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.     

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.     

叔膦介导的叠氮化合物与不饱和酮的连续Staudinger/Aza-Michael加成反应合成β-氨基取代酮类化合物

以叔膦为介导,水为添加剂,在1,2-二氯乙烷溶剂中,叠氮化合物与三氟甲基取代α,β-不饱和酮为原料,发生连续Staudinger/Aza-Michael加成反应.所开发反应可以中等到优秀的收率(最高96%)获得氢胺化产物,并且能够实现克级规模制备目标产物.此方法有广泛的底物范围(30个底物).核磁共振磷谱监测实验验证了反应的启动步骤是叠氮与叔膦的Staudinger反应.     

新型表面活性膦在长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用

 考察了新型表面活性膦配体DPPTS(对-十二烷基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)和OPPTS(对-辛基苯基二苯基膦的磺酸钠盐)在铑络合物催化的水/有机两相长链烯烃氢甲酰化反应中的助催化作用. 在催化烯烃氢甲酰化反应时,观察到烯烃与膦配体之间有一定的链长匹配效应; 含DPPTS的催化剂体系在低膦/铑比条件下表现出比含表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和水溶性配体三苯基膦三磺酸钠的催化剂体系高得多的催化活性,而且铑流失到有机相极少,仅为加入总铑量的0.8%. 这种亲水基团和磷原子处于碳链同一端的表面活性膦配体比文献报道的亲水基团和磷原子分别处于碳链两端的表面活性膦配体具有更好的助催化活性.     

含膦酰杂菲侧基的4-炔基苯甲酸酯对聚叠氮缩水甘油醚点击接枝反应及其聚集诱导发光增强性能

在CuI催化作用下,实现了含膦酰杂菲侧基的4-炔基苯甲酸酯(MAT4)与聚叠氮缩水甘油醚(GAP)的点击接枝反应,得到新型接枝聚合物G-M4,并由红外谱图确定了等摩尔反应.由于分子内含膦酰杂菲基团侧基之间较强的π-π和极性共同相互作用以及聚醚主链的柔顺性,使G-M4分子链内侧基之间相对空间位置比较固定,分子链构型规整,...     

聚苯乙烯修饰碳纳米管表面的研究

利用原子转移自由基聚合方法合成了端基具有一个卤素的聚苯乙烯, 并通过叠氮化反应得到端基为叠氮基团的聚苯乙烯. 利用叠氮基与单壁或复壁碳纳米管的反应， 将聚苯乙烯接到碳纳米管的表面上, 实现了碳纳米管的化学修饰. 通过FTIR, XPS, TEM, UV和Raman光谱等技术证明了聚苯乙烯以共价键形式结合到碳纳米管表面上. 利用TGA估算出连接在碳纳米管上的聚苯乙烯的含量, 并推测出复壁碳纳米管中较多的结构缺陷更有利于聚合物的接枝.     

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     

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     

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     

三苯基膦和三甲基氯硅烷直接引发丙烯酸乙酯的基团转移聚合研究

在催化剂溴化锌存在下 ,三苯基膦和三甲基氯硅烷用于直接引发丙烯酸乙酯的基团转移聚合 ,得到了含三苯基膦端基的聚丙烯酸乙酯 ,在这样的聚合系统中能容易地实施丙烯酸乙酯的基团转移聚合反应。动力学研究发现 :终止反应在很大程度上取决于催化剂溴化锌的浓度 ,因此 ,在此基团转移聚合反应中催化剂溴化锌的最有效浓度是丙烯酸乙酯的摩尔浓度的 12～ 16%。由于四价的三苯膦基团引入到所生成的烯酮硅基缩醛 (引发剂 )上 ,聚合的终止反应主要是经过膦叶立德中间体 ,活性端基烯酮硅基缩醛异构化成为无基团转移聚合活性的含碳硅键化合物。     

有机磷化合物的研究 ⅩⅤ.合成α-氨基取代苄基膦酸的新方法

在三氟化硼催化下,二乙基磷酰胺、取代苯甲醛和亚磷酸三苯酯反应生成α-二乙基磷酰氨基取代苄基膦酸二苯酯(1),再经溴化氢的乙酸溶液处理,能选择性除去氨基上的保护基,得到相应的α-氨基取代苄基膦酸二苯酯溴化氢盐(2).2可视为合成膦酸肽的中间体.继续酸性水解可得α-氨基取代苄基膦酸(3).这个新的合成方法具有操作简便和产物纯度及得率均较高的特点.     

P^N^P三齿铬配合物合成和结构及其催化乙烯齐聚与聚合

合成了系列的2-(二苯基膦)-N-[2-(二芳基膦)亚苄基]苯胺(P^N^P)和2-(二苯基膦)-N-[2-(二芳基膦)苄基]苯胺(P^N^P)铬(Ⅲ)配合物,经过元素分析和光谱分析进行了表征,并使用X射线单晶测试确定两类铬(Ⅲ)配合物都具有六配位的变形八面体构型.在MAO或AlEtCl2作用下,这些铬配合物可高活性地催化乙烯齐聚或聚合,其催化乙烯反应特征依赖于配体中桥联胺的键联形式.2-(二苯基膦)-N-[2-(二芳基膦)亚苄基]苯胺铬配合物1a～1e催化乙烯聚合,无齐聚物生成;而2-(二苯基膦)-N-[2-(二芳基膦)苄基]苯亚胺铬配合物2a～2e表现出较高的乙烯三聚选择性.     

