N-取代苝酰亚胺小分子自组装形貌及生物学应用研究进展

苝酰亚胺是具有共轭结构和发色团骨架的一类物质,分子之间存在较强π-π的相互作用。通过苝酰亚胺母核的N端引入不同的官能团对苝酰亚胺分子结构修饰,就可以很好地协调各种非共价键作用力,获得结构和功能较好的超分子组装材料和荧光发光材料,这些性质可以应用于生物学检测。本文对近些年出现的一些含有特殊结构的N-取代苝酰亚胺小分子的自组装形貌、荧光性质及其生物学应用进行了综述。     

Bay区取代苝二酰亚胺分子构型及聚集调控:邻位甲基位阻效应

设计并合成了2种苝二酰亚胺分子PBI1和PBI2,研究了bay区的苯氧基团邻位甲基取代对分子构型及分子聚集的影响.通过对单晶结构的分析,发现邻位甲基的引入明显影响苝二酰亚胺分子构型,使得4个苯氧基呈中心对称分布.由于甲基的空间位阻效应,有效地减弱了分子间π-π相互作用,从而提高了分子的溶解性与溶液加工成膜性.研究结果表明,在π共轭分子结构中的关键位置引入小的甲基取代基能够显著调控分子的聚集行为,有效减少光电材料分子中非光电活性(增溶性基团)的含量,对光电材料分子的设计合成具有重要的指导意义.     

醋酸铜促进的酰胺-噁唑啉化合物与芳基硫醇的C—H键双硫代化反应研究

以酰胺-噁唑啉为辅助基团,在廉价的醋酸铜促进下,实现了酰胺衍生物C(sp2)—H键与芳基硫醇S—H键的脱氢偶联反应;以中等到优秀的产率(最高可达90%)简单高效地合成了一系列双硫化的酰胺衍生物.值得一提的是,底物范围并不局限于各种取代苯基酰胺化合物,吡啶基酰胺化合物也可以兼容.该反应的特点是:金属廉价、底物范围广、反应条件温和、无需外加配体、空气作为氧化剂、区域选择性好(仅酰胺基团邻位的C—H键发生反应,而噁唑啉基团邻位的C—H键不发生反应);此外,克级规模的反应表明了其在合成中的实用性.     

以苝二酰亚胺为构筑块的超分子聚集体的研究进展

苝二酰亚胺(PDI)超分子聚集体以其独特的光物理和光化学性质而受到广泛的关注.本文首先简单介绍了苝二酰亚胺的性质及合成,然后分别介绍了在配位键、π-π堆积、氢键以及正负离子的静电引力作用下组装超分子聚集体的研究现状.最后对苝二酰亚胺超分子聚集体的发展前景作了展望.     

马来酰亚胺双键参与的官能化反应研究进展

马来酰亚胺是一类海洋天然生物碱、生物活性分子和功能材料的重要结构母核,并能转化为琥珀酰亚胺、四氢吡咯及2-吡咯酮等化合物,具有广泛的应用价值.以马来酰亚胺为合成子构建含有马来酰亚胺和琥珀酰亚胺结构单元的化合物已成为有机合成研究热点之一.对马来酰亚胺双键参与的官能化反应进行了综述,重点在马来酰亚胺的Michael加成、氧化偶联和环加成反应.     

一水合三异烟酸-(1,10-邻菲咯啉)合铒(Ⅲ)的合成和晶体结构及其荧光性质的研究（英文）

本文合成了一个水合双配体铒配合物,即一水合三异烟酸-(1,10-邻菲咯啉)合铒(Ⅲ),并得到了它的晶体结构。晶体结构数据显示,在配合物中,中心铒(Ⅲ)离子采用八配位扭曲四方反棱柱构型与O6N2组合配位,其中1个氧原子来源于水分子,5个氧原子来源于3个异烟酸分子,而2个氮原子则来自于1,10-邻菲咯啉配体。在晶体结构中,2个O—H…N氢键连同1个C—H…π和π…π超分子间作用力一起形成了二维(2D)网状结构,此2D结构进一步通过层间π…π作用力和C—H…O作用力形成3D超分子构型。低于1000 nm的荧光测试显示该化合物发射紫色荧光。     

