多样性导向的光催化脱羧反应研究

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多样性导向合成(DOS)方法研究已成为现今合成、药物及生物化学等领域的研究热点,在药物研发及高通量筛选中有着不可或缺的地位。另一方面,光催化脱羧反应是构建C-C键和C-X键十分有力的合成策略,可以快速高效地制备结构多样化的有机分子。本文基于DOS的合成思想和光催化脱羧反应的基础,以自然界广泛存在的廉价易得的羧酸作为起始原料,通过不同的光催化脱羧偶联反应设计,发展了含硼和含氮化合物的新合成方法,为高效合成结构多样化的分子库提供了新工具。本论文工作主要包含以下三个部分:(1)基于光催化脱羧自由基加成合成烷基硼酸酯:利用温和的Eosin Y-Na2/HE的光催化体系实现了羧酸活性酯脱羧对乙烯基硼酸酯高效地自由基加成,以较高的收率合成了一系列结构多样性的烷基硼酸酯,并成功将底物范围拓展至更具挑战性的伯酸类化合物。此外,通过原位生成相应的NHPI活性酯,实现了一系列N-保护氨基酸一锅法原位转化。(2)基于光催化脱羧胺化合成亚胺:以羧酸活性酯为底物,以Eosin Y-Na2作光催化剂,商业可得的3-苯基-3-(三氟甲基)-3H-双吖丙啶(TPD)作为氮供体,实现了选择性的单个氮原子转移的脱羧胺化反应。该反应条件简便,并且得到亚胺产物可以很容易地在非常温和的条件下(如Ac OH(aq.)(1.0 M,1.5 eq.)或PBS缓冲溶液(p H 5.5)/Me OH)脱保护释放出游离的胺类化合物。该脱羧胺化反应提供了一种新颖、高效且结构多样化的烷基胺合成方法。(3)基于光催化脱羧胺化合成二氮丙啶:在第二部分的研究基础上,用HE代替DIPEA,并以DME作溶剂,可以实现亚胺与二氮丙啶产物之间的选择性逆转,使二氮丙啶成为主要产物。二氮丙啶可看作是保护了的肼类化合物,是合成各类杂环化合物的重要合成中间体,一、二、三级羧酸产物都可以方便地转化为吡唑类杂环。第二与三部分研究中,调节溶剂和还原剂,可以选择性地实现一个或两个氮原子转移来获得相应的亚胺或二氮丙啶化合物,从而提供了一种简单、快速、无金属,并具有结构多样性的含氮分子库的构建方法,可以为化学生物学和药物发现的相关研究提供分子基础。
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