铜催化苯硼酸与苯并呋咱-1-氧化物的胺化反应（英文）

C-N键普遍存在于药物和有机功能分子中,传统构建C-N键的方法包括Goldberg反应、Buchwald-Hartwig偶联、Chan-Lam偶联和C-H键活化胺化.虽然这些方法都可以高效构建C-N键,但它们需要使用官能化的芳基底物、官能化的胺化试剂或在氧化条件下进行.理想的胺化反应应在氧化还原中性条件下进行,更为理想的则是在引入氨基的同时引入另外一个官能团.实现这个目标最直接的策略就是使用氮杂环,通过N-E(E=N或O)键的断裂,N原子和E原子可同时被引入.最近我们课题组利用氨茴内酐和氮杂苯并降冰片烯的C-H键活化反应成功实现了这种双官能团化.尽管该法很有吸引力,但是要通过氮杂环的断裂实现双官能团化,需要发生非张力环的开环,这在热力学上是非常不利的.苯并呋咱-1-氧化物可以开环得到邻二硝基苯中间体.基于对胺化反应的兴趣,我们推测苯并呋咱1-氧化物可以作为一个胺化试剂实现苯硼酸的胺化.尽管亚硝基苯对芳基硼酸进行简单的胺化已经被报道,但需要化学计量的铜盐,或是引入还原剂.因此本文报道铜催化的苯硼酸的胺化反应,该反应以苯并呋咱1-氧化物为胺化试剂,在温和及氧化还原中性条件下成功实现了双官能团化.本文共完成了31个不同官能团取代的硝基苯胺骨架结构的合成,反应均以中等到良好的收率得到目标产物,最高收率可达99%.为了增加反应的实用性,我们还进行了放大实验,实验表明,当苯并呋咱-1-氧化物的量由0.2 mmol放大至4 mmol时,反应仍能以较高的收率得到目标产物.此外,目标产物通过进一步的衍生化反应还可方便地转化为其他杂环类化合物.例如,在PPh_3作用下,通过还原环化作用可生成吩嗪.在钯催化下可发生分子内碳氢键氧化反应得到咔唑类化合物.通过还原及重氮化反应还可方便地转化为苯并三唑.总之,我们以苯并呋咱-1-氧化物为胺化试剂,在铜催化下成功实现了苯硼酸的胺化反应,合成了一系列双官能团化产物.该催化体系反应条件温和,底物适用范围广,对各种官能团具有很好的兼容性.     

N-氟代苯磺酰亚胺参与的过渡金属催化C-H氟化和胺化的研究进展

众多胺类及含氟化合物具有重要的生理活性,在医药领域均具有不可替代的作用.过渡金属催化的C-H胺化及氟化反应因其高反应效率及原子经济性,受到了合成化学家的关注,为生物碱类天然产物及含氟分子的合成提供了便利.N-氟代双苯磺酰胺(NFSI)兼有氟原子及含氮官能团,可以在过渡金属催化下参与多种类型的有机反应,实现C-H键的氟化或胺化.因此,探索NFSI参与的C-H键直接氟化或胺化反应具有重要意义.综述了近十年NFSI参与的C-H活化构建C-N键和C-F键方法的研究进展,围绕各类方法的反应机理和应用范围进行阐述,同时对该领域的局限性和发展前景进行总结和展望.     

过渡金属催化苯并-2,1-异噁唑的环化反应研究进展

含氮杂环常见于天然产物、药物和材料分子中,也是人体内多种氨基酸和激素的主要结构单元.近年来,苯并-2,1-异噁唑作为有效的胺化试剂被广泛应用于胺化、环化反应中.尤其是过渡金属催化的苯并-2,1-异噁唑的胺化-环化反应,已经成为构建C—N键和合成含氮杂环的强有力工具,也引起越来越多研究者的兴趣和关注.本文概述了近年来过渡金属催化苯并-2,1-异噁唑环化反应的相关研究,并对该研究领域存在的问题和难点进行简要的展望.     

