新型双齿导向基PIP酰胺导向的钯催化惰性亚甲基sp~3碳氢键官能团化

发布时间：2018-03-31 20:11

  本文选题：碳氢键活化　切入点：双齿导向基　出处：《浙江大学》2016年博士论文

【摘要】：碳氢键直接官能团化为制备有机化学中各种用途广泛的结构单元,提供了直接而原子经济的可选途径。然而,与已得到深入研究的C(sp2)-H键活化相比,实现C(sp3)-H键活化仍然是一个挑战,而位阻更大的亚甲基C(sp3)-H键更是其中的难点。在导向策略的指引下,本论文设计了新型2-吡啶基异丙基酰胺(简称PIP酰胺)双齿导向基,并系统性地研究了它在Pd(Ⅱ)催化的亚甲基C(sp3)-H键直接官能团化方面的反应活性和机理,具体包括以下内容：1.钯催化C(sp3)-H键依次单芳基化/酰胺化合成手性α-氨基-β-内酰胺该研究以新发展的双齿配位的PIP酰胺为导向基,发展出首例用C(sp3)-H键活化实现α-氨基-β-内酰胺的立体选择性合成方法。这类在合成化学和药学领域十分重要的产物,是通过对简单易得的丙氨酸衍生物进行Pd(Ⅱ)催化c(sp3)-H键依次单芳基化/酰胺化反应得到的。该方法具有较好的官能团耐受性,同时,芳基化步骤具有可控的单选择性,酰胺化步骤具有很好的化学选择性和立体选择性。2.钯催化C(sp3)-H键芳基化合成非天然氨基酸该研究通过PIP酰胺导向的Pd(Ⅱ)催化的C(sp3)-H键官能团化,包括对甲基、亚甲基和苄位C(sp3)-H键的单芳基化,实现了非天然β-芳基-α-氨基酸的立体选择性合成。对丙氨酸衍生物β-甲基的单芳基化,为一系列苯丙氨酸衍生物的合成提供了有效途径,而接下来若在新形成的苄位进行芳基化,则以程序化的方式实现了β,β-双芳基-α-氨基酸的非对映异构选择性合成。机理研究表明N,N'-二甲基丙烯基脲能促进甲基C(sp3)-H键活化,而氟化铜提高了单选择性。此外,本研究还分离和表征了一些Pd(Ⅱ)中间体,针对其反应活性的研究表明它们在伯碳和仲碳C(sp3)-H芳基化两种情况下都是催化循环中可能的反应活性中间体。3.钯催化脂肪酸的惰性亚甲基C(sp3)-H键芳基化该研究用溴代芳烃和碘代芳烃两类不同的芳基试剂,实现了Pd(Ⅱ)催化的脂肪族酰胺亚甲基C(sp3)-H键的芳基化。该方法在卤代芳烃和脂肪族酰胺两方面都具有很好的活性和官能团耐受性,为合成β-芳基取代的羧酸衍生物的提供了新途径。4.钯催化惰性亚甲基C(sp3)-H键氟化反应手性β-氟代-α-氨基酸本章阐述了首例经由内球机理的Pd(Ⅱ)催化亚甲基C(sp3)-H键直接氟化反应。该方法从商品化的α-氨基酸出发,为一系列β-氟代-α-氨基酸的合成提供了简洁的,高位点和非对映异构选择性的途径。室温下,所分离得到的Pd中间体只需5-10分钟就能完成化学计量的氟化反应,展示出合成同位素化学领域有价值的18F标记的氨基酸的潜力。机理研究数据与C-F键由高价钯中间体直接还原消除的机理一致。该方法可能用于合成新型多肽类药物和探针,在药物学和生物学领域具有较好的应用前景。
[Abstract]:The direct functional groups of hydrocarbon bonds have been transformed into structural units of a wide variety of applications in organic chemistry, providing a direct and atomic economical alternative. However, compared with the C(sp2)-H bond activation, which has been studied in detail, It is still a challenge to activate the C(sp3)-H bond, and the methylene C(sp3)-H bond with higher steric resistance is one of the difficulties. Under the guidance of the guidance strategy, a novel 2-pyridyl isopropyl amide (PIP amide) bicententate guiding base is designed in this paper. The reaction activity and mechanism of PD (鈪，

本文编号：1692273