pH响应的PEG化基因传递体系

制备了苯甲酰亚胺键偶联的聚乙二醇化(PEG化)聚乙烯亚胺(m PEG-CH=N-PEI),并以还原无p H响应特性m PEG-PEI作为对照.研究结果表明,PEG链段的引入并未影响聚乙烯亚胺与脱氧核糖核酸(DNA)分子的缔合,形成了尺寸为80 nm,表面电位约为10 m V的基因超分子组装体,具有很好的生理盐稳定性.在模拟溶酶体的酸性环境下,苯甲酰亚胺键有效断裂,显示出很好的p H响应特性.Hep G2细胞培养结果表明,由于PEG链段有效屏蔽了组装体表面的正电荷,PEG化组装体的细胞毒性和内吞效率显著降低,但溶酶体酸性条件使苯甲酰亚胺键断裂,有利于组装体逃离溶酶体,因此m PEG-CH=N-PEI依然具有很高的基因转染效率,实现了基因载体细胞外稳定传递、细胞内响应解离并高效转染的功能.     

酰亚胺及磺酰苯酰亚胺的氰甲基化新方法

二乙胺基乙腈分別与苯邻二酰亚胺、丁二酰亚胺或邻-磺酰苯酰亚胺反应后,可生成相应的N-氰甲基苯邻二酰亚胺、N-氰甲基丁二酰亚胺,N-氰甲基邻磺酰苯酰亚胺及O-氰甲基邻磺酰苯酰亚胺。酰亚胺或磺酰苯酰亚胺的氰甲基化反应活性,随氮负离子的稳定性及其酸性增强而增大。     

不对称串联[1,n]-氢迁移/环化反应构建手性化合物研究进展

串联[1,n]-氢迁移/环化反应通过分子内氢负离子迁移,能够使杂原子邻位C(sp~3)—H键官能化,把C(sp~3)—H键直接转化成为C—C,C—N,C—O等键.此方法在构建五元、六元、七元杂环和全碳环中表现出了巨大的潜力,通过该反应可以高效地合成药物分子中的常见骨架.手性胺、手性路易斯酸以及手性布朗斯特酸等催化剂已经成功地应用于这类反应的不对称催化当中.     

分子间卤键和氢键控制的网络结构的组装（英文）

分别以四苯甲烷和四苯基卟啉为中心,端位引入四氟碘代苯,合成了两类四齿卤键供体分子,并合成了3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联吡啶(TMBP)作为卤键受体分子.以四苯甲烷为中心的卤键供体分子和TMBP基于分子间I…N卤键和H…N氢键在固相中自组装,得到一类超分子网络结构.晶体结构显示,一个四面体卤键供体分子通过两组I…N卤键和两组H…N氢键结合四个TMBP分子,与之对应,一个TMBP分子通过一组I…N卤键和一组H…N氢键结合两个四面体分子,形成单层网络结构,网格为宽度2.37nm的正方形结构,层与层之间通过其它氢键和卤键进一步堆积.卟啉类四齿卤键供体分子的晶体数据显示,通过较为复杂的分子间C—I…π及H…F等弱相互作用,供体分子自身进行平面组装,层与层之间通过π-π堆积等作用进一步堆积.     

nido-C2B9H112-碳硼烷异构体结构和稳定性的密度泛函研究

采用密度泛函方法对11顶点巢式碳硼烷C2B9H112-异构体进行了几何结构优化,分析了稳定性、电荷分布及分子轨道.结果表明,9个异构体都有对应的稳定构型,保持了巢式骨架结构.C取代开口五元环上B的异构体更稳定,且随取代数目增加和C原子间距增加而增加,C—C键和C—B键作用增强.C取代内层B使异构体稳定性降低,C—C键和C—B键长随之增长.负电荷主要集中在C原子上,开口五元环上的C原子上负电荷要比内层C原子更多,成为亲核取代反应中心.异构体分子前线轨道具有和η5-C5H5-相似的π键性质,ΔELUMO-HOMO反映的化学稳定性与结构能量稳定性趋势一致.     