可见光促进三级胺α位C(sp^3)-H键的胺化反应研究

报道了可见光催化氧化还原循环促进三级胺α位C(sp^3)-H键的胺化反应.该反应使用简单、易得的N-苯甲酰氧基邻苯二甲酰亚胺为氨基自由基前体,利用廉价、可再生的可见光作为绿色能源,首次实现了一系列N,N-二甲基苯胺衍生物的α位C(sp^3)-H键的直接胺化.该方法涉及双自由基交叉偶联机理,具有条件温和、收率与官能团兼容性良好以及底物适用范围广的特点,为三级胺类化合物的官能团修饰提供了一种简单、安全、便利的新途径.     

可见光催化合成C-3位芳酰基取代的2-芳基-2H-吲唑衍生物

基于C-H键官能团化反应策略,在无过渡金属条件下,以2-芳基-2H-吲唑为底物,芳基酮酸为芳酰基自由基源,利用2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈(4CzIPN)作为光催化剂,通过可见光催化脱羧偶联反应,合成了一系列C-3位芳酰基取代的2-芳基-2H-吲唑衍生物,产率59%-81%。所得产物结构经过氢谱、碳谱和高分辨质谱表征确证。该方法反应条件温和,具有良好的底物适用性和官能团耐受性,为2H-吲唑的C-3位C-H键芳酰基化反应提供了新途径。     

3,4-双取代氧化呋咱衍生物的合成、结构表征及热性能研究

以自制的偕氯肟基化合物为原料, 通过脱氯化氢、分子间二聚环化及硝化等反应合成了自行设计的8种目标化合物--3,4-二苯基氧化呋咱(1)、3,4-二(吡啶-2 -基)氧化呋咱(2)、3,4-二(吡啶-3 -基)氧化呋咱(3)、3,4-二(吡啶-4 -基)氧化呋咱(4)、3,4-二(吡嗪-2 -基)氧化呋咱(5)、3,4-二(4 -甲氧基苯-1 -基)氧化呋咱(6)、3,4-二(4 -氯苯-1 -基)氧化呋咱(7)及3,4-二(3 ,5 -二硝基苯-1 -基)氧化呋咱(8). 利用红外光谱、核磁共振、质谱、元素分析等手段对8种目标化合物进行了结构表征. 初步考察了不同取代基对二聚反应的影响, 发现取代基的吸电子能力越强, 越有利于形成氧化氰中间体结构, 目标产物收率越高|以化合物5为例, 探讨了反应温度、缚酸剂、缚酸剂浓度、反应介质等对二聚反应的影响, 确定适宜的反应条件为: 反应温度2～10 ℃, 缚酸剂选择3%～5%浓度的Na₂CO₃或KHCO₃, 反应介质为低沸点溶剂, 在此反应条件下, 化合物的收率分别为64.7%, 71.3%, 70.0%, 71.1%, 75.6%, 58.1%, 59.4%, 42.7%|利用差示扫描量热法(DSC)研究了目标化合物的热稳定性, 其中苯基取代衍生物的热稳定性较氮杂环衍生物好.     

4,6-二硝基-5,7-二氨基苯并氧化呋咱(CL-14)的合成与表征

以2,4,6-三硝基氯苯为原料, 经过叠氮化、脱氮环化和异常亲核取代氢(VNS)反应合成了4,6-二硝基-5,7-二氨基苯并氧化呋咱(CL-14), 三步总收率达到50.3%, 并采用红外光谱、核磁共振光谱、元素分析等进行了结构表征|确定了合成CL-14的最佳VNS反应条件: 以盐酸羟氨作为VNS试剂, 20～40 ℃下反应6 h, 收率达到60%(文献值53%). 研究结果表明, CL-14具有良好的感度特性和热安定性, 其撞击感度与中间产物4,6-二硝基苯并氧化呋咱(DNBF)基本相当, 而其摩擦感度远低于其DNBF|DSC和TG-DTG实验发现, CL-14仅有一个分解过程, 其分解峰温为308.52 ℃.     

