钌催化2H-咪唑与2-炔酸酯的区域选择性[3+2]螺环化反应研究

发布时间：2021-04-08 15:09

　　螺环化合物是一类重要的分子骨架,广泛地存在于医药分子、功能材料和配体中,合成此类化合物是有机化学领域的研究热点之一。传统合成螺环化合物的策略主要通过分步合成,存在合成步骤繁琐,产率低以及选择性较差等问题。因此,开发便捷高效的方法合成此类化合物具有重要的研究意义。近年来,随着C-H键官能团化反应的快速发展,导向基团辅助过渡金属催化[3+2]环化反应构筑螺环化合物已有报道。然而,大部分都是含有吸电基团的酮亚胺“C=N”导向基团,如磺酰基酮亚胺、酰基酮亚胺等,具有底物范围窄,产物结构单一的问题。另一方面,2H-咪唑类化合物是许多天然产物和药物活性分子的重要结构单元,在有机合成中也是重要的中间体,利用该类化合物作为导向基团辅助过渡金属催化C-H键活化构筑螺环化合物鲜有报道。基于此,本论文通过Ru（II）催化2H-咪唑与2-炔酸酯发生[3+2]环加成反应,合成了一系列螺[咪唑-4,1’-茚]类化合物（Scheme 1）。在该反应中,炔酯作为C2合成子具有较好的化学转化性能。该方法具有反应条件温和,底物范围广,官能团耐受性好,区域选择性高等特点。并且,通过对螺环产物中N原子的进一步修饰,成功地引入... 

【文章来源】：华侨大学福建省

【文章页数】：145 页

【学位级别】：硕士

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含有螺环化合物的举例

华侨大学硕士学位论文2得到螺环化合物，条件相对温和，步骤经济高效。1.2过渡金属催化[3+2]环化反应构筑螺环化合物[3+2]环化反应已成为合成各种复杂分子，尤其是合成螺环化合物的一种通用策略。随着C-H键官能团化反应在合成各种有机框架方面的迅速发展，基于过渡金属催化[3+2]环化反应在过去得到了广泛的研究。这类反应涉及C-H键活化过程，然后是导向基团的原位转化，为获得环状化合物提供了一条直接的途径。在这方面，已经发展了Rh、Ir、Ru、Pd和Co催化芳环与C-C不饱和键之间的[3+2]环化反应合成螺环化合物的方法。1.2.1铑催化[3+2]环化反应构筑螺环化合物2013年，Deng课题组[5]描述了一种铑催化环状N-磺酰基酮亚胺和炔烃的[3+2]环化反应，此反应条件温和，以较高收率合成螺环磺胺类化合物。这种原子经济的亲核加成反应过程中，Grignard型环化生成N-Rh-O中间体，然后该中间体经过质子化反应形成最终产物（图1.2）。该反应可能的机理为：环状N-磺酰基酮亚胺邻位C-H活化，随之Rh与亚胺的氮原子配位形成五元环铑中间体I，随后炔烃区域选择性插入Rh-C键中形成七元环铑中间体II，该中间体分子内亚胺插入Rh-C键进行Grignard迁移，得到中间体III，中间体III中N/O螯合剂稳定Rh中心。最后，III经酸质子化形成亲核加成产物，并使催化剂再生，完成整个催化循环（图1.3）。图1.2铑催化N-磺酰基酮亚胺与炔烃的[3+2]环化反应合成螺环磺胺

第1章绪论3图1.3铑催化N-磺酰基酮亚胺与炔烃环化反应合成螺环磺胺的可能机理2014年Gulías课题组[6]报道了一种铑催化2-烯基苯酚与炔烃的脱芳香化[3+2]环化反应。反应中涉及烯基末端CH键与苯酚OH键的脱氢断裂，苯环的脱芳构化，具有良好的化学和区域选择性（图1.4）。值得一提，Lam课题组[7]同年也发表了此项工作，而且他们提出，相同条件下，2-烯基苯酚与烯炔反应，优先发生在炔烃上。图1.5所示该反应可能的催化循环：首先，酚类底物取代催化剂的一个配体，产生中间体I。随后C-H键活化形成环铑中间体II，之后II与炔烃配位，共轭烯烃对金属铑亲电进攻后迁移插入，得到与烯醇III处于平衡状态的八元环铑过渡态IV。若烯基苯酚底物中乙烯基没有被取代，将还原消除产生七元环产物，但烯基部分中存在取代基时会因为空间碰撞，从空间位阻较小的环铑己烷IV中还原消除得到最终的螺环产物。在还原消除后，一价铑被醋酸铜氧化为三价铑，进入下一个催化循环。


本文编号：3125785