叠氮化反应进展(Ⅰ)——羰基化合物叠氮化

有机叠氮化合物含有叠氮基高能活性官能团,是一类重要的有机合成中间体及目标,目前已被广泛应用,该类化合物均来自叠氮化反应。本文主要综述了该类反应近些年的研究进展,阐述了羰基化合物的叠氮化反应的进展情况,主要包括醛、羧酸及羧酸衍生物的反应情况,并对部分反应机理进行了讨论。     

银催化非活化端炔的氢叠氮化反应

正过渡金属催化炔的氢-元素化反应是合成官能化烯类化合物最为简洁的途径之一.烯基叠氮是一类独特的官能化烯,具有丰富的合成应用,尤其是应用于合成含氮杂环化合物.但是由于其内在的高反应性以及对光、热、过渡金属催化剂的敏感性,烯基叠氮化合物的有效合成方法仍然有限,这成为制约烯基叠氮合成应用的瓶颈.理论上,炔的氢叠氮化反应是合成烯基叠氮的理想方式,但是现有的方法基本上限于亲核性叠氮负离子与缺电子炔的Michael加成反应,而对于数目众多的非活化端炔的氢叠氮化反应尚鲜有报道.近期,东北师范大学化学学院毕锡和课题组利用银盐催化剂成功地实现了非活化端炔的区域选择性氢叠氮化反应.该反应利用三甲基硅基叠氮(TMS-N_3)与水     

基于金属催化的直接叠氮化研究

叠氮化合物在新药研发和化学生物学领域有着广泛应用,而传统的制备方法因反应步骤多、条件苛刻以及收率较低等原因限制了有机叠氮化合物的发展。因此,通过简单、有效的技术制备叠氮化合物引起了人们极大的关注。近期,利用碳氢键活化的方法直接引入叠氮,已成为金属催化研究的热点领域之一。本文综述了近五年来叠氮化构建的各种反应类型,分析阐述了反应可能的机理,最后对用于碳氢活化技术制备有机叠氮化合物的研究方向及其在天然产物修饰以及蛋白质研究等方面的应用进行了展望。     

锰催化的环丁醇开环构建γ位叠氮化脂肪酮

<正>Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,12692~12696烷基叠氮是一类非常重要的合成中间体,被广泛的应用于含氮化合物的化学合成中.此外,由于转化条件温和,烷基叠氮参与的生物兼容反应也被广泛用于化学生物学研究中.因此,便捷高效地合成烷基叠氮具有十分重要的意义.苏州大学材料与化学化工学部、江苏省有机合成重点实验室朱晨课题组发展了醋酸锰催化的环丁醇的开环叠氮化反应.以廉价的醋酸锰为催化剂,TMSN3为叠氮源,高碘化物BI-OH为氧化剂,环丁醇可以开环得到γ位叠氮化产物.该反应条件温和,官能团兼容性广,可以区域选择性地得到一级、二级和三级的脂肪族叠氮化物.另外,具有并     

银催化烷基羧酸的脱羧叠氮化反应

<正>J.Am.Chem.Soc.2015,137,9820~9823有机叠氮类化合物不仅在化学生物学和药物化学中有着广泛的用途,也是重要的有机及材料合成中间体.因此,有机叠氮化合物的合成受到化学家的广泛关注.以廉价易得的羧酸为原料,通过自由基方法脱羧叠氮化,是合成叠氮化合物的重要方法.但是,以往的方法均需要先将羧酸转化为巴顿酯或其类似物,再与叠氮试剂反应,因而效率低下.中国科学院上海有机化学研究所李超忠课题组以硝酸银为催化剂,过硫酸钾为氧化剂,在水相中将烷基羧酸     

烯烃叠氮化和芳基化合成吲哚啉酮衍生物

以廉价、易得的N-烷基-N-芳基甲基丙烯酰胺衍生物为起始原料,叠氮化钠为叠氮源,碘苯二乙酸为氧化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,合成了吲哚啉酮衍生物。该反应经历了无过渡金属催化烯烃的芳基化和叠氮化。目标化合物结构经¹H NMR, ¹³C NMR和MS(ESI)表征。     

