光诱导/金属材料催化的环化反应研究

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杂环及稠环化合物因其结构多样、种类繁多、活性各异,是药物分子、生物材料和有机染料中的重要组成。近年来,随着有机光化学发展的不断拓展和深入,利用可见光诱导复杂有机物进行分子间或分子内环化,从而构建具有生物活性和药理活性的含氮杂环化合物已经成为一种绿色、新颖且高效的合成策略。在“绿色反应进程”和“资源可持续发展”理念的推动下,我们进一步探究了其他新型的环化反应。在本论文中,我们主要涉及到光诱导下对不同含氮化合物的环化反应研究,以及在金属材料Al-SBA-15的催化下对炔醇化物脱水、Diels-Alder环化反应的研究。具体内容如下:1.我们首次以有机叠氮化物为反应原料开发了一种可见光驱动的光环化反应,并实现了N-N键的偶联。在无光敏剂和额外添加剂的条件下,可见光诱导芳基叠氮化合物的光环化反应以中等至优异的产率获得了28例2H-吲唑-3-甲酰胺衍生物,产率最高达96%。我们对目标化合物进行了~1H NMR、13C NMR和HMRS的结构表征和分析。2.我们提出了在可见光诱导下,以未活化烯烃N-烯丙基苯胺为自由基受体与全氟碘代烷发生环化反应。该方法无光敏剂和额外添加剂,通过构建EDA络合物中间体,实现了全氟烷基化和分子内自由基环加成反应,合成了13例吲哚啉衍生物,产率最高达84%,并对目标化合物进行~1H NMR、13C NMR和19F NMR的结构表征和分析。3.N-烯丙基苯胺含有特殊的官能团,即未活化双键,不仅能参与环化反应,还能参与双官能化反应。光诱导简单烯烃的双官能化已经建立,我们以空气中的氧为氧源,对复杂烯烃分子进行双官能化反应,允许全氟烷基和羟基同时引入到烯烃双键中。该方法原子经济性高、底物范围广,以较高产率获得了24例羟基化产物,产率最高达95%。所有产物都进行了~1H NMR、13C NMR、19F NMR和HMRS的结构表征和分析。4.继续对多样化的环化反应的研究兴趣,我们提出了以可回收利用的金属材料Al-SBA-15为催化剂,通过一锅法在水溶剂中实现炔醇化物的脱水、Diels-Alder反应和芳构化反应。我们以简单高效的方法构建了16例4-(苯乙炔基)萘-1,2-二甲酸二甲酯衍生物,并对目标化合物进行~1H NMR、13C NMR和HMRS的结构表征和分析。
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