【摘 要】
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有机电化学合成是一种采用电化学的方法实现有机合成的技术。在“电极—溶液”界面上有机分子或催化媒介可实现电荷传递,完成电能和化学能互相转化,从而促进化学键的旧键断裂和新键形成。与传统的有机热化学合成方法相比,有机电化学合成技术减少了金属催化剂、氧化剂等其他试剂的使用,实现了电子与反应试剂的直接作用,避免了反应过程中副产物的产生,是一种有效的绿色化学方法。杂环结构是许多天然产物、药物分子的核心骨架,其
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有机电化学合成是一种采用电化学的方法实现有机合成的技术。在“电极—溶液”界面上有机分子或催化媒介可实现电荷传递,完成电能和化学能互相转化,从而促进化学键的旧键断裂和新键形成。与传统的有机热化学合成方法相比,有机电化学合成技术减少了金属催化剂、氧化剂等其他试剂的使用,实现了电子与反应试剂的直接作用,避免了反应过程中副产物的产生,是一种有效的绿色化学方法。杂环结构是许多天然产物、药物分子的核心骨架,其中,含氮杂环化合物是杂环化合物的重要组成部分,具有较高的生物活性和药理活性,在化学、生物和医药等领域具有重要作用。因此,探索新颖、高效、环境友好的氮杂环的构筑方法一直有机化学领域的研究热点。本文主要研究内容是以有机电化学的合成方法实现两类含氮杂环化合物(喹唑啉酮类和异噁唑类化合物)的合成。具体内容如下:(1)喹唑啉酮类化合物是多种生物碱的重要结构,具有特殊的生理活性。本文设计了一种使用电化学手段合成二氢喹唑啉酮类化合物的方案,其中甲醇在电化学条件下活化,并作为C1源与2-氨基苯甲酰胺发生环化反应,该过程可在没有任何均相金属催化剂、外部氧化剂、碱的情况下进行。研究发现,使用玻碳电极(GCE)作阳极、铂电极(Pt)作阴极、四乙基六氟磷酸铵(Et4NPF6)作电解质、甲醇(Me OH)和六氟异丙醇(HFIP)作为溶剂(Me OH还用作反应的原料),将电流设置为5 m A,在室温和空气条件下充分搅拌反应16小时后,即可得到分离产率为97%的目标产物N,N’-二取代二氢喹唑啉酮。在最优的反应条件下,以中等至良好的产率分离出22种产物,并通过核磁共振技术、高分辨质谱等方式确定了所得化合物的最终结构。此外,当使用氘代甲醇时,可将氘代亚甲基结构单元并入到含氮杂环中,为氘代N-杂环的构筑提供了一种有效途径。(2)乙二醇(EG)作为一种廉价、无毒的化学试剂,是生成甲基、亚甲基和羰基等结构的有效试剂。本文中,采用乙二醇作为C1源,实现了在电化学条件下二氢喹唑啉酮类化合物的合成。以玻碳电极作阳极,铂电极作阴极,乙二醇和六氟异丙醇作混合溶剂,四乙基六氟磷酸铵作电解质,将设置电流为5 m A,充分反应16小时,得到分离产率为98%的N,N’-二取代二氢喹唑啉酮,并以良好的产率分离出32种产物,反应产率高,适用范围广。(3)异噁唑类化合物是一种同时含有相邻氮、氧原子的五元杂环化合物。利用电化学技术,在无外加氧化剂、金属催化剂等添加剂的情况下,可将苯甲醛肟和丙炔酸乙酯转化为异噁唑类化合物。铂片被用作反应的阴、阳极,四丁基溴化铵(Bu4NBr)作电解质,三氟乙醇作溶剂,在常温和空气的条件下,反应6小时,最后以90%的分离产率得到异噁唑化合物。
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