用LOL-π分析展示B3N3六元环的离域π电子和芳香性——推荐一个普适性的计算化学实验

B₃N₃独特的六元环结构是研究非苯芳香性的理想模板。本实验在B3LYP-D3(BJ)/def2-TZVP水平上优化了B₃N₃六元环结构并进行频率验证,用Multiwfn3.7(dev)绘制了其LOL-π填色图,完美展示了六元环的离域π电子分布和非苯芳香性特征。实验普适性和可操作性强,安全性高,易于推广。     

多环化合物的芳香性

介绍了简单判断多环化合物的芳香性、非芳香性、反芳香性、同芳香性及反同芳香性的方法及其在有机化学中的应用.     

吲哚并咔唑类衍生物载流子传输性质的理论研究

以密度泛函理论结合跳跃模型, 重点研究了氯原子和烷基链的引入对吲哚并咔唑类衍生物传输性质的影响. 计算结果表明, 与吲哚并[3,2-b]咔唑(1)相比, 氯原子的引入增大了2,8-二氯吲哚并[3,2-b]咔唑(2)和2,8-二氯-5,11-二己基吲哚并[3,2-b]咔唑(3)的最高占据分子轨道(HOMO)的离域程度, 而对最低未被占据分子轨道(LUMO)则无显著贡献, 但明显降低了二者的能级. 上述结果表明, 对于LUMO, 氯原子体现了吸电子效应, 而对于HOMO, 氯原子体现了共轭效应. 烷基链的引入使化合物3的空穴迁移率明显高于化合物1和2, 这主要归因于化合物3具有更加紧密的分子堆积, 尤其在跳跃路径A中, 具有更大的分子间电子耦合和轨道重叠. 同时能带结构的计算结果进一步证明, 氯原子和烷基链的同时引入大大改善了吲哚并咔唑类衍生物的电荷传输性能.     

吲哚咔唑类化合物及其衍生物的抗肿瘤活性

吲哚咔唑类化合物是一类提取自微生物发酵液中的生物碱.这一类化合物及其衍生物如staurosporine、ED-110、NB-506、rebeccamycin、氮杂吲哚咔唑、吲哚咔唑糖缀合物和双吲哚马来酰亚胺等,被认为存在广泛的抗肿瘤作用靶点,包括多种与细胞周期有关的激酶、细胞核拓扑异构酶以及与肿瘤细胞生长或凋亡相关的酶等.现已知,吲哚咔唑化合物是拓扑异构酶的致毒剂,其对蛋白激酶的抑制作用表现为竞争结合其ATP口袋上特异的氨基酸基团,从而抑制酶的活性,并引起细胞生长静止于G1期.多年来研究者们努力寻找此类化合物的良好结构,以期得到抗肿瘤活性提高的选择性激酶抑制剂.本文综述了吲哚咔唑类化合物的研究进展、临床应用、抗肿瘤活性产生的机制以及化合物的构效关系(SAR)等.     

锇杂苯的电子结构及芳香性

使用密度泛函理论及片段轨道相互作用分析方法,研究了典型的锇杂苯的电子结构和芳香性.结果表明,锇碳六员环具有较好的环平面性及键的离域性,占据的锇dxz轨道与碳环的3π空轨道之间的反馈π键相互作用,使得环上离域π电子数满足Hückel的4n+2规则,计算的环外质子化学位移、同键反应芳香性稳定化能、绝对硬度和磁化率增量数据均表明锇杂苯具有芳香性.     

新型四炔模块苯炔前体高效构建咔唑类衍生物

采用卡迪奥-肖德凯维奇偶联反应合成了一系列的四炔类的化合物, 随后利用这些新型四炔模块苯炔前体高效地合成了一系列咔唑类衍生物. 此外, 银具有很好的催化活性, 当加入催化量的AgNO₃到反应体系中时, 通过一步反应能够获得同时含有咔唑环和吲哚环的多元杂环化合物. 更重要的是, 这些反应具有很高的产率. 此外, 这类反应的底物适用性是非常广的. 并且提出了涉及到AgNO₃催化的N-H插入反应的可能的机理.     

3-吲哚醇和色醇的催化不对称脱水芳基化反应——双吲哚取代的三芳基甲烷类化合物的不对称合成

手性三芳基甲烷类骨架存在于许多具有生物活性的分子中,该类化合物的合成受到了化学工作者的广泛关注.实现了在手性磷酸催化下,结构普通的3-吲哚醇类化合物与色醇类化合物的不对称脱水芳基化反应,合成了一系列具有结构多样性的手性双吲哚取代的三芳基甲烷类化合物(产率可达80%,ee值可达88%).该反应是基于3-吲哚醇类化合物在手性磷酸催化下脱水生成活性离域正离子中间体,通过手性磷酸对该中间体和色醇类化合物的氢键以及离子对活化模式,实现对该反应立体控制.该反应的唯一副产物是水,环境友好;符合绿色化学的要求和当代有机化学的发展方向.此外该反应条件温和,底物适用性广,展示了有机小分子催化在合成手性三芳基甲烷类化合物中的巨大潜力.     