氧气氧化铜催化的苯胺邻位叠氮化反应

叠氮取代的苯胺是有机合成中应用广泛的结构单元. 通过C—H键活化策略来制备叠氮基苯胺衍生物往往需要使用当量的剧烈氧化剂, 造成反应的整体原子经济性低, 官能团耐受性差. 本文使用廉价、绿色的氧气作为最终氧化剂, 发展了高效的铜催化苯胺C—H键叠氮化的方法. 该转化具有反应条件温和、区域选择性单一和官能团兼容性广等优点.     

酞菁铁催化烯烃自由基膦叠氮化反应:利用叠氮快速转移合成膦叠氮的温和方法

含氮和磷原子的化合物是生命系统中不可缺少的组成部分,由于其独特的化学、生物和物理性质,已被广泛应用于农业化学、材料科学和制药学.如果一个有机化合物同时含有氮和磷原子,它可能因为胺和膦/磷酸盐基团的协同作用而具有额外的功能.2015年赵玉芬院士和唐果教授报道了一例自由基叠氮膦酰化的例子,该反应虽然有效,但因需使用化学剂量的氧化性自由基引发剂Mn(OAc)3·2H2O,因此,有必要发展一种更环保经济的方法.本文报道了铁催化烯烃的分子间自由基膦叠氮化反应.该方法使用了微量的催化剂,通过自由基接力与叠氮基团转移实现分子间自由基膦叠氮化反应.实验先进行条件筛选,考察了催化剂类型、催化剂用量、氧化剂类型、溶剂和温度对反应的影响,确定以酞菁铁为催化剂,叔丁基过氧化氢(TBHP)为引发剂,乙腈为溶剂,苯乙烯、叠氮基三甲基硅烷、二苯基膦酰为模板反应底物为最佳条件,实现了二苯基膦酰对烯烃的自由基膦酰基叠氮化反应.在最优条件下进行底物拓展,制备得到27种膦叠氮化合物,产率为23％～88％.以制得的膦叠氮产物为起始原料,通过叠氮还原和Click反应制备得到三种衍生物,产率为82％～97％,可作为药物合成中间体进行下一步研究.本文还进行了机理实验和理论计算.在自由基钟实验和自由基捕获实验中,通过两种不同速率的自由基开环反应与自由基捕获反应证实了反应的自由基路径.质谱检测到酞菁铁羟基(PcFeⅢOH)和酞菁铁叠氮(PcFeⅢN3)的存在.采用密度泛函理论计算了不同自旋态下的酞菁铁(PcFe),以确定可能的催化剂种类,并计算出三重态3pcFe最稳定.从三重态3pcFe开始计算铁催化叔丁基过氧化氢的单电子转移,并计算了从叔丁氧基自由基开始的自由基接力,证实了膦酰苄基自由基的形成是最有利的途径;研究结果发现膦酰苄基自由基能与4pcFe(N3)反应,发生叠氮基团转移生成目标产物.在叠氮基团转移计算中,考察了四种合理的途径,分别是苄基在三重态或五重态势能面接近叠氮基团的内部或端位氮原子(Ni和Nt).结果 表明,叠氮基团从叠氮基酞菁铁(Ⅲ)物种(PcFeⅢN3)转移到苄基自由基的活化能(4.8 kcal/mol)极低.据此催化循环机理可能为:酞菁铁首先与叔丁基过氧化氢发生单电子转移形成酞菁铁羟基中间体及叔丁氧自由基;然后,二苯基膦酰的氢原子被叔丁氧自由基攫取生成二苯基膦酰自由基,并加成至苯乙烯形成苄基自由基.同时,酞菁铁羟基中间体与HN3进行配体交换形成酞菁铁叠氮中间体,最后与苄基自由基进行叠氮基团转移生成产物,并重新生成酞菁铁(Ⅱ).本文证实了铁催化叠氮化反应的自由基基团转移机理(外球机理),因为很难想象如何在酞菁铁的同侧同时加成叠氮与苄基基团,通过生成高价铁物种(PcFe-N3·)的内球机理得到产物.该工作将有助于启发更多的金属催化机理研究.     

