二甲亚砜促进的卤代烃与醇的直接环氧化反应

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环氧乙烷及其衍生物是一类重要的含氧三元环化合物。环氧官能团广泛存在于天然产物和生物活性分子中,其还可以通过开环反应合成众多的其它官能团,例如双羟基、氨基羟基、羰基等,因此开展环氧化合物的高效合成,具有重要的研究意义。烯烃的环氧化反应是目前应用最广泛的合成环氧化合物的方法,但烯烃的制备需要多步反应,且结构较复杂的烯烃化合物制备较困难。羰基发生的Corey–Chaykovsky环氧化反应也已被发展成为制备环氧化合物的补充方法。
  卤代烃和醇类化合物是最基础的化学原材料。本论文利用二甲亚砜(DMSO)为氧化剂,通过调控DMSO产生的二甲硫醚原位生成硫叶立德,进而实现了具有较高步骤经济性的卤代烃和醇的直接环氧化反应。本论文共分为以下两个部分:
  第一部分,利用串联反应实现了苄溴类化合物的直接环氧化。以DMSO为氧化剂和溶剂,以NaOH为碱,在温和的室温条件下实现了苄溴类化合物的环氧化,得到了一系列对称的和交叉的二芳基环氧化合物,产率最高可达85%。根据对反应过程的推测和研究,提出了DMSO促进的串联Kornblum–Corey–Chaykovsky反应机理。DMSO首先将苄溴氧化为苯甲醛,产生的二甲硫醚迅速将未反应的苄溴转化为锍鎓盐及硫叶立德,接着将苯甲醛转化为环氧化合物。该方法操作简单,条件温和,反应试剂廉价易得,以安全、低毒、绿色环保的二甲基亚砜为氧化剂,且进一步利用副产的二甲硫醚原位生成的硫叶立德中间体,促使了串联反应的发生,是极具步骤经济性的绿色新反应。
  通过对上述反应机理的推测和研究,本论文第二部分对该环氧化方法进行了拓展研究,进一步将反应底物拓展到了卤代烃和醇。Swern氧化是以DMSO为氧化剂,将醇氧化为羰基的反应。基于此反应,在Swern氧化完成后,通过向反应体系中直接加入等量的卤代烃,使其和副产物二甲硫醚在碱性条件下生成锍鎓盐及硫叶立德,接着将醛转化为环氧化合物,最终实现了卤代烃和醇的“一锅法”Swern–Corey–Chaykovsky环氧化反应。该方法具有更为广泛的底物适用性,反应底物廉价易得,活泼的苄醇以及不饱和脂肪醇类化合物均是较好的反应底物,反应产率为79–98%。
  相较于文献中烯烃和羰基化合物的环氧化,本论文实现了卤代烃和醇类化合物的直接环氧化反应,且以二甲基亚砜为氧化剂,反应条件温和。该反应的研究为环氧化合物提供了更加直接高效的合成新方法。
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