分子内1,3-偶极环加成反应的研究

近几年来,人们对于1,3-偶极环加成反应的理论研究及其在合成上的应用已给予广泛的兴趣和重视。我们曾详细地研究了4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应性能和其区域选择性以及呋哺偶极体系的热和光化学反应。本文进一步探讨了取代基效应对环加成反应的影响,利用色谱法定量地研究了取代基的电子效应与区域选择性间的关系,并对肉桂醛肟的构型及有关的反应作了研究。     

分子内1,3-偶极环加成反应的研究II: 呋喃偶极体系的热及光化学反应

合成并研究了呋喃1,3-偶极C-2-呋喃-N-烯基硝酮(1)的热和光化学反应.1的热化学环加成反应具有区域选择性.生成氧氮杂二环辛烷类化合物.日光灯照明下加热还可得到双键迁移产物.1在波长>302nm下的光化反应产物是氧氮杂环丙烷,而在λ>270nm下除了还有重排产物N-戊烯基-2-呋喃甲酰胺,氧氮杂环丙烷不稳定,加热下通过1发生分子内环加成反应.     

分子内1,3-偶极环加成反应的研究 I.4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应性能及其区域选择性

合成并研究了4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应[取代基为OCH~3(1a),H(1b),Br(1c),NO~2(1d)].环加成反应活性顺序为NO~2>Br>H>OHC~3.反应具有区域选择性,加成物8-(4-取代苯基)-2-氧杂-1-氮杂双环[3.2.1]辛烷(2)和2-(4-取代苯基)-8-氧杂-1-氮杂双环[3.2.1]辛烷(3)的比约为2:1. 1,3-偶极硝酮(1a-1d)可部分转变为双键迁移产物(4a-4d).     

分子内1,3-偶极环加成反应的研究 Ⅰ.4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应性能及其区域选择性

合成并研究了4-取代苯基(N-4-戊烯基)硝酮的热化学反应[取代基为OCH_3(1a),H(1b),Br(1c),NO_2(1d)].环加成反应活性顺序为NO_2>Br>H>OCH_3.反应具有区域选择性,加成物8-(4-取代苯基)-2-氧杂-1-氮杂双环[3.2.1]辛烷(2)和2-(4-取代苯基)-8氧杂-1-氮杂双环[3.2.1]辛烷(3)的比约为2:1.1,3-偶极硝酮(1a～1d)可部分转变为双键迁移产物(4a～4d).     

N-烯基硝酮分子内环加成反应区域选择性的理论研究 Ⅳ.N-4-己烯基硝酮分子内环加成反应的区域选择性

N-烯基硝酮分子内环加成反应可能得到联桥式和氧桥式两种产物.对于N-4-戊烯基硝酮的分子内环加成反应,碳桥式与氧桥式产物的产率分别为47%和23%,约为2:1.当N-5位上的一个H被甲基取代后(即N-4-已烯基硝酮〕.却主要得到碳桥式产物,产率高达95%以上.可见,N-5-甲基的增加使得区域选择性发生了很大的变化.本文用AM1 MO方法和过渡状态理沦研究N-4-己烯基硝酮分子内环加成反应的机理,计算两个平行反应(a,b)的速率常数的比值,得到与实验吻合的结果.计算结果还表明,由于N-5-甲基的电子效应,使得反应b的活化焓降低,同时,N-5-甲基引起的构型变化,使得反应b的活化熵增高(绝对值变小),这使得k_b/k_a值明显增长,是区域选择性发生较大改变的原因.     

微波促进1,3-偶极环加成反应合成氮杂糖苷衍生物

利用微波促进氮杂糖硝酮(2)与丙烯酸类衍生物(3)发生1,3-偶极环加成反应,立体选择性地得到了一系列新的含异噁唑烷的氮杂糖衍生物(4),反应效率显著提高,反应时间由95h缩短为5～15min,收率由67%提高到78%～88%.利用NMR和HRMS等方法结合化合物(4d-1)的单晶结构确定了产物的结构和相对构型.     