吲哚-环丙烷的分子内开环反应※

本工作使用In(NTf₂)₃作为金属Lewis酸催化剂, 实现了吲哚-环丙烷分子内的亲核开环反应, 克服了脂肪族取代的环丙烷活性低、不易实现开环反应的难题. 利用该方法可以简单高效地构建吡咯并[1,2-a]-吲哚骨架结构的化合物. 该反应条件温和, 底物普适性广, 最终以15个反应实例, 高达96%收率得到一系列吡咯并[1,2-a]-吲哚化合物.     

B(C6F5)3催化合成二吲哚甲烷类化合物的研究

以硼试剂B(C₆F₅)₃为催化剂, 吲哚类化合物与芳香醛为底物, 经过脱除一分子水的过程, 简洁有效地制得了一系列二吲哚基甲烷类化合物. 该方法的模板反应在最优条件下可以实现快速转化, 底物范围适用性较广泛, 可以适用一系列取代基和官能团. 该研究发展了无过渡金属参与条件下直接制备二吲哚甲烷类化合物的简单策略, 其反应副产物为水, 反应条件温和, 可以实现目标化合物的有效合成.     

C36X(X=O,NH,S)各种可能异构体的芳香性研究

采用拓扑共振能方法对富勒烯C36X(X=O,NH,S)开环结构中的所有可能的异构体及阳离子和阴离子芳香性进行了理论研究. 计算结果表明,C36X的芳香性高于C36. C36X的阳离子因其共振能为负值而具有反芳香性. 反之,C36X的阴离子因共振能为正值而具有芳香性和较高的稳定性. C36的D6h和D2d异构体中杂原子X插入在5-5键时得到的化合物最稳定. 从理论上预测了C36X的负离子能形成稳定的金属富勒烯. 对C36X的阳离子和阴离子的芳香性进行了解释.     

含四元环的多环芳香化合物的研究进展

含四元环的多环芳香化合物通常能够表现出独特的光物理和化学性质,在很多领域具有潜在应用价值.分别针对线型、角型、螺旋型和环型含四元环多环芳香化合物的合成方法、分子堆积方式、光电性质及载流子迁移率等方面进行归纳总结.研究表明,表面合成法更利于制得规则形貌的多环芳香化合物;线型类分子表现出了较高的载流子迁移率;角型分子通常显示出更高的反芳香性;螺旋型分子具有好的旋光性及更大的光学带隙,且该类材料中四元环的个数及其所在分子中的位置对材料的光电性质有着决定性的影响.     

Zn/Ni双金属接力催化:一锅法分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物

报道了一种新型的Zn/Ni双金属接力协同催化的串联反应,该方法通过Zn（OTf）₂和Ni（ClO₄）₂·6H₂O协同接力催化,一锅法进行分子内环异构化/分子间酰胺化反应构建噁唑衍生物.产物的形成主要是由Zn（OTf）₂活化炔丙基酰胺的三键,发生分子内的环化反应构建噁唑啉中间体,由Ni（ClO₄）₂·6H₂O催化3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮类化合物形成酰亚胺离子,继而由噁唑啉中间体与酰亚胺离子发生分子间酰胺化反应实现了噁唑分子的合成.优化部分的对比实验证实Zn（OTf）₂和Ni（ClO₄）₂·6H₂O的存在对于该串联反应都是必须条件.大体而言,所有反应都是将各反应物和试剂一次性加入,在空气氛围下100℃加热进行反应.含有不同类型给电子取代基、含有不同富电子的芳环、含有不同吸电子取代基的炔丙基酰胺都可以顺利地和3-羟基-2-苯甲基-异吲哚啉-1-酮反应得到相应的噁唑衍生物,相比而言,含有吸电子基团的炔丙基酰胺比含有给电子基团或富电子的炔丙基酰胺所得到的产物的收率要低一些,这可能是因为含有吸电子基团的炔丙基酰胺所得到的噁唑啉中间体活性较低.3-羟基-2-苯基异吲哚啉-1-酮类化合物、3-羟基-2-苯甲基异吲哚啉-1-酮类化合物和3-羟基-2-苯乙基异吲哚啉-1-酮类化合物对反应同样表现出了良好的兼容性.该方法反应条件简单、原子经济性高、官能团兼容性好,对噁唑衍生物合成和酰亚胺离子形成具有重要的意义.     

硼/氮掺杂富勒烯C20芳香性的争论

用拓扑共振能(TRE)和百分拓扑共振能(%TRE)方法对硼和氮掺杂富勒烯C20的芳香性进行了研究, 并与核独立化学位移(NICS)方法的结果进行了比较. 研究结果表明, 在C20-2nX2n(X=B, N; n=1,2,3,4)中只有C16N4, C14N6和C12N8具有芳香性, 而其它化合物都具有反芳香性. 这与NICS方法的预测结果不一致. 对NICS判据和TRE方法对C20和C20-2nX2n(B, N; n=1,2,3,4)的芳香性进行判断时所得出的不一致结果及其原因进行了讨论, 认为用NICS判据和2(n+1)2规则对这些化合物芳香性的预测是不可靠的.     

