证,两种反应机理分别反映了偶氮二甲酸酯的亲电性和亲核性,体现了这类化合物反应的多样性。(4)探究了 1,2,3-噻二唑作为卡宾前体与偶氮二甲酸酯的反应,效果并不理想,当用2-炔醛代替偶氮二甲酸酯反应时,首次实现了铑催化的硫代酰基卡宾和2-炔醛的[3+3]环化反应,反应具有很好的官能团耐受性,含有吸电子、给电子基团的苯丙炔醛、烷基炔醛和部分杂环炔醛都可以完成反应,实现了一系列单芳基单烷基、双芳基、双烷基4H-噻喃-4-酮的有效合成,并对产物衍生化合成了可作为功能性材料的分子。提出2-炔醛对铑氧化加成得到酰基氢化物为反应关键中间体,随后对噻二唑形成的硫代酰基卡宾完成1,1-氢酰化的反应机理。通过动力学同位素效应揭示了氧化加成步骤为反应的决速步,并且通过该方法实现了对天然产物雌酚酮的结构修饰。

关键词： 吲哚   硫叶立德   C-H键活化   烷基化   环化  

摘要： 吲哚广泛地存在于天然产物、药物分子和功能材料中,在有机合成中也是一类重要合成子。吲哚衍生物的重要性促使化学家们不断开发新的策略来构建功能化的吲哚骨架,其中,Fischer吲哚合成一直是应用最广泛的方法之一。近年来,以过渡金属催化C-H键活化为基础合成吲哚类化合物因其具有显著的原子经济性和环境友好性而受到科学家们的广泛关注。特别是催化卡宾类插入反应作为C-H键功能化的一种吲哚合成的新方法得到了应用。众所周知,重氮化合物、叠氮化合物等常常作为卡宾前体在C-H键活化构筑C-C键中起着重要的作用。硫叶立德由于其较高的安全性和广泛的应用性,作为通用型的卡宾源替代了重氮、叠氮化合物参与反应。硫叶立德参与的成环反应一般是先发生分子间的烷基化反应进而发生分子内亲核进攻环化反应。因此,探索和丰富硫叶立德的应用和吲哚的合成具有极其重要的意义。基于此,本论文主要研究了在过渡金属铑的催化下,以N-吡啶基苯胺与硫叶立德作为反应底物,先发生分子间烷基化反应再进一步发生分子内亲核环化反应,合成2-取代基吲哚类衍生物。该反应具有产率高、区域选择性好、底物普适性广、无需外加氧化剂等优点,为具有生物活性的吲哚类化合物的制备提供了有效路径。依据实验结果及相关文献报道,推测反应机理如下(Scheme 2):

关键词： C-H活化   重氮化合物   硫叶立德   哒嗪衍生物  

摘要： 通过C-H键的官能团化策略来实现新的C-C的构建,相比于传统的偶联方法,有着更好的步骤经济性,大大减少了废弃物的排放。C-H键活化作为有机化学领域的圣杯,由于不需要预先引入官能团,可以通过直接的C-H键活化来构建新的化学键,在实现新的有机分子的合成上有其独特的优越性。C-H键活化最常用的一种策略是在过渡金属的作用下,利用导向基团的协助实现对C-H键的断裂和发生后续的一系列的转化。重氮化合物被人们广泛应用于有机合成当中。通常情况下,重氮化合物的制备具有安全、简便的特点。此外,α-重氮羰基化合物在过渡金属的存在下可以形成Fischer金属卡宾,该活泼的卡宾中间体可继续进行环丙烷化反应、X-H插入反应(X=C,N,O,S,Si等)以及新型的交叉偶联反应、多组分反应等反应。近些年来,作为一种C-H键官能团化替代性的策略,通过重氮化合物来实现C-H键的官能团化的研究越来越多。我们课题组一直致力于过渡金属催化的重氮化合物的C-H活化反应研究。我们首先开展了在Rh(III)催化下2-苯基-1H-苯并[d]咪唑和2-重氮基-3-氧代丁酸的C-H活化反应研究,选择性生成了α-芳基酮/酯。在这个过程中重氮化合物发生选择性的断裂,丰富了重氮化合物C-H活化反应的类型。接下来,我们在Rh(III)催化重氮化合物的反应体系下,选用1-苯基吡唑烷-3-酮作为底物进行C-H活化的反应,得到了含氟醚的哒嗪衍生物。该反应的研究均使用廉价易得的原料,Rh(III)作为催化剂,以简单的方法成功地得到全新的目标产物。我们课题组也一直致力于其他的卡宾体系研究,硫叶立德作为另一种卡宾前体显示出了优越的反应活性。于是,我们发展了硫叶立德的自由基环化反应,在铜盐的催化或者碱的条件下硫叶立德和亚硝酸叔丁酯反应选择性生成两种不同的五元环状化合物。在这个过程中,硫叶立德的量以及有无金属参加反应起到了至关重要的作用。该策略使用廉价易得的原料,铜盐作为催化剂,以简单有效的方法,成功地得到了两种不同的目标产物。