烯胺酮α-官能团化反应的研究进展

烯胺酮是一类非常重要的有机合成砌块,具有易获得、储存方便、反应多样性等优点.更重要的是,烯胺酮是许多杂环化合物的重要前体.最近,通过C—H活化对烯胺酮进行过渡金属催化或无过渡金属的α-官能团化反应已成为构建官能化烯胺酮或杂环化合物的一种更为原子和步骤经济的策略,并引起了许多有机化学家的关注.根据成键类型,该综述分为五个部分:C—C键的形成、C—O键的形成、C—N键的形成和C—X键的形成以及C—S/C—Se键的形成.主要对烯胺酮α位官能团化反应进行了综述,从反应机理、反应体系、底物范围等角度系统地综述了烯胺酮α位官能团化反应的进展.     

配位导向的分子内C(sp3)-H键胺化反应构建含氮杂环的新进展

含氮饱和杂环化合物,如β-内酰胺、氮杂环丙烷、四氢吡咯、哌啶及其苯并骨架吲哚啉、四氢喹啉、四氢异喹啉等结构单元是天然产物和药物分子中常见的"优势骨架",在新药的发现中起到了极其重要的作用.配位导向的非活化C(sp³)-H键的直接胺化方法可高效构建C-N键,是C-H键活化反应方法学的重要研究内容之一.本文介绍了近期配位导向的非活化C(sp³)-H键的分子内直接胺化策略构建含氮杂环的新进展,其中包括双齿、单齿和分子内本身的二级胺作为定位基参与的活化模式,探讨了其反应机制、选择性、底物的适用性及其在合成中的应用.     

铜催化的烯丙醇自由基胺化/1,2-碳迁移串联反应:一步构建含α-季碳中心的β-胺基酮（英文）

烯丙醇类化合物是非常重要的有机合成砌块.近年来,自由基或阳离子对烯丙醇类化合物的加成引发的1,2-碳迁移反应迅速发展,被认为是合成含α-季碳中心的β-羰基化合物最有效的策略之一.目前,烯丙醇的官能团化/1,2-碳迁移反应取得了很好的成果,各种官能团化反应,比如卤化、三氟甲基化、硫化、膦化和芳基化等,已经顺利实现.但是,烯丙醇类化合物的胺化/1,2-碳迁移串联反应研究较少.这可能是由于竞争的亲核胺化反应存在导致的.因此,发展烯丙醇类化合物的胺化串联反应值得期待.我们及其他课题组以N-氟代双苯磺酰亚胺(NFSI)作为有效的自由基氮源,实现了烯烃或炔烃的自由基胺化官能团化反应.研究表明,在铜催化温和条件下即可生成金属稳定的氮中心自由基物种.据此,我们认为,在温和条件下有效产生氮中心自由基是实现烯丙醇自由基胺化/1,2-碳迁移串联反应的关键.在前期工作基础上,本文利用NFSI及其衍生物作为有效的自由基胺化试剂,实现了铜催化烯丙醇类化合物的自由基胺化/1,2-碳迁移串联反应,直接构建重要的含α-季碳中心的β-胺基酮骨架.本文合成了24个不同官能团取代的β-胺基酮衍生物.反应中芳环上取代基的电子效应和空间效应表现并不明显.当芳基对位连有卤素、烷氧基、芳基、烷基时,或者邻位和间位甲基取代的1-(1-芳基烯基)环丁醇均可以与NFSI顺利反应,以中等至较高的产率得到相应的含α-季碳中心的β-胺基酮.氧杂环丁醇、取代的环丁醇类化合物,5元、6元及非环状的苯基烯丙醇类化合物均适用于该反应,生成相应的目标化合物.同时,我们也扩展了胺化试剂的范围,除NFSI衍生物外,单取代的NFHSO2Ph类型氮源也可以有效发生自由基胺化/1,2-碳迁移串联反应,生成目标产物.另外,扩大反应物的量至5 mmol,反应不受影响,仍能以90%的产率生成β-胺基酮衍生物.最后,通过控制实验捕捉到反应中生成的苄基自由基中间体,表明该反应经历氮中心自由基对烯丙醇烯烃双键的区域选择性加成引发的1,2-碳迁移串联反应.总之,本文以N-F试剂作为自由基胺化试剂,利用铜催化体系发展了烯丙醇类化合物的自由基胺化/1,2-碳迁移串联反应,一步合成了重要的β-胺基酮类化合物.该反应条件温和,底物适用范围宽泛,官能团兼容性较好,合成了一系列链状、环状及螺环的含有α-季碳中心的β-胺基酮衍生物.据我们所知,这是首例将NHFSO_2Ph类型N-F试剂作为自由基氮源的反应.     

