铜参与嘧啶导向的吲哚碳氢官能化反应的研究

发布时间：2017-10-23 16:03

  本文关键词：铜参与嘧啶导向的吲哚碳氢官能化反应的研究

  更多相关文章： 碳氢活化 铜 吲哚类化合物 导向基团 二聚反应 硝化

【摘要】：吲哚衍生物是重要的杂环化合物,常存在于天然产物和生物活性分子中,广泛应用于医药、功能材料、农药、染料等学科领域。吲哚的化学修饰多集中在C3位,C2位的碳氢键反应活性低,选择性反应具有挑战性。近些年,过渡金属催化的碳氢活化反应获得了极大的发展,相比传统的合成方法,它省去了预活化过程,原子经济性高,除此之外,由于导向基团的定位作用,反应选择性较强,已经成为有机合成研究的热点。本论文研究过渡金属铜参与的,嘧啶基团导向的吲哚类化合物C2位C-H选择性的官能化反应。通过优化反应条件,最终实现了C2位选择性的二聚反应和硝化反应。主要研究的内容可以分为以下三个部分：1、1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚类底物的合成参照已知反应条件,以吲哚或取代吲哚作为反应底物,在氢化钠碱性条件下,以N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂,冰水浴温度下反应40分钟后,加入2-氯嘧啶并加热至130℃反应24小时,向吲哚底物中成功引入嘧啶导向基团,高效合成了一系列的1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚类底物,作为选择性C2位官能化反应的原料。2、铜参与嘧啶导向的吲哚类化合物C2位C-H二聚反应以1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚作为反应的起始原料,设计反应条件,并重点考察了溶剂、温度、添加剂/氧化剂的影响,筛选出了最优化条件：醋酸铜(1 equiv.),硝酸银(1.2 equiv.),甲苯溶剂,反应温度为130℃,反应时间为24小时,高效实现了C2位选择性的二聚反应,取代底物的反应效果也较好,部分底物的产率高达80%以上。此反应底物范围广,官能团耐受性强,C2位反应的选择性高,产率较优。二聚产物可进行脱保护反应移去嘧啶基团,生成了2,2’-二聚吲哚类产物,此产物可合成具有抗癌活性的吲哚咔唑结构。3、铜参与嘧啶导向的吲哚类化合物C2位C-H硝化反应以1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚为反应底物,筛选反应条件,得到较优的产率,在此基础上,从反应溶剂、三水硝酸铜的用量、硝化试剂的种类、硝化试剂的用量、反应温度这五个方面进一步优化实验,最终在三水硝酸铜(2 equiv.),硝酸银(1.2 equiv.),乙腈溶剂,反应温度为110℃,反应时间为16h的条件下,实现了选择性C2位硝化反应,产率良好。
【关键词】：碳氢活化 铜 吲哚类化合物 导向基团 二聚反应 硝化
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O626
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 课题背景与意义10
• 1.2 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C2位碳氢活化反应10-16
• 1.2.1 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C2位烯基化反应11-12
• 1.2.2 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C2位烷基化和芳基化反应12-13
• 1.2.3 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C2位酰基化反应13-14
• 1.2.4 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚的C2位的氰基化反应14-16
• 1.3 金属催化导向基团辅助的芳烃脱氢二聚反应16-19
• 1.3.1 贵金属催化导向基团辅助的芳烃二聚反应17-18
• 1.3.2 非贵金属催化导向基团辅助的芳烃二聚反应18-19
• 1.4 金属催化导向基团辅助的C-H硝化反应19-26
• 1.4.1 贵金属催化导向基团辅助的的碳氢硝化反应20-23
• 1.4.2 非贵金属催化导向基团辅助的的碳氢硝化反应23-26
• 1.5 本课题的主要研究内容与意义26-27
• 2 1-(嘧啶-2-基)-1H-吲哚类底物的合成27-35
• 2.1 研究背景27-28
• 2.2 实验部分28-34
• 2.2.1 主要实验仪器与试剂28-29
• 2.2.2 测试仪器29-30
• 2.2.3 实验步骤30
• 2.2.4 结果分析30-31
• 2.2.5 化合物结构表征31-34
• 2.3 本章小结34-35
• 3 Cu参与嘧啶导向的吲哚类化合物C2位C-H二聚反应35-49
• 3.1 研究背景35-36
• 3.2 实验设计与条件优化36-38
• 3.3 底物扩展与反应应用38-40
• 3.4 反应机理探索40-41
• 3.5 实验部分41-48
• 3.5.1 主要实验仪器与试剂41-42
• 3.5.2 测试仪器42
• 3.5.3 实验步骤42-43
• 3.5.4 化合物结构表征43-48
• 3.6 本章小结48-49
• 4 Cu参与嘧啶导向的吲哚类化合物C2位C-H硝化反应49-58
• 4.1 研究背景49-50
• 4.2 实验设计与条件优化50-55
• 4.3 反应机理探索55
• 4.4 实验部分55-57
• 4.4.1 主要实验仪器与试剂55-57
• 4.4.2 测试仪器57
• 4.4.3 实验步骤57
• 4.4.4 化合物表征57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 结论58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-69
• 附录69-70
• 附图70-83

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本文编号：1084189