钾搀杂对叠氮化亚铜晶体能带结构影响的DFT研究

运用广义梯度近似(GGA)密度泛函理论（DFT）方法对钾搀杂叠氮化亚铜晶体的原子和电子结构以及缺陷形成能进行了研究。结果表明,钾搀杂破坏了叠氮酸根的对称性,导致不对称的原子位移。随着搀杂钾浓度的增加,搀杂叠氮化亚铜晶体的带隙逐渐增大。热力学上,杂质钾很容易被搀杂到叠氮化亚铜晶体中,而且钾还充当了缺陷团簇的成核中心。最后,从电子结构角度理解了搀杂钾浓度对叠氮化亚铜晶体感度的影响。     

酞菁铁催化烯烃自由基膦叠氮化反应:利用叠氮快速转移合成膦叠氮的温和方法（英文）

含氮和磷原子的化合物是生命系统中不可缺少的组成部分,由于其独特的化学、生物和物理性质,已被广泛应用于农业化学、材料科学和制药学.如果一个有机化合物同时含有氮和磷原子,它可能因为胺和膦/磷酸盐基团的协同作用而具有额外的功能.2015年赵玉芬院士和唐果教授报道了一例自由基叠氮膦酰化的例子,该反应虽然有效,但因需使用化学剂量的氧化性自由基引发剂Mn(OAc)_3·2H_2O,因此,有必要发展一种更环保经济的方法.本文报道了铁催化烯烃的分子间自由基膦叠氮化反应.该方法使用了微量的催化剂,通过自由基接力与叠氮基团转移实现分子间自由基膦叠氮化反应.实验先进行条件筛选,考察了催化剂类型、催化剂用量、氧化剂类型、溶剂和温度对反应的影响,确定以酞菁铁为催化剂,叔丁基过氧化氢(TBHP)为引发剂,乙腈为溶剂,苯乙烯、叠氮基三甲基硅烷、二苯基膦酰为模板反应底物为最佳条件,实现了二苯基膦酰对烯烃的自由基膦酰基叠氮化反应.在最优条件下进行底物拓展,制备得到27种膦叠氮化合物,产率为23%～88%.以制得的膦叠氮产物为起始原料,通过叠氮还原和Click反应制备得到三种衍生物,产率为82%～97%,可作为药物合成中间体进行下一步研究.本文还进行了机理实验和理论计算.在自由基钟实验和自由基捕获实验中,通过两种不同速率的自由基开环反应与自由基捕获反应证实了反应的自由基路径.质谱检测到酞菁铁羟基(PcFe~ⅢOH)和酞菁铁叠氮(Pc Fe~ⅢN_3)的存在.采用密度泛函理论计算了不同自旋态下的酞菁铁(Pc Fe),以确定可能的催化剂种类,并计算出三重态~3PcFe最稳定.从三重态~3PcFe开始计算铁催化叔丁基过氧化氢的单电子转移,并计算了从叔丁氧基自由基开始的自由基接力,证实了膦酰苄基自由基的形成是最有利的途径;研究结果发现膦酰苄基自由基能与~4PcFe(N_3)反应,发生叠氮基团转移生成目标产物.在叠氮基团转移计算中,考察了四种合理的途径,分别是苄基在三重态或五重态势能面接近叠氮基团的内部或端位氮原子(N_i和N_t).结果表明,叠氮基团从叠氮基酞菁铁(Ⅲ)物种(Pc Fe~ⅢN_3)转移到苄基自由基的活化能(4.8 kcal/mol)极低.据此催化循环机理可能为:酞菁铁首先与叔丁基过氧化氢发生单电子转移形成酞菁铁羟基中间体及叔丁氧自由基;然后,二苯基膦酰的氢原子被叔丁氧自由基攫取生成二苯基膦酰自由基,并加成至苯乙烯形成苄基自由基.同时,酞菁铁羟基中间体与HN_3进行配体交换形成酞菁铁叠氮中间体,最后与苄基自由基进行叠氮基团转移生成产物,并重新生成酞菁铁(Ⅱ).本文证实了铁催化叠氮化反应的自由基基团转移机理(外球机理),因为很难想象如何在酞菁铁的同侧同时加成叠氮与苄基基团,通过生成高价铁物种(PcFe-N_3·)的内球机理得到产物.该工作将有助于启发更多的金属催化机理研究.     