Ni-DBFOX/Ph催化N-α,β-不饱和酰基吡唑与C,N-二芳基硝酮的不对称1,3-偶极环加成反应

报道了(R,R)-4,6-二苯并呋喃二基-2,2'-双-4-苯基噁唑啉镍(Ni-DBFOX)型手性催化剂催化N-α,β-不饱和酰基吡唑与C,N-二芳基硝酮的不对称1,3-偶极环加成反应.研究结果表明,在10%催化剂存在下,反应的区域选择性为95∶5,endo/exo选择性为99∶1,ee值达到90%以上.对烯烃、硝酮结构、金属盐种类以及催化剂用量对反应的立体选择性影响进行了讨论.     

手性双噁唑啉金属络合物催化N-α,β-不饱和酰基化合物与C,N-二芳基硝酮的不对称1,3-偶极环加成反应

研究了Inda-BOX1金属络合物为催化剂的两种缺电子烯烃与C,N-二芳基硝酮的不对称环加成反应.研究结果表明,在催化剂存在的条件下,两反应均可得到4-位取代产物.其中N-丙烯酰基噁唑烷酮为亲偶极体时,反应的exo/endo选择性达到100/0,且exo产物的ee值高达97%; N-丙烯酰基-3,5-二甲基吡唑为亲偶极体时, exo/endo选择性为0/100,且endo产物的ee值高达98%.对亲偶极体及硝酮结构与反应选择性之间的关系进行了初步探讨.     

N—烯基硝酮分子内环加成反应区域选择性的理论研究 Ⅲ.N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的区域选择性

N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应可以生成氧桥型(P_a)和碳桥型(P_b)两种产物,其实验产率比约为8:1.而在N-4位未取代的情况下,P_a与P_b的实验产率比约为1:2.可见N-4-甲基使得区域选择性发生了很大的变化。本文用AM1 MO方法和过渡状态理论研究了N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的机理,计算了两个平行反应(a,b)的速率常数的比值,得到与实验吻合的结果。计算表明,N-4-甲基取代后,a,b两反应的活化熵的相对变化是区域选择性改变的主要因素,活化焓的相对变化只是一个次要因素。     

5—（L—盖氧基）—2（5—H）—呋喃酮与硝酮体系环加成反应的理论研究

选取模型化合物,用AMl MO方法从理论上研究了手性的5-(L-盖氧基)-2(5—H)-呋喃酮与偶极硝酮体系环加成反应的机理。优化了反应过程各驻点的几何构型,计算了反应的活化焓、活化熵和反应速率常数,结果表明,该反应为同面的协同过程,非对映专一性产物的形成估计是由于盖氧基及硝酮分子上苯取代基的空间效应所致。     

分子内1,3-偶极环加成反应的研究 Ⅱ.呋喃偶极体系的热及光化学反应

合成并研究了呋喃1,3-偶极体系(1)的热和光化学反应。1的热化学环加成反应具有区域选择性,加成物2和3的摩尔比约为2∶1(总产率80%)。日光灯照明下加热还可得到双键迁移产物4(18%)。1在波长≥302nm下的光化反应产物是氧氮杂环丙烷5(78%),而在λ≥270nm下除了5(43%)以外,还有重排产物N-戊烯基-2-呋喃甲酰胺(6,15%)。5不稳定,加热下通过1发生分子内环加成反应。     

微波促进的葡萄糖烯与硝酮的1,3-偶极环加成反应

在微波辐射下, 葡萄糖烯(1)与硝酮2环加成反应的效率大大提到, 在乙二醇二甲醚溶液中, 200 ℃封管反应2 min, 环加成反应产物的收率可高达96%, 而且反应的立体选择性无明显变化. 利用环加成产物可进一步合成各种含官能团的碳糖苷衍生物, 找到了一种合成碳糖苷衍生物中间体的简便有效方法.     

