基于胍和环状过氧化物合成含氮化合物的方法研究

发布时间：2020-07-30 19:58

【摘要】：有机含氮化合物在天然产物和药物分子中广泛存在,尤其是以自然界丰富的生物质羧酸及碳酸衍生物为起始原料出发的含氮化合物合成一直备受关注。本论文以具有对称性骨架且富含氮原子的芳基胍以及富含氧原子的环状二酰基过氧化合物为原料,通过三种新颖有效的合成策略,实现多种具有重要用途的含氮化合物的可控合成。该方法具有反应条件温和、官能团兼容性好、底物普适性广等优点。模仿自然界酶促进的胍到肽的生物代谢转化,在CO/Pd(OAc)_2/Cu(OAc)_2体系下,实现芳基胍到乙酰苯胺两种重要含氮化合物的直接化学转化。该反应对底物上的官能团具有很好的兼容性,烷基、卤素、酰基、甲氧基、硫醚或氟取代的芳基胍均能得到相应的酰胺化合物,最高收率为89%。通过改变不同的羧酸铜盐,可以分离得到相应的N-酰基化产物,除乙酰基外、丙酰基、甲酰基和苯甲酰基等同样适用于该反应体系。机理研究表明整个过程涉及到醋酸钯的催化循环,羧酸铜盐既是氧化剂又是酰基供体,两者共同作用实现胍的N-(C=N)键以及N-CN键选择性的断裂与重组。在紫外光照射下,环状二酰过氧化物经过双脱羧模式形成高活性的苯炔或高张力的环己炔中间体,构建一系列三氮唑类型的含氮化合物。选用1,2-二氯乙烷为溶剂,以8种邻苯二甲酰类过氧化合物为苯炔前体,与10种叠氮化合物反应合成相应的苯并三氮唑产物。设计环己烯基过氧化合物的合成路线,经过2-3步即可克级合成,不需柱分离。以合成的环己烯基过氧化物为环己炔前体,在350 nm波段、室温、两小时顺利地实现该化合物与15种叠氮化合物的[3+2]环加成反应,选择性地精准合成一系列三氮唑产物,收率最高达到99%,反应条件温和,CO_2为唯一副产物。具有酰胺与烯烃的叠氮底物均能在该反应体系下以较好的收率得到环加成产物。环状二酰基过氧化物与卤盐搭配原位制备双功能型卤素正离子体系,并将该体系应用于磺酰胺类化合物的Hofmann-L?ffler-Freytag反应与分子内卤羟基化环化反应中,合成一系列含氮化合物。在Hofmann-L?ffler-Freytag反应方面,使用不同的卤素源,选用磺酰胺为原料,通过自由基的模式,以最高99%的收率合成13种N-氯代,16种δ-C(sp~3)溴化或碘化产物和11种吡咯烷衍生物。当使用四丁基氯化铵(TBACl)时,对甲苯磺酰、对硝基苯磺酰、甲磺酰基等保护的酰胺化合物均能转化为N-Cl代产物;使用四丁基溴化铵时(TBAB),磺酰胺底物通过1,5-H迁移得到δ-溴代产物,当底物中存在ε或γ位C-H键时,有且仅有δ-溴代产物生成;当选用Cs I为卤源时,计量的乙酸钠能明显提高反应收率。自由基抑制实验表明,δ溴代与吡咯烷环化过程涉及到自由基过程;利用核磁及体系中分离出的副产物的单晶结构对新的卤化试剂结构进行推测。在分子内卤羟基化环化构建异VA唑啉反应方面,邻苯二甲酰过氧化物与四丁基卤化铵结合,通过离子型反应模式,可以分别实现Cl、Br、I三种卤素的成环反应,产率在90%以上。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O622.6
【图文】：

吸收曲线,紫外可见吸收,试剂

如图 5-7 与 5-8 所示。紫外吸收测试发现，PPO 在 λ = 310 nm 以上没有吸收（图5-7，黑线）；加入等量四丁基氯化铵（TBACl）后，混合物表现出了与 PPO类似的吸收曲线（图 5-7，红线），说明了过氧化合物对氯原子的氧化较慢；当向 PPO 的二氯甲烷溶液中加入四丁基溴化铵（TBAB）或四丁基碘化铵（TBAI）时，混合物出现了明显的红移，其中溴原子的混合液可以达到 λ = 340nm（图 5-7，蓝线），碘原子的混合液在 λ =480 nm 仍有很强吸收峰（图 5-7，绿线）。该实验表明，PPO 与 TBAB 或 TBAI 混合时能够很快转化为光敏分子。

试剂,紫外可见吸收

图 5-7 卤化试剂的紫外可见吸收谱Fig. 5-7 Ultraviolet visible spectrum of halogenating reagents

原位形成,溴化,试剂,图片

第 5 章环状二酰基过氧化物参与构建吡咯烷反应研究V）测试谱图（图 5-8）中红色线为邻苯二甲酰）测试曲线，褐色线为 PPO 与 TBAB 原位形。对比曲线发现单纯的过氧化合物 PPO 氧化加入使得新形成的试剂具有了明显的氧化还，左图白色固体为室温下称取的 200 mg 1,2-DCE 后的混合液，右图黄色澄清液为向现象，右图为原位形成的新的卤化试剂。

【参考文献】