摘要：

异腈化合物作为一类重要的有机合成子,广泛应用于有机,药物,生物化学中,是现代有机合成化学中不可替代的组成部分.重氮化合物及其类似物(氧硫叶立德)也是一类非常重要的有机合成中间体,在有机化学以及材料化学等领域扮演着极其重要的角色.因此,对异腈化合物,重氮化合物以及氧硫叶立德化合物在有机合成中的应用研究一直得到人们广泛关注.然而,在该研究领域中,基于异腈和重氮化合物的反应不仅相对较少,而且主要集中于以二者偶联生成的烯酮亚胺为关键中间体的各种转化反应以及二者间的[3+2]环加成反应.而关于异腈与氧硫叶立德化合物之间的反应尚未被实现.因此,开发异腈和重氮化合物之间的新型反应,尤其是实现异腈与氧硫叶立德的串联环化反应,发展新颖,高效的杂环化合物合成的新方法非常令人期待.本论文以发展异腈化合物在有机合成中的应用为基础,以研究异腈化合物与重氮化合物/氧硫叶立德多种新型反应为核心,重点研究了异腈化合物,α-重氮酮与酸酐的三组分反应,异腈化合物和β-羟基-α-重氮羰基化合物偶联反应,异腈化合物与氧硫叶立德的串联环化反应以及光诱导的邻烯基芳基异腈化合物与硫醚的自由基加成-环化反应.具体研究内容如下:1.以Zn(OAc)2为催化剂,实现了异腈化合物,α-重氮酮与酸酐的三组分串联环化反应.该反应通过连续的Wolff重排/亲核加成/分子内氮杂环化反应,一步构建两个C-C键,一个C-N键和一个C-O键,提供了从简单易得的底物构建多取代马来酰亚胺新颖有效的策略.该反应具有廉价易得的起始材料,三组分,一锅法,良好至高产量,广泛的底物范围和良好的官能团耐受性等优点.2.以银盐为催化剂,首次实现了异腈化合物与氧硫叶立德的串联环化反应,高效合成了一系列3-氨基呋喃或4-氨基喹啉衍生物.上述实验结果不仅开发了氧硫叶立德与异腈化合物的新反应,提供了一种新颖,高效地一步合成3-氨基呋喃和4-氨基喹啉的方法,而且为异腈化合物与氧硫叶立德反应在有机合成中的应用研究奠定了基础.3.在路易斯酸作用下,以β-羟基-α-重氮羰基化合物作为烯基重氮阳离子前体,异腈化合物作为碳亲核体,成功实现了异腈化合物对烯基重氮阳离子中间体的亲核加成反应.该反应从简单易得的底物一步高效地构建季碳中心,合成了传统方法难以合成的β-甲酰胺基-α-重氮酮或酯类化合物.在进一步的研究中,对过渡金属催化的β-甲酰胺基-α-重氮羰基化合物分子内环合-重排反应进行了研究,合成了亚甲基环己烷以及各种螺环β-内酰胺.在此基础上,在DBU作用下,实现了异腈化合物与β-羟基-α-重氮羰基化合物的串联环化反应,制备了一系列多取代吡咯衍生物.该系列研究成果不仅开发了异腈和重氮化合物的新型反应类型,而且为β-羟基-α-重氮羰基化合物作为烯基重氮阳离子中间体在合成中的应用提供了新思路.4.在可见光照射条件下,以Ru(2,2-bpy)3PF6为光敏剂,实现了邻烯基芳基异腈化合物与硫醚的自由基加成/环化反应,制备了一系列2-硫代喹啉衍生物.在此基础上,以含有硫醚结构的氨基酸为起始原料,实现了其在可见光照射条件下的α-C(sp3)-H活化反应,构建了含有硫醚氨基酸结构的喹啉衍生物.鉴于硫醚,氨基酸以及喹啉结构在生物化学,药物化学中的重要性,该反应为具有生物活性,药物活性的硫醚氨基酸的后期修饰提供了可能.该系列研究成果不仅提供了合成硫基取代的和硫醚氨基酸取代的喹啉的新方法,还为异腈参与的光催化反应合成含氮杂环化合物的进一步应用奠定了基础.

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