关键词： 三价铑   C-H活化   烷基化   硫叶立德  

摘要： 过渡金属催化的C-H活化和官能化为各种与药物相关的化学中间体以及复杂有机物的合成提供了原子和步骤经济、高效的方法,在药物中间体合成、天然产物合成以及高分子化合物的合成中已经得到广泛的应用。由于Cp*Rh(III)(Cp*=五甲基环戊二烯基)催化剂独特的结构和配位性质,使其催化体系通常具有高效性、高选择性、以及较好的兼容性,因此Cp*Rh(III)催化的碳氢键活化逐渐得到大家的关注。本论文主要对三价铑催化的基于烯烃和卡宾插入的C-H键活化反应进行研究,具体内容如下:1)三价铑催化下实现了苯甲酰乙腈与硫叶立德的串联环化反应,选择性合成萘酚和半缩醛类化合物。该反应通过两次C-H活化,在温和的反应条件和氧化还原中性条件下高效地进行。2)三价铑催化下实现了二氢吲哚类底物与硫叶立德之间的[5+2]环化反应,在温和条件下有效构建七元环化合物,硫叶立德作为卡宾合成子参与反应。3)三价铑催化下实现了苄位C(Sp)-H键与α,β-不饱和酮/醛的加成,在温和和氧化还原中性的条件下合成γ-芳基酮/醛。反应具有广泛的底物范围,以及较好的兼容性。4)三价铑催下实现了N-磺酰基或N-酰基酮亚胺与活泼烯烃的[3+2]环化反应,合成具有三个立体中心的螺环化合物。反应具有较高的原子经济性且反应条件温和,同时可以通过添加不同`的银盐调节反应的非对映选择性。

关键词： 噻唑酮衍生物   螺环丙烷噻唑酮衍生物   硫叶立德   杂环类化合物   插入成环反应  

摘要： 含有噻唑环的化合物具有广泛的药理活性,它们的研究及其合成方法和结构已成为热门话题。含有噻唑环化合物的分子合成库,其生理活性药物被筛选出来,这是最近几年药物化学热点吸引了化学家的注意。大量的文献综述报道了噻唑烯酮化合物及其衍生物的合成,以及开发简单有效的合成这些噻唑酮化合物的方法并如何增加噻唑酮衍生物的底物类型引起了科学家们的广泛关注。噻唑类化合物中含有这些结构单元的天然产品具有大量的生物活性,如抗肿瘤、抗菌、抗病毒、疟疾和免疫抑制性,但这些天然分子没有取代噻唑/Oxazole-C-Holdning的多种化合物。此具有官能化结构单元和C的小分子化合物的噻唑基吡唑。本论文基于噻唑类化合物的特性,对噻唑类化合物参与的插入成环及插入反应进行研究来扩充噻唑烯酮底物的类型。并且还尝试用噁唑类衍生物和吡唑类衍生物进行更进一步的成环反应尝试。主要包括以下两部分内容:1.螺环丙烷噻唑酮衍生物的合成我们先合成了20多种稳定硫叶立德并在碱的作用下,噻唑酮衍生的烯烃可以与稳定的硫叶立德发生形式的[2+1]环加成反应,以30-99%的产率和1:1-10:1的非对映选择性得到螺环丙烷噻唑酮衍生物,并获得了20多种螺环丙烷噻唑酮衍生物。通过文献调研和实验结果的分析进一步推测出了该[2+1]成环反应的机理.2.芴系螺环丙烷噻唑烯酮衍生物的合成本实验先合成了芴系的硫叶立德和不同20多种噻唑烯酮衍生物,在碱催化下使硫叶立德和噻唑烯酮进行反应。经过[2+1]环加成、开环、质子转移,生成新的C-C键.经过一系列条件优化,以60%-90%的产率得到22种芴系-螺环丙烷噻唑烯酮衍生物;该反应可以放大至克级规模进行,产率可达到80%。并且我们还尝试使用其他杂环化合物如吡唑衍生物、噁唑衍生物与芴系硫叶立德进行反应,最后,通过查阅文献及结合对对实验结果的分析,我们给出了该反应可能的机理。综上所述,基于噻唑类化合物插入成环反应,发展了合成螺环丙烷噻唑酮衍生物以及芴系-螺环丙烷噻唑酮衍生物的新方法,拓宽了噻唑烯酮衍生物的底物,也促进了杂环化合物及噻唑烯酮衍生物在医药方面的应用。

