《基於新型氧化偶聯反應合成氮雜環化合物的研究》是依託河南師範大學，由劉建明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型氧化偶聯反應合成氮雜環化合物的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉建明
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
非貴金屬催化的氧化偶聯反應作為一類簡單、高效的綠色合成方法，引起了化學工作者的廣泛關注。本項目擬研究連線兩個親核試劑的自由基偶聯反應成鍵新模式，利用氮雜環化合物官能團的特定化學性質，以發展自由基氧化偶聯反應和合成新方法作為工作目標，旨在建立一種通用性強、步驟簡潔的合成多官能化的吡咯、中氮茚、咪唑並吡啶、惡唑環類化合物的新路線。在此基礎上運用線上紅外、順磁、核磁、單晶衍射儀和拉曼等手段深入分析反應底物與不同非貴金屬催化劑前體相互作用的活性物種，闡明非貴金屬參與該模型反應預活化過程的差異以及動力學差異的決速步驟，並且集中探討碳正離子、自由基與親核試劑相互作用的內在機制和規律。系統研究含氮化合物上不同官能團對非貴金屬催化氧化偶聯反應的化學區域選擇性的調控規律，為設計高效、廉價、綠色催化新體系和構建藥物中間體提供科學依據，並推進氧化偶聯反應在綠色合成化學中的套用進程。
結題摘要
(1) 利用金屬Pd活化雙烯氯與水楊醛發生交叉環化反應生成黃酮類化合物，Pd(OAc)2/S=PPh3在反應過程中起到活化烯烴的作用從而加速反應進行。研究發現該體系具有良好的底物適應性。(2) 基於二苯氧膦易被氧化形成磷中心自由基的特性，使用相對價廉而高效的醋酸銀催化官能化烯烴磷化反應合成含氮稠環化合物。在該工作中，設計併合成不同取代基的吲哚類化合物，進而基於這些底物的固有性質，在溫和反應條件下，進行分子內環化得到含氮稠環化合物。該AgOAc/O2反應體系高效簡單，不需要額外的配體，為合成多種類型的雜環化合物提供新的路徑。(3) 我們以二氧化碳作為促進劑，利用芳香取代的丁二炔與 DBU 和其他幾種脒交叉環化共同構建多取代吡啶化合物，開創了一種新型、原子經濟性的多取代吡啶合成路線。經過大量實驗，我們已經證實二氧化碳在 C=N 斷鍵過程中起決定作用，CO2 可以活化 DBU 等脒類化合物，在鹼的作用下促使原料脒 C=N 斷鍵。同時，同位素標記實驗表明：合成的取代吡啶中羰基中的氧來源於水。(4) 無金屬條件下，水楊醛與吲哚衍生物通過氧化環化反應實現了黃酮並吲哚的合成。具有各類供電子基團和吸電子基團的水楊醛和不同官能團吲哚衍生物均可以作為合適的底物實現黃酮並吲哚的合成。 (5) 在強鹼NaOtBu的存在下多官能化吲哚為反應底物與單質硫發生氧化環化生成複雜噻吩類化合物的反應。在此反應中，我們利用羰基的α位有一定的親核性，以硫為親電試劑來促進該類化合物的環化。該方法以良好至優秀的產率提供相應的硫雜環，表現出廣泛的底物適用範圍和良好的官能團兼容性。同位素效應實驗表明：C-H鍵的斷裂都不是該反應的決速步驟。(6)我們設計並實現了水楊醛與2-溴吲哚在Pd2dba3/Xantphos催化作用下發生串聯反應，並簡單、高效製備了黃酮並吲哚化合物。此外，在最佳化條件下，底物具有較好的官能團適應性，並實現了目標產物克級規模的合成。(7) 採用氯乙酸乙酯與吡啶、異喹啉相互作用生成1,3-偶極子，隨後與查爾酮等不飽和化合物在氧氣的作用下一鍋法生成多官能化的吲哚啉酮類化合物。該反應在最佳化條件下順利實現了克級實驗製備。通過KIE實驗，表明C-H鍵的斷裂不是該反應的決速步。