Reactions of benzofurazan oxide with amines—I : Reduction with diethylamine

The reactions of benzofurazan oxide with diethylamine gave a complex mixture from which quinoxaline-1,4-dioxide (10–15%), o-benzoquinone dioxime (5%), benzofurazan (5–10%), 1-hydroxy-2-methyl-benzimidazole-3-oxide (3%), o-nitrosoaniline (5%), o-nitroaniline (<3%), 3-methylbenzotriazine (5%), 3-methyl-benzotriazine-4-oxide (10%), and o-nitrophenyl-N,N-diethyl hydrazine (10%) were isolated.The formation of these products seems to have a common pathway that involves the reduction of benzofurazan oxide and the oxidation of diethylamine.     

Formation of derivatives of n-hydroxyindoles,annelated with furazan and furoxan rings

Upon reaction of 4-oxo-5-hydroxyimino-4,5,6,7-tetrahydrobenzofurazan and tetrahydrobenzofuroxan with acetylacetone, 8-acetyl-6-hydroxy-7-methylpyrrolo[2,3-e]benzofurazan and -benzofurazan-3-oxide are formed; and upon reaction with acetoacetate, 8-ethoxycarbonyl-6-hydroxy-7-methylpyrrolo[2,3-e]benzofurazan and -benzofurazan-3-oxide are formed.Translated from Khimiya Geterotsiklicheskikh Soedinenii, No. 12, pp. 1676–1678, December, 1993.     

Reaction of benzofurazan N-Oxide with 1-aza-1,3-butadienes. Synthesis of a novel class of quinoxaline N,N′-dioxide imines

1-Aza-1,3-butadienes react with benzofurazan N-oxide (BFO) to give a new class of N,N'-dioxide imines.     

Quinoxalino[2,3-c]cinnolines and their 5-N-oxide: alkoxylation of methyl-substituted quinoxalino[2,3-c]cinnolines to acetals and orthoesters

We report the alkoxylation of methyl-substituted quinoxalino[2,3-c]cinnolines to give acetals and orthoesters in high yields. Routes to the precursors of this alkoxylation reaction as well as other quinoxalino[2,3-c]cinnoline and their 5-oxide derivatives are reported. Most of these quinoxalino[2,3-c]cinnolines were prepared by cyclization of the corresponding 2-amino-3-(2-nitrophenyl)quinoxaline, which, in turn, result from an unusual Beirut reaction from benzofurazan oxides plus 2-nitrobenzylcyanides. Mechanistic explanations for these intriguing reactions are presented.     