关键词： 2-苯亚甲基-3-吲哚酮   硫叶立德   无催化剂   二氢异喹啉   靛红衍生MBH碳酸盐   环化反应  

摘要： 目的:吲哚和异喹啉类生物碱作为生物碱的重要组成部分,它们的结构修饰及衍生物的制备在药物化学领域吸引了许多人的目光。课题拟设计两种合成策略,分别对吲哚和二氢异喹啉进行结构修饰,制备吲哚和异喹啉类生物碱衍生物。方法:1.关于吲哚类生物碱衍生物的制备,我们拟将吲哚经N-磺酰化、氧化、Knoevenagel缩合三步反应得到2-苯亚甲基-3-吲哚酮类衍生物1,再与硫叶立德溴化盐2、KCO经[2+1]环化得到目标的吲哚类生物碱衍生物,即吲哚C2-螺环丙烷类化合物3,并用H-NMR、C-NMR、HRMS以及X-ray单晶衍射进行结构鉴定。2.关于异喹啉类生物碱衍生物的制备,我们拟采用氢化异喹啉4与靛红衍生的MBH碳酸盐5在溶剂中无催化发生[3+2]环化反应,得到将异喹啉和氧化吲哚结合起来的异喹啉类生物碱衍生物6。并且对得到的新颖化合物进行H-NMR、C-NMR、HRMS以及X-ray单晶衍射测试,确定结构。结果:在吲哚类生物碱衍生物的合成中,我们得到了25个吲哚C2-螺环丙烷衍生物3;在异喹啉类生物碱衍生物的合成中,我们得到了19个[3+2]环化产物6。该文章中所报道的新颖的化合物均未见文献报道,并对其进行了H-NMR、C-NMR、HRMS和X-ray单晶衍射测试,确定了结构及其相对构型。结论:本课题研究发展了新型吲哚、异喹啉类生物碱衍生物的合成反应方法学,同时也丰富了吲哚、异喹啉类生物碱衍生物的数量,为新药、先导化合物的开发提供更多的选择。

关键词： 硫鎓盐   硫叶立德   有机硫化物   合成中间体   偶联反应   有机小分子催化  

摘要： 有机硫化合物在有机合成、功能材料以及药物化学等研究领域都具有广泛用途,探索高效的方法合成或利用含硫化合物是一个历久弥新的研究方向.尤其是利用硫叶立德以及硫鎓盐的独特性质所发展的合成方法,逐渐成为有机硫化学的研究热点.本文立足于近3年来硫鎓盐以及硫叶立德在有机合成反应中的研究进展及现状,分别从其作为合成中间体、反应底物以及反应催化剂的角度进行了系统性的介绍.

关键词： 苯炔   硫叶立德   插入反应   C—S键  

摘要： 苯炔可以与稳定的硫叶立德通过[2+2]环加成/开环串联反应,实现对稳定硫叶立德的插入,生成新的C—S键,得到芳基-烷基硫醚衍生物.

关键词： 硫叶立德   六元杂环化合物   合成   环化反应  

摘要： 六元杂环化合物因为其结构多样、数量庞大的特点和六元杂环化合物常作为重要的有机化合物中间体,成为了有机化学中至关重要的一类。硫叶立德作为拥有负碳原子相连正硫原子结构的有机物,具有强亲核性,同时硫叶立德通过改变碳、硫基团所连的基团也可改变其立体选择性和区域选择性。在环化、增碳和重排等反应中,硫叶立德参与反应成为了高选择性和提高产率的合成有效方法之一。所以科研工作者们常会选择硫叶立德作为亲核试剂参与反应。