C60与叠氮化合物的单加成反应

本文从实验以及理论研究两方面介绍了C60与叠氧化合物的单加成反应。依照叠氮化合物的不同,C60与叠氮合物的单加成反应可分为烷基叠氮化物与C60的反应,酰基叠氧化物与C60的反应以及苯基叠氮化与C60的反应三类,而反应产物则为C60亚氨基[6,6]闭环衍生物和C60亚氨基[5,6]开环衍生物两类,不同类型的反应具有不同的反应机理,某些C60亚氨基[5,6]开环衍生物可以转化为C60亚氨基[6,6]闭环衍生物。本文还介绍了碳纳米管与叠氮化合物的加成反应。     

合成2-氟腺嘌呤的新方法

从2-氨基-6-氯嘌呤出发,通过叠氮化反应合成2-氨基-6-叠氮嘌呤(3),3在希曼反应中完成氟对氨基的取代得到2-氟-6-叠氮嘌呤(4),4的叠氮基被还原为氨基制备出目标化合物2-氟腺嘌呤,总收率39.3%。     

四氮杂杯[2]芳烃[2]三嗪的合成及其叠氮化

以简单易得的原料、在温和的条件下高产率地合成了氮原子桥连杯[2]芳烃[2]三嗪化合物．室温下,碳酸钾为缚酸剂,利用三聚氯氰和对苯二胺的亲核取代反应合成主体,并首次将其叠氮化,反应温度为40℃．产物通过元素分析,红外光谱和氢谱对其结构进行表征．从而验证了合成路线的可行性,并得出了较佳的工艺条件．     

邻羟基α-叠氮苯乙酮衍生物的合成

以邻羟基苯乙酮衍生物为原料,经溴化反应和叠氮化反应合成了一系列邻羟基α-叠氮苯乙酮衍生物,其结构经1H NMR,13C NMR,IR及HR-MS表征.     

微波合成3,3’-双叠氮甲基环氧丁烷-3-叠氮甲基-3’-甲基环氧丁烷无规共聚物

以1,4-丁二醇/三氟化硼·乙醚为引发体系,通过阳离子开环共聚合方法合成了3,3’-双溴甲基环氧丁烷-3-溴甲基-3’-甲基环氧丁烷(BBMO-BrMMO)无规共聚物,采用13CNMR进行了结构表征.然后用微波法对BBMO-BrMMO无规共聚物进行大分子叠氮化反应,合成了3,3’-双叠氮甲基环氧丁烷-3-叠氮甲基-3’-甲基环氧丁烷(BAMO-AMMO)无规共聚物,并对叠氮化反应动力学进行了研究.结果表明,BBMO-BrMMO无规共聚物的共聚组成和微观序列分布可以通过调节单体的物质的量配比实现可控性.叠氮化反应速率由相转移催化剂四丁基溴化铵(TBAB)的用量控制,反应速率常数为k=48.85L/(mol·h)(TBAB=1%);k=51.95L/(mol·h)(TBAB=5%);k=62.72L/(mol·h)(TBAB=10%).微波法缩短了叠氮化反应时间,提高了合成过程的安全性,并且未改变共聚物的链结构.     

Na2CO3催化的叠氮三甲基硅烷对δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌的1,6-共轭加成: 高效构建含三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物

报道了一种高效的δ-三氟甲基-δ-芳基-取代对亚甲基苯醌的叠氮化芳基化反应. 以Na₂CO₃为催化剂, 叠氮三甲基硅烷与δ-三氟甲基-δ-芳基取代对亚甲基苯醌发生1,6-共轭加成反应, 以优异的分离产率(90%~96%)获得了结构多样的含有三氟甲基和叠氮取代的二芳基甲烷化合物.该反应具有良好的底物适用范围和官能团兼容性.     