Crystal Packing: An Examination of the Packing of Molecules Approximately Isosteric with 4,5‐Dichlorophthalic Anhydride

The crystal structures of five 5,6‐disubstituted benzofurazan 1‐oxides are presented and compared with five previously reported structures: three polymorphs of 5,6‐dichlorobenzofurazan 1‐oxide plus 4,5‐dichloro‐ and 4,5‐dibromophthalic anhydride. All but one of these compounds pack with similar two‐dimensional layers. The benzofurazan oxides all show disorder about a crystallographic twofold or pseudo‐twofold axis. In addition, six complexes of phthalic anhydride and benzofurazan oxides are reported. With the packing in the complexes principally directed by the π complexing, the disorder, invariably found in the uncomplexed benzofurazan oxides, is diminished, and, in two cases, eliminated.     

Mass spectral fragmentation of benzofurazan-1-oxide

Fragmentations in the mass spectrum of benzofurazan-1-oxide have been studied using linked scan, accelerating voltage scan and mass-analysed ion kinetic energy spectrometric techniques. Major pathways involve NO·+ NO· and NO·+CO loss, these double losses occurring in such rapid succession as to appear ‘concerted’ in some experiments. Minor pathways are loss of CO₂, C₂N₂O₂, or C₂HN₂O₂ from the molecular ion. The major fragment ion, m/z 76, in the conventional mass spectrum is not detected in a mass-analysed ion kinetic energy spectrometric experiment with the molecular ion until collision activation is provided. The conventional electron impact spectrum invariably includes ions from benzofurazan which is produced by thermal deoxygenation in the source.     

Investigations in the field of aromatic heterocycles

Piazthiole and piazselenole, like benzofurazan, studied previously, are reduced at the dropping mercury electrode with the consumption of six electrons and with the formation of o-phenylenediamine. The transfer of the first electron in acid solutions is preceded by the reversible protonation of the molecules. The ease of reduction rises in the sequence benzofurazan, piazthiole, piazselenole in accordance with a fall, and not with a rise, in the electronegativity of the key heteroatoms O, S, Se and with the decrease in the dipole moments of the corresponding molecules. The presence of two waves in the polarogram of piazselenole is due not to the stagewise nature of its reduction but to the anodic dissolution of mercury in the presence of hydrogen selenide.For part VII, see [1].     

Applications of proton magnetic resonance spectroscopy to structural problems—XXXIV: Partial bond fixation in bicyclic heteroaromatic compounds

NMR spectral parameters are reported for benzofurazan, 1,2,3- and 2,1,3-benzothiadiazole, and 1-methyl- and 2-methyl-benzotriazole. The coupling constants are discussed in connection with the aromaticity of these compounds and the occurrence of partial bond fixation.     

Au(Ⅰ)-Catalyzed Annulation of Benzofurazan N-oxides with Ynamides: From Predicting the Chemo-Selectivity to the Synthesis of 7-Nitroindole Derivatives

Summaryof main observation and conclusion It could be proposed that gold(I)-catalyzed reactions of ynamides with benzofurazan N-oxidesmightproceed through eitherO-attack or N-attack to affordα-oxo orα-imino Au(I)-carbenoidintermediates.Computational studies were performed to predict that benzofurazan N-oxides are ready to undergo the chemoselective N-attack tothe Au(I)-activatedynamides to generate theα-imino Au(I)-carbenoid intermediate.Experimental studies were carried out to confirm the computational results and the 7-nitroindole derivatives were synthesized in a concise and efficient manner.The unfavored O-attack for benzofurazan N-oxides,which is in contrast to nitrones and pyridine/quinoline N-oxides,in the Au(I)-catalyzed reactions with ynamides is rationalized.     

Rational design of a dual chemosensor for cyanide anion sensing based on dicyanovinyl-substituted benzofurazan

A dicyanovinyl-substituted benzofurazan derivative (C1) was prepared as an efficient ratiometric chemosensor for cyanide anion detection in aqueous acetonitrile solution. Mechanism studies suggested that the nucleophilic addition of cyanide to the α-position of the dicyanovinyl group blocked the ICT progress of C1 and induced remarkable emission and absorption shift.