E_4~(2-),[CoE_4]~+和[P_4CoE_4]~-(E=N～Bi)结构和芳香性的理论预测

用密度泛函理论杂化密度泛函B3LYP方法研究了E24-,[CoE4]+和[P4CoE4]-(E=N,P,As,Sb,Bi)几何结构、键能及芳香性.结果表明,E42-,[CoE4]+和[P4CoE4]-的基态结构分别具有D4h,C4v和C4v(交错型)对称性.三明治配合物中,金属与配体间存在σ,π和δ三种成键方式,P4与E4间相互影响较小.E4对P4中的P—P键长影响随着N,P,As,Sb,Bi顺序逐渐变长,中心Co离子与E4间的键合能随N,P,As,Bi,Sb的顺序增大.N42-的环外具有弱芳香性,其它E42-环中心及环外均为反芳香性.除[CoN4]+外,其它[CoE4]+中的E4环均具有较强的中心和内芳香性及弱的外反芳香性.[P4CoE4]-中的P4和E4均具有较大的中心、内和外芳香性,且P4环芳香性随N,P,As,Sb,Bi顺序逐渐递增.     

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     

诱导效应指数用于吲哚类生物碱质谱特征预测

在原有质谱裂解理论的基础上, 结合诱导效应指数, 通过比较吲哚生物碱中两类不同化学环境中的氮原子(吲哚环上的氮原子Na和侧链上的氮原子Nb)周围取代基诱导效应指数, 对质谱碰撞过程中电荷定域及吲哚生物碱的质谱特征进行了预测, 结果与标准物质质谱数据完全相同. 建立了利用比较杂原子诱导指数从化合物结构直接预测吲哚生物碱质谱特征的新方法. 该方法可用于吲哚生物碱和其它含氮化合物及其代谢产物的质谱特征的预测.     

新型螺环吡咯酮双氧化吲哚类化合物的无催化剂合成及其抗白血病活性

以3-异硫氰基氧化吲哚与3-丙二腈缩合的3-烯氧化吲哚为原料,乙腈为溶剂,在无催化剂存在的条件下于室温发生[3+2]环加成反应,合成了6个新型的螺环吡咯酮双氧化吲哚类化合物(3a~3f),产率91%~95%,dr 17/1~>20/1,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（ESI-TOF）表征。采用MTT法研究了3a~3f对人白血病细胞(K562)的体外抗肿瘤活性。结果表明：化合物3c对K562具有明显的抑制活性（IC₅₀为36.3 μM）,与阳性对照药顺铂接近。     

镁卟啉与氮、氧杂环化合物的相互作用

以镁卟啉为主体化合物,模拟了生物体内常见的氮、氧杂环客体与主体化合物之间的相互作用.研究结果表明:镁卟啉与氮、氧杂环化合物的相互作用引起了镁卟啉中的镁原子与卟吩环不共面,且二面角越小不共面程度越大.自然键轨道(NBO)理论分析表明氮、氧孤对电子和金属镁的空孤对轨道的相互作用对复合物的稳定性贡献很大.使用约化密度梯度(RDG)函数等值面图和散点图可视化分析了配位相互作用和周边氢键作用的位置及强度.概念密度泛函(DFT)理论参数表明所形成的复合物比主体化合物的热力学稳定性小而反应活性高.芳香性计算表明含氧杂环客体与主体的相互作用使复合物中的卟吩环具有反芳香性,而含氮杂环客体与主体的相互作用使复合物中卟吩环呈现区域性芳香性.     

铑(Ⅲ)催化吲哚甲酰胺衍生物与末端炔烃的C—H活化/环化反应

报道了铑(Ⅲ)催化的吲哚甲酰胺衍生物与末端的炔烃发生的C—H活化/环化反应,能够高效地构建多环吲哚类化合物,收率为85%~98%.该反应操作简便、反应条件温和、催化剂用量低,并使用具有氧化性的导向基团,不需要添加额外氧化剂.研究了该反应的分子间的竞争性试验,推测了可能的反应机理.所有化合物均采用NMR,IR,高分辨质谱等多种谱学技术进行了结构表征.     

自由基加成/关环反应合成1,3-二氢吲哚-2-酮的研究进展

近两年来,关于自由基加成/关环反应合成1,3-二氢吲哚-2-酮的报道屡见不鲜.它们大多以N-芳基取代的丙烯酰胺类化合物为底物,在各种不同的金属、无金属和光的催化作用下,与不同的自由基反应,可以一步生成3,3-二取代的吲哚-2-酮衍生物.该类方法现已成为合成含氮五元杂环的一个重要手段,用来合成1,3-二氢吲哚-2-酮及其衍生物.目前对自由基加成/关环反应合成该类化合物的研究多集中在不同催化手段引发不同的自由基和反应机理上.按催化剂类型的不同,对近年来自由基加成/关环反应合成吲哚-2-酮的研究进展进行了综述.