氨基甲酸酯在C—H键活化中的应用

氨基甲酸酯广泛存在于天然产物、药物和农药分子中,同时也是一种常见的C—H键活化导向官能团。在过渡金属催化下,氨基甲酸酯可导向底物分子氨基邻位的C—H键活化,经六元环金属中间体,再与其他偶联试剂偶联实现新的官能团化。本文系统总结了其在C—H键活化反应中的应用,具体包括:(1)N-芳基氨基甲酸酯、氨基甲酸芳酯和氨基甲酸烯醇酯可在过渡金属Pd、Rh、Ru和Ir等催化下发生芳基邻位sp~2C—H键活化与官能团化反应,得到卤化、芳基化、环化和烯基化产物;(2)氨基甲酸烯醇酯可在Rh催化下发生烯基β-位sp~2C—H键活化与官能团化反应,得到烯基化和烯丙基化产物;(3)氨基邻位具有活性氢的N-烷基氨基甲酸酯可在Pd、Cu、Fe甚至无过渡金属催化下发生sp~3C—H键活化与官能团化反应,得到酰氧化、烷基化和芳基化产物。在芳香sp~2C—H键活化中,取代基的电子效应和空间位阻效应均对产物产率和选择性有重要影响。大多数情况下,给电子与空间位阻较小的取代基有利于反应的顺利进行。此外,当底物为N-烷氧羰基保护的苄胺、四氢异喹啉或1,2-二氢喹啉时,因氨基邻位独特的高活性,可在Cu、Fe甚至无金属催化剂或光催化下催化氨基邻位sp~3C—H键活化反应,还可以实现不对称诱导,获得非常高的对映选择性。希望本文总结的内容能促进氨基甲酸酯在C—H键活化反应中的进一步应用。     

氨基甲酸酯在C—H键活化中的应用

氨基甲酸酯广泛存在于天然产物、药物和农药分子中,同时也是一种常见的C—H键活化导向官能团。在过渡金属催化下,氨基甲酸酯可导向底物分子氨基邻位的C—H键活化,经六元环金属中间体,再与其他偶联试剂偶联实现新的官能团化。本文系统总结了其在C—H键活化反应中的应用,具体包括:(1)N-芳基氨基甲酸酯、氨基甲酸芳酯和氨基甲酸烯醇酯可在过渡金属Pd、Rh、Ru和Ir等催化下发生芳基邻位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到卤化、芳基化、环化和烯基化产物;(2)氨基甲酸烯醇酯可在Rh催化下发生烯基β-位sp2C—H键活化与官能团化反应,得到烯基化和烯丙基化产物;(3)氨基邻位具有活性氢的N-烷基氨基甲酸酯可在Pd、Cu、Fe甚至无过渡金属催化下发生sp3C—H键活化与官能团化反应,得到酰氧化、烷基化和芳基化产物。在芳香sp2C—H键活化中,取代基的电子效应和空间位阻效应均对产物产率和选择性有重要影响。大多数情况下,给电子与空间位阻较小的取代基有利于反应的顺利进行。此外,当底物为N-烷氧羰基保护的苄胺、四氢异喹啉或1,2-二氢喹啉时,因氨基邻位独特的高活性,可在Cu、Fe甚至无金属催化剂或光催化下催化氨基邻位sp3C—H键活化反应,还可以实现不对称诱导,获得非常高的对映选择性。希望本文总结的内容能促进氨基甲酸酯在C—H键活化反应中的进一步应用。     

N-（ω-三丁基锡甲氧基聚乙氧基）邻苯甲酰磺酰亚胺的合成及其光化学反应

烷基二醇与三丁基锡碘甲烷反应得到三丁基锡甲氧基烷基醇(2);2与邻苯甲酰磺酰亚胺反应得到N-(ω-三丁基锡甲氧基聚乙氧基)邻苯甲酰磺酰亚胺(3);3在光诱导下发生单电子转移,经分子间自由基偶合合成了新化合物1,4-二(2-邻苯甲酰磺酰亚胺基乙氧基)丁烷(7).2,3和7的结构经1H NMR,13C NMR及MS表征.     