金属酞菁敏化光还原硝基化合物的反应

本文研究了各种金属酞菁以及带有不同取代基的锌酞菁敏化光还原硝基化合物的反应。确定了光敏还原反应的主要产物是氨基和羟氨基化合物;羟氨基化合物与亚硝基化合物通过暗反应缩合生成偶氮N-氧化物。测定了它们的氧化还原电位和荧光量子产率。从敏化光还原反应的量子产率及荧光猝灭与硝基化合物浓度的依赖关系,计算出各种金属酞菁激发单重态与三重态的敏化效率。受激发金属酞菁将电子转移至硝基化合物是敏化光还原反应的起始过程。电子转移生成离子自由基对后,电荷分离与逆电子转移过程相互竞争。由于自旋选择规则的限制,激发三重态的敏化效率一般比激发单重态的敏化效率高。为了提高敏化光还原反应的效率,除选择三重态产率较高的敏化剂外,改变敏化剂的结构可提高敏化剂激发单重态的敏化效率,从而提高敏化光还原反应的量子产率.     

3-叠氮基-4-酰氯肟基呋咱的合成及其热稳定性

以3-氨基-4-酰氨肟基呋咱为原料,经重氮化和叠氮化反应合成了新化合物3-叠氮基-4-酰氯肟基呋咱(3),总收率67％.其结构经1H NMR,13C NMR,15N NMR,IR及元素分析表征.热失重法研究结果表明,3具有良好的热稳定性.     

含羰基共轭双叠氮化合物光解中间体的多重态表征

本文用顺磁共振、薄层分离等方法,对2,6-双(4′-叠氮苄叉)环乙酮等含羰基共轭双叠氮化合物光解中间体的多重态进行了表征.证明了它们光解产生的叠氮氮烯(Azidonitrene)主要以单重态存在,而双氮烯(Dinitrene)则是由单重态和三重态所组成.     

有机磷化合物的研究 XV.合成α-氨基取代苄基膦酸的新方法

在三氟化硼催化下,二乙基磷酰胺、取代苯甲醛和亚磷酸三苯酯反应生成α-二乙基磷酰氨基取代苄基膦酸二苯酯(1),再经溴化氢的乙酸溶液处理,能选择性除去氨基上的保护基,得到相应的α-氨基取代苄基膦酸二苯酯溴化氢盐(2).2可视可合成膦酸肽的中间体,继续酸性水解可得α-氨基取代苄基膦酸(3).这个新的合成方法具有操作简便和产物纯度及得率均较高的特点。     

端叠氮基聚乙二醇的合成与表征

叠氮化物不仅具有重要的生理活性,如叠氮核苷(ＡＺＴ),是目前治疗爱滋病(ＡＩＤＳ)的首选药物[1、2],而且也具有广泛的反应活性[3],如可还原成氨基;与炔烃可发生1,3偶极环加成反应;发生Ｃｕｒｔｉｕｓ反应等.通过端叠氮基还原所获得的端氮基聚合物作为高分子载体在多肽液相合成中起着重要的作用[4,5].然而,目前在由醇类作为起始原料制备叠氮化物的过程中,仍大都采用对甲苯磺酸酯化或卤化,进而再叠氮化的反应[3].硝酸酯基是一种远未被人们充分认识的离去能力较强的基团,硝酸酯基化合物具有合成反应时间短、产率高、后处理容易等优点,因此,通…     

有机胂化合物的研究——Ⅷ.胂叶立德与叠氮化合物的反应

膦叶立德或硫叶立德与叠氮化合物反应,前者失掉三苯基氧化膦,生成三氮杂茂衍生物;后者失掉二烃基硫,生成苯胺基富马型衍生物和少量三氮烯基富马型衍生物及环丙烷衍生物.胂叶立德与双烯酮的反应,类似于硫叶立德.本文报道胂叶立德与叠氮化合物的反应,进一步探索胂叶立德的一些反应特性.     

均相及胶束中酞菁激发态与氨基酸间电子转移

测定了均相水溶液及CTAC胶束体系中酪氨酸、色氨酸与几种磺化酞菁激发单重态及三重态间的电子转移速率,表明CTAC显著促进了电子转移速率;酞菁单重态与氨基酸作用时是作为电子给体,而酞菁三重态与氨基酸作用时是作为电子受体,亦即形成了不同的反应中间体;定量分析表明,酞菁两种激发态(即单重态和三重态)分别与底物作用的这2种过程是相互竞争的,其影响因素不仅包括单重态和三重态寿命,还包括两个过程的电子转移速率及底物浓度;对ZnTSPC,单重态与氨基酸间作用在总的电子转移中起主导地位。     

α-芳基烯基叠氮参与的含氮杂环化合物合成研究进展

含氮杂环化合物广泛存在于天然产物、药物化学和材料化学中.α-芳基烯基叠氮因其结构中烯烃与叠氮相连而具有独特的性质,能够充当亲电试剂、亲核试剂或自由基接受体.此外,能通过多样的反应途径生成高反应活性的中间体,为发展新颖的反应提供了可能.近年来,越来越多的化学家们利用α-芳基烯基叠氮作为关键的三原子合成子构建了各种结构复杂的含氮杂环化合物.系统地介绍近年来利用α-芳基烯基叠氮制备各种N-杂环化合物的进展,总结归纳各反应机理、反应特点和应用研究,为合成含氮杂环化合物的研究提供帮助.