基于碳氢键活化的3-吲哚酮[螺]-3H-吲哚和异喹啉二酮[螺]苯并噁嗪类化合物的合成新方法研究

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含氮螺杂环在医药、农药、材料科学等领域应用广泛。其中,螺吲哚酮类化合物具有显著的抗病毒、抗菌、抗癌、抗疟和抗结核等功效。另一方面,螺苯并噁嗪衍生物具有抗惊厥、抗癌、抗炎等多种药物活性,并且还被用于热敏和光电材料的制备。鉴于其重要性,发展螺吲哚酮和螺苯并噁嗪类化合物的绿色高效合成新方法具有重要的研究价值。在此背景下,本论文探索并发展经由C-H键直接官能团化合成螺吲哚酮和螺苯并噁嗪类化合物的新方法。论文主要研究内容如下:第一章:研究了N-芳基脒与重氮吲哚酮之间的[4+1]环化反应,并通过该反应建立了合成3-吲哚酮[螺]-3H-吲哚的新方法。初步的机理研究结果表明,产物的生成可能经过了铑(III)催化下N-芳基脒中苯环邻位的C(sp~2)-H键断裂、以重氮吲哚酮为前体的卡宾插入、分子内亲核加成以及氨消除等串联反应过程。与文献方法相比,本论文所发展的合成新方法具有原料易得且适用范围广、效率高和原子经济性好等优点。第二章:研究了N-芳基脒、重氮异喹啉二酮以及氧气之间的[4+1+1]环化反应,并通过该反应建立了合成异喹啉二酮[螺]苯并噁嗪的新方法。初步的机理研究结果表明,产物的生成可能经历了两个阶段的串联反应过程:第一阶段包括铑(III)催化下N-芳基脒中苯环邻位的C(sp~2)-H键断裂、以重氮异喹啉二酮为前体的卡宾插入、质子化;第二阶段包括原位生成的烷基化产物的苄位羟基化、分子内O-亲核加成以及氨消除。需要强调的是,新形成的噁嗪骨架中的氧原子来源于无成本、无毒害的空气。与文献方法相比,本论文所发展的合成新方法具有操作简便、选择性好、条件温和、环境友好、效率高等优点。
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