RhCl_3催化的N-酰基苯胺与苯甲酰胺的氧化C—H/C—H交叉偶联反应

正Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9108～9112 2-氨基-2'-羧基联芳烃骨架由于其多样的生物活性受到了人们的广泛关注,而过渡金属催化的苯胺和苯甲酸邻位C—H/C—H氧化偶联反应无疑是构筑该类结构最为理想的策略之一.然而,该策略仍然面临着诸如导向基匹配和区域选择性的问题.四川大学化学学院游劲松课题组创新性地使用Rh Cl3/TFA体系,通过三氟乙酸根与铑中心的配位增强中心金属亲电性,成功实现了苯甲酰叔丁胺和特戊酰苯胺之间的邻位C—H/C—H氧化偶联反应.该反应成功     

苯丙氨酸衍生物的碳氢键直接官能化反应进展

苯丙氨酸衍生物具有显著的生物活性,被广泛应用于药物分子中.主要综述了近年来基于苯丙氨酸衍生物的碳氢键直接官能化反应,有效构建了C—I, C—C[含C(sp~2)—C(sp~2), C(sp~2)—C(sp)和C(sp~2)—C(sp~3)键], C—N, C—B和C—O键,从而简洁、高效地实现了苯丙氨酸衍生物的邻位碘化及分子内胺化反应,邻位烷基化、芳基化、烯基化、炔基化、酰基化、酰氧基化、胺化和硼化反应,以及间位芳基化和烷基化反应等.     

苝酰亚胺和大环化合物的超分子组装(英文)

苝酰亚胺及其衍生物是一类具有良好的π…π堆积能力和优良的光电性能的n型半导体材料,通过该类化合物与大环化合物构筑纳米超分子组装体是近年来化学、材料科学和纳米科学等领域备受关注的研究之一。本文主要论述了近年来以共价或非共价的方法将超分子大环化合物引入到苝酰亚胺体系构筑出各种纳米功能超分子组装体的研究进展,可以认为超分子大环化合物与苝酰亚胺的组装不仅可以调节苝酰亚胺的光物理行为,而且还可以赋予超分子组装体很多新颖的物理化学特性,使其在传感材料和光电器件等方面展现出很大的潜在应用价值。这些研究极大地拓展了构筑新颖苝酰亚胺纳米超分子组装体的方法。我们相信本文对于进一步构筑具有特定结构和功能的苝酰亚胺-大环化合物超分子组装体将起到积极的促进作用。     

草酰胺导向下钯催化的C(sp~2)—H和C(sp~3)—H键的直接酰氧基化反应

成功地发展了一种草酰胺导向的钯催化的过氧化苯甲酸叔丁酯为氧化剂的C(sp~2)—H和C(sp~3)—H键的酰氧基化反应.草酰胺基保护的苄胺用过氧化苯甲酸叔丁酯或羧酸为酰氧基化剂可以选择性地进行C(sp~2)—H键的酰氧基化,而草酰氨基保护的2-烷基苯胺则可以进行苄基位C(sp~3)—H键的酰氧基化反应.该方法为芳香酸酯类化合物的合成提供了一种方便、有效的方法.     

π-共轭体系超分子自组装

π-共轭体系因其分子结构的可设计性以及优异的光电性质得到了广泛的研究,其超分子自组装在制备结构复杂、规则的功能纳米材料方面表现出了显著的优势,且是调控材料宏观性质的一种有效的方法.因此,π-共轭体系超分子自组装已经成为近年来信息、材料、生物等前沿领域的研究热点.本文综述了π共轭体系超分子自组装的机理、外界环境的导向作用、自组装形态以及其在光电器件、生物传感等方面的应用研究,进一步提出了该领域尚待解决的问题并对其应用前景进行了展望.     

新型N,O双齿定位基导向的远程C—H官能团化反应

正Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,9884~9888四氢喹啉和吲哚啉类衍生物被广泛应用于制药和农药产业中,分子内C—H键胺化反应是合成这类化合物最简单有效的方法之一.目前,通过δ位置的C—H键胺化反应生成吲哚啉类化合物已有报道,但对于通过远程ε位的C—H胺化反应实现六元杂环的合成还非常少见.苏州大学材料与化学化工学部赵应声课题组与姚英明教授合作,发现由廉价易得的草酰氯和二异丙胺合成的草酰胺酰氯定位基团前体,能够高效实现胺类化合物的碳氢键官能团化