N-烯基硝酮分子内环加成反应区域选择性的理论研究 3:N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的区域选择性

N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应可以生成氧桥型(Pa)和碳桥型(Pb)两种产物, 其实验产率比约为8:1。而在N-4位未取代的情况下, Pa与Pb的实验产率比约为1:2。可见N-4-甲基使得区域选择性发生了很大的变化。本文用AM1 MO方法和过渡状态理论研究了N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的机理。计算了两个平行反应(a, b)的速率常数的比值, 得到与实验吻合的结果。计算表明, N-4-甲基取代后, a, b两反应的活化熵的相对变化是区域选择性改变的主要因素, 活化焓的相对变化只是一个次要因素。     

N-烯基硝酮分子内环加成反应区域选择性的理论研究 3:N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的区域选择性

N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应可以生成氧桥型(Pa)和碳桥型(Pb)两种产物, 其实验产率比约为8:1。而在N-4位未取代的情况下, Pa与Pb的实验产率比约为1:2。可见N-4-甲基使得区域选择性发生了很大的变化。本文用AM1 MO方法和过渡状态理论研究了N-4-甲基-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应的机理。计算了两个平行反应(a, b)的速率常数的比值, 得到与实验吻合的结果。计算表明, N-4-甲基取代后, a, b两反应的活化熵的相对变化是区域选择性改变的主要因素, 活化焓的相对变化只是一个次要因素。     

末端炔烃对碳氧和碳氮双键的加成反应

概述了末端炔烃对碳氧和碳氮双键的加成反应,包括末端炔烃对醛、酮、硝酮、醛亚胺和酮亚胺的加成反应.     

硝酮1,3-偶极环加成对映选择性配合物催化剂的研究进展

近几年来，1，3-偶极环加成的对映选择性金属配合物催化反应得到了较多研究。人们研制出了一系列控制反应立体选择性的金属配合物催化剂，尤其是对硝酮和链烯烃反应，许多催化剂对Dies-Alder反应和1，3-偶极环加成反应同时具有较高的对映及非对映选择性。     

手性Lewis酸催化硝酮与烯烃的1,3-偶极环加成反应

综述了近年来利用手性Lewis酸催化剂对映选择催化硝酮与1,2-二取代烯烃的1,3-偶极环加成反应的研究进展.     

Cu(Ⅱ),Zn(Ⅱ)-手性二噁唑啉配合物催化硝酮与烯烃环加成反应立体选择性的理论研究

用理论计算方法研究了Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)-手性二恶唑啉络合物与N-苄基-α-乙氧酰基硝酮形成的反应前驱体与乙基乙烯基醚的1,3-偶极环加成反应过程.讨论了反应前驱体的前线轨道和优化的分子结构对环加成反应的速度和立体选择性的影响,对手性金属催化剂存在下的1,3-偶极环加成反应的立体选择性进行合理解释.还讨论了催化反应和非催化反应速度对反应立体选择性的影响.     

N-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应区域选择性的理论研究

N-烯基硝酮分子内环加成反应具有区域选择性,如图1.当n=2,R~1=R~2=R~3=H时,即N-4-戊烯基硝酮分子内环加成反应.实验表明,P_a的产率为23％,P_b为47％.我们曾用MINDO/3方法对此反应进行IRC计算,确证P_a、P_b是经由反应物两种不同构象(R_a、R_b)分别得到的产物,并讨论了二反应活化势垒的差别对区域选择性的影响.Tufariello等人认为,P_b的较高产率主要由于2个产物的过渡态的熵差别.为此,本文从理论上考察活化熵和活化焓对区域选择性的影响.     

氧化腈与丙炔1,3-偶极环加成反应中区域选择性的理论研究

用密度泛函(DFT)B3LYP/6-311＋＋G**方法研究了氧化腈(RCNO, R＝F, NO₂, OCH₃, OH, COOCH₃, CHO, CONH₂, H, CH₃)与丙炔的1,3-偶极环加成反应, 并且计算了不同温度下的反应速率常数, 讨论了氧化腈上不同取代基R的取代效应和温度对反应区域选择性的影响. 结果显示, 氧化腈与富电子亲偶极体——炔烃反应, 5-取代反应占优势; 氧化腈上取代基R为强吸电子基团时或在较高温度下, 有利于4-取代反应的进行.