Microwave Synthesis of 3,3＇-Bisazidomethyl Oxetane-3-Azidomethyl-3＇-Methyl Oxetane Random Copolymer

以1,4-丁二醇/三氟化硼·乙醚为引发体系,通过阳离子开环共聚合方法合成了3,3＇-双溴甲基环氧丁烷-3-溴甲基-3＇-甲基环氧丁烷（BBMO-BrMMO）无规共聚物,采用13CNMR进行了结构表征.然后用微波法对BBMO-BrMMO无规共聚物进行大分子叠氮化反应,合成了3,3＇-双叠氮甲基环氧丁烷-3-叠氮甲基-3＇-甲基环氧丁烷（BAMO-AMMO）无规共聚物,并对叠氮化反应动力学进行了研究.结果表明,BBMO-BrMMO无规共聚物的共聚组成和微观序列分布可以通过调节单体的物质的量配比实现可控性.叠氮化反应速率由相转移催化剂四丁基溴化铵（TBAB）的用量控制,反应速率常数为k=48.85L/（mol·h）（TBAB=1%）;k=51.95L/（mol·h）（TBAB=5%）;k=62.72L/（mol·h）（TBAB=10%）.微波法缩短了叠氮化反应时间,提高了合成过程的安全性,并且未改变共聚物的链结构.     

AM1研究甲酰和苯甲酰叠氮的热分解反应

叠氮化合物是良好的炸药和火箭推进剂，广泛用于国防和工农业问．近一个世纪以来，许多化学工作者对叠氮化合物的研究表现出浓厚的兴趣[1－4]．Curtius等人对酸基叠氮的热分解反应进行了大量的实验研究[2,3]．为了从理论上探明这类反应的机理，我们用AM1方法研究甲酸和苯甲酸叠     

低熔点晶体叠氮二乙基铝的合成和证明

叠氮二乙基铝（DEAA)是叠氮有机铝化合物中比较重要的一个化合物,但对DEAA的合成报道很少,还没有分离出纯的DEAA的报道。对它的研究有着重要的理论意义和应用价值。DEAA用作叠氮化试剂可用于多种叠氮化反应^[1-3];作为MOCVD前体物,由DEAA可制得性能优良的纳米级AIN材料,如AIN微晶薄膜^[4-6]和AIN粉末材料;DEAA是高含能材料,在国防和空间技术领域有着潜在的应用前景。文献报道的DEAA的合成方法按原料可分为三种^[7-10],其中以叠氮化钠和氯化二乙基铝（DEAC）为原料的合成方法应用较广,得到的DEAA为无色透明液体,熔点为－130℃^[11]。但笔者曾和到过固体DEAA^[12]。因此,本文将主要就DEAA的形态问题展开研究。     

α-手性三级叠氮化合物的不对称催化合成新进展

α-手性叠氮化合物广泛应用于合成化学、药物化学和生命科学等领域.由于手性叠氮既可用于多样性合成手性胺衍生物及含氮杂环化合物,且叠氮基本身也是药效团,α-手性叠氮的高效合成对于药物研发十分重要.随着引入手性季碳来增加分子的三维立体性来改善生物活性和成药性成为药物设计研发的有效手段,发展具有氮杂季碳手性中心的α-手性三级叠氮的不对称催化合成新方法来促进药学研究十分必要.然而,由于叠氮基接近于直线的结构所带来的不利位阻效应,以及需要区分差异性较小的取代基来构建氮杂季碳手性中心的挑战性,高对映选择性的不对称催化方法较为匮乏.本综述旨在从含C—N3键化合物的不对称官能团化反应和通过C—N₃键形成的不对称叠氮化反应两种构建策略出发,介绍近五年不对称催化合成α-手性三级叠氮的研究进展.藉此对反应机理及优势与不足等进行分析讨论,为从事有机合成和药物化学相关的科研人员提供一些参考和启发.