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烯烃是一种简单易得的化工原料,烯烃的高效转化是现代有机合成中强有力的合成策略。氰基和叠氮基在很多生物活性分子和药物分子中广泛存在,氰基是重要的有机官能团,能够方便地衍生得到其它重要的化合物,例如含氮杂环、酰胺和羧酸等:有机叠氮化物可以容易地转化为胺、亚胺、酰胺和三氮唑等。因此,利用烯烃双官能团化策略,高化学选择性和区域选择性地构建含有氰基和叠氮基的化合物,具有重要的研究意义。
(1)非活化烯烃的氰基迁移/远程双叠氮化反应及其应用
最近,经由自由基历程的基团迁移反应引起了化学家们的关注。尽管目前化学工作者已经实现了多种基团的自由基迁移反应,包括:氰基、芳基、甲酰基、烯基、炔基、杂环等。但是,这些已报道的基团迁移反应,其底物通常局限于含有羟基的化合物,最后只能生成相应的酮类化合物,可见其原料类型单一,同时也限制了产物的多样性。
采用无金属参与的反应体系,实现了非活化烯烃的氰基迁移/远程双叠氮化反应。通过对叠氮源、氧化剂、溶剂等反应参数进行考察,确定了最优反应条件:以含有氰基的非活化烯烃为原料,以叠氮基三甲基硅烷(TMSN3)作为叠氮源,以醋酸碘苯作为氧化剂,乙腈作为溶剂,在室温下反应18小时。该反应无需金属催化剂和额外的添加剂,操作简单且无需严格去除空气,底物范围广。采用1H NMR、13C NMR、高分辨质谱(HRMS)等分析手段对产物进行了结构表征。还对该合成方法的应用进行了探究,反应可以放大到克级规模,利用click反应可以将叠氮基一步转化为三氮唑衍生物,也可以将叠氮基还原成胺类化合物。所得的24个产物均为未见文献报道的新化合物。基于实验结果和已有的文献报道,提出了氰基迁移/远程双叠氮化反应的可能反应机理。
(2)锰促进α-澳代酮与磺酰氯的还原偶联反应
矾基作为关键的结构片段,广泛存在于许多生物活性化合物和上市药物中。在含砜基的化合物中,β-酮砜因其独特的生物学特性(例如具有抗菌活性),而成为有价值的合成目标。此外,β-酮砜也是重要的合成中间体,能够转化为乙烯基砜、β-羟基砜、炔、喹啉等。目前,β-酮砜的合成方法主要有两种:传统偶联和氧化偶联。然而,这些方法仍然存在一些不足,例如通常需要苛刻或是复杂的反应条件,相对较长的反应时间,伴随有一些副产物的形成导致收率偏低,且底物范围较窄。在本章节中,采用还原交叉偶联策略,在室温条件下实现了α-溴代酮与磺酰氯的还原偶联反应,得到了一系列的β-酮砜类化合物。通过对金属还原剂、添加剂、溶剂等反应参数进行考察,确定了最优反应条件。该方法能够兼容不同的α-溴代酮和磺酰氯底物,操作简单,无需严格去除空气和水,可以放大到克级规模。产物的结构通过红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、高分辨质谱(HRMS)等分析手段得到了确证,其中13个产物是未见文献报道的新化合物。也提出了可能的反应机理。
(1)非活化烯烃的氰基迁移/远程双叠氮化反应及其应用
最近,经由自由基历程的基团迁移反应引起了化学家们的关注。尽管目前化学工作者已经实现了多种基团的自由基迁移反应,包括:氰基、芳基、甲酰基、烯基、炔基、杂环等。但是,这些已报道的基团迁移反应,其底物通常局限于含有羟基的化合物,最后只能生成相应的酮类化合物,可见其原料类型单一,同时也限制了产物的多样性。
采用无金属参与的反应体系,实现了非活化烯烃的氰基迁移/远程双叠氮化反应。通过对叠氮源、氧化剂、溶剂等反应参数进行考察,确定了最优反应条件:以含有氰基的非活化烯烃为原料,以叠氮基三甲基硅烷(TMSN3)作为叠氮源,以醋酸碘苯作为氧化剂,乙腈作为溶剂,在室温下反应18小时。该反应无需金属催化剂和额外的添加剂,操作简单且无需严格去除空气,底物范围广。采用1H NMR、13C NMR、高分辨质谱(HRMS)等分析手段对产物进行了结构表征。还对该合成方法的应用进行了探究,反应可以放大到克级规模,利用click反应可以将叠氮基一步转化为三氮唑衍生物,也可以将叠氮基还原成胺类化合物。所得的24个产物均为未见文献报道的新化合物。基于实验结果和已有的文献报道,提出了氰基迁移/远程双叠氮化反应的可能反应机理。
(2)锰促进α-澳代酮与磺酰氯的还原偶联反应
矾基作为关键的结构片段,广泛存在于许多生物活性化合物和上市药物中。在含砜基的化合物中,β-酮砜因其独特的生物学特性(例如具有抗菌活性),而成为有价值的合成目标。此外,β-酮砜也是重要的合成中间体,能够转化为乙烯基砜、β-羟基砜、炔、喹啉等。目前,β-酮砜的合成方法主要有两种:传统偶联和氧化偶联。然而,这些方法仍然存在一些不足,例如通常需要苛刻或是复杂的反应条件,相对较长的反应时间,伴随有一些副产物的形成导致收率偏低,且底物范围较窄。在本章节中,采用还原交叉偶联策略,在室温条件下实现了α-溴代酮与磺酰氯的还原偶联反应,得到了一系列的β-酮砜类化合物。通过对金属还原剂、添加剂、溶剂等反应参数进行考察,确定了最优反应条件。该方法能够兼容不同的α-溴代酮和磺酰氯底物,操作简单,无需严格去除空气和水,可以放大到克级规模。产物的结构通过红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、高分辨质谱(HRMS)等分析手段得到了确证,其中13个产物是未见文献报道的新化合物。也提出了可能的反应机理。