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Pauson-Khand反应作为高效、温和的[2+2+1]环加成反应,近年来得到了合成化学家和金属有机化学家的极大关注,成为合成环戊烯酮及其衍生物最高效的反应之一。本文主要围绕Pauson-Khand反应在天然产物合成中的应用展开,并且研究了合成过程中发现的Co参与的1,7-烯炔环异构化反应。论文主要分为以下三部分。
第一部分中,我们通过天然产物Cephalotaxine的合成工作,研究了Pauson-Khand反应在各类烯炔底物构建中、大环结构时的应用。我们起先试图通过分子内的Pauson-Khand反应来构建大环,并串联Michael加成来快速合成Cephalotaxine,但是关环并未成功,随后,我们不断缩小成环大小,合成了不同的烯炔前体来进行Pauson-Khand反应的关环尝试,从十员环直至六员环,最后到尝试分子间的Pauson-Khand反应。最终,我们成功的以分子间的Pauson-Khand反应做为关键步,由炔烃与乙烯高区域选择性的生成了环戊烯酮结构,串联Michael加成完成了Cephalotaxine的形式合成,实现了我们最初的想洼。
第二部分中,我们在尝试合成Hamigeran B的关键母核结构时,总结出在构建[3,4,0]壬烷双环时,位阻对Pauson-Khand反应的影响。我们原本打算通过Pauson-Khand反应构建[3,4,0]双环时将所有官能团一次性带入分子内,高效构建HamigeranB的关键中间体,但在取代基较多时,反应并不顺利,我们只能得到与关键中间体3-16一步之遥的中间体3-39。随后我们转而研究各种位阻对使用Pauson-Khand反应构建[3,4,0]双环时的影响,综合了文献以及我们碰到的实例,我们得出了一定的规律:对于1,7-烯炔结构,如果烯烃处于exo形式,且在烯炔内部的烯丙位或高烯丙位有取代时,根据现有的反应条件,是无法发生Pauson-Khand反应的。最终我们通过过渡态理论来对结果进行了解释。
第三部分,我们详细研究和发展了Co参与的1,7-烯炔由于烯丙位C-H键活化而发生环异构化的反应。在第二部分的研究中,我们合成较大位阻的[3,4,0]环时意外的发现了一个Co参与的-,7-烯炔环异构化反应,我们进一步拓展底物,改换反应条件,通过大量的实验结果,推测其可能的机理,并将反应发展到催化领域,为发展Co作为催化金属进行环异构化提供了一条新的思路。