典型频哪醇重排反应的机理及基团迁移规律的研究——一个研究型计算化学实验

频哪醇重排是本科有机化学课程的重要内容,但学生对重排机理、区域选择性和基团迁移规律不能很好地理解掌握。为了加强学生对频哪醇重排反应的理解,我们设计了一个利用计算化学方法解决有机化学问题的实验。通过直观的图像和具体的数据清楚地展现出：能形成稳定碳正离子中间体的底物主要以分步重排机理进行,而不能形成稳定中间体的底物则按协同重排机理进行。计算结果验证了反应的区域选择性取决于邻二醇质子化羟基的位置以及基团的迁移能力,明确了基团迁移能力的顺序为氢>芳基>烷基,并从微观角度对其进行了合理解释。     

水相中锌促进的羰基化合物频哪醇偶联反应实验设计

介绍水相中锌促进的羰基化合物频哪醇偶联反应的实验设计。通过苯甲醛频哪醇偶联反应得到相应的1,2-二苯基．1,2-乙二醇,学习水相有机反应和微量反应的基本操作,加强基础研究、绿色化学与有机化学实验之间的紧密联系。     

光诱导的二芳基烯丙醇氰甲基化合成δ-酮腈的反应研究

以二芳基烯丙醇与溴乙腈为原料,开发了一种可见光诱导的合成δ-酮腈的方法.控制实验的结果表明,该反应可能是通过自由基机理进行的,溴乙腈作为氰甲基自由基源参与到反应中.     

利用1,2-叠氮迁移策略合成β-氟烷基叠氮化合物

化学键选择性断裂与重组是有机分子骨架重塑的基础[1],官能团迁移反应是实现化学键断裂以及形成的重要方式[2~4].虽然已知众多官能团都可以发生迁移反应并且相关研究也取得显著发展,但是叠氮基团的迁移反应报道仍然极为有限[5].到目前为止,仅有Winstein小组于1960年报道了首例烯丙基叠氮的[3,3]-σ重排反应;但是,该反应中生成的是一组异构体混合物,因此缺乏合成上的实用性(Scheme 1A)[6].2017年,Topczewski小组[7]对这一反应的选择性进一步研究:利用Sharpless双羟化反应动力学拆分方式,实现了选择性的1,3-烯丙基叠氮重排反应,得到了单一的异构体产物.     

钌选择性催化烯丙醇无受体脱氢合成α,β-不饱和羰基化合物（英文）

过渡金属催化烯丙醇的选择性脱氢氧化以得到相应的α,β-不饱和羰基化合物在最近广受关注,但是很多方法需要用到化学计量的氧化剂,这会带来大量的废弃副产物,原子经济性不足.本工作开发了一种简单易得的[Ru Cl2(pcymene)]2催化系统,可用于高效地催化烯丙醇选择性脱氢合成α,β-不饱和羰基化合物,而无需使用额外的氧化剂或H2受体.     

对接-迁移:烯烃的自由基双官能化反应利器

烯烃双官能化反应能同时向烯烃两端引入两个不同官能团,实现简单烯烃向复杂官能化分子的高效转化,一直受到合成化学家的广泛关注.其中自由基介导的烯烃双官能化反应由于具有条件温和、类型多样等特点使其近年来备受关注.对接-迁移策略通过巧妙的双官能化试剂的设计,将自由基供体和迁移基团通过链接基团置于同一分子中,经与烯烃进行对接后再发生快速的分子内官能团迁移而实现烯烃双官能化.该策略针对烯烃底物的兼容范围广,对活化烯烃、非活化烯烃及具有复杂骨架的烯烃都有良好的适用性,为生物活性分子的后期改造提供了便利途径.本文主要综述了本课题组近几年内发展及利用对接-迁移策略实现的烯烃双官能化反应的进展.     

TiCl4-Mg介导的立体选择性的频哪醇偶联反应研究

以ＴｉＣｌ４－Ｍｇ和ＴｉＣｌ４－Ｍｇ－ＴＭＥＤＡ为偶联剂实现对芳香醛高非对映选择性的还原偶联反应。以３种类型的手性试剂对ＴｉＣｌ４－Ｍｇ系统进行修饰,对苯甲醛的反应最高可得到５０％对映体过量的偶联产物。     

活性钛与芳基丙酮的还原偶合反应

羰基化合物还原偶合是形成碳-碳键的一种重要方法。本文首次发现此类反应的产物不仅与反应物本身的结构和还原试剂体系有关，还与操作次序有很大关系，且在活性钛表面反应。     

频哪醇重排反应的研究进展

频哪醇重排反应是由1,2-二醇在酸催化下发生分子内重排脱水,生成频哪酮的反应。频哪酮是一种重要的有机化工中间体,广泛应用于农药、医学、染料等领域。本文综述了频哪醇重排反应的研究进展,主要包括频哪醇在高温液态水和超临界水中的重排反应;无机酸、路易斯酸和分子筛催化的反应;固相条件下的反应;以及光化学、电化学重排等方面的研究...     

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.     

磺酸基功能化离子液体的合成及催化性能研究

以1-(三甲基硅)咪唑、1,4-丁烷磺酸内酯为原料合成了一种新的强酸型离子液体1,3-二(4'-磺酸基)丁基咪唑,通过1H NMR,IR及元素分析对其结构进行了表征.该离子液体试用于催化四甲基频哪醇重排反应和乙酸乙酯合成反应产生了明显的催化效应.结果初步表明,在100℃四甲基频哪醇重排反应4h,产率可达42.6%,70...     

基于四配位硼的1,2-迁移反应研究进展

有机硼化合物是合成方法学中重要且通用的合成骨架.由于其独特的性质,它们在有机合成中表现出巨大的价值.有机硼化合物具有丰富的转化能力,近年来,由于其迁移反应高效、反应条件温和而受到了化学家们的广泛关注,用于快速构建各种碳碳键和碳杂键.本篇综述根据不同的反应条件和键的形成,系统总结了近年来基于四配位硼中间体的1,2-迁移反应.     

钯催化下(Z)-3-碘-3-三氟甲基-1-芳基烯丙醇与末端炔 烃的偶联反应

在Pd(PPh~3)~4/CuI催化下和使用1mol的NEt~3作碱和THF作溶剂,(Z)-3-碘-3-三氟甲基-1-芳基烯丙醇(1)与末端炔烃(3)反应得到正常的偶联产物5。当以NEt~3作碱和溶剂,Pd(PPh~3)~4/CuI催化1与3的交叉偶联反应生成化合物4。4为正常偶联化合物5在NEt~3存在下双键发生重排反应的产物。     

叔丁基自由基引发的1,2-炔基迁移反应研究

报道了一类由叔丁基自由基引发的1,2-炔基迁移反应.该反应利用特戊醛在二叔丁基过氧化物(DTBP)介导下能产生叔丁基自由基的特性,将其与1,4-烯炔底物发生自由基加成及炔基迁移过程,合成了一系列α-炔基酮化合物,产率优良,实现了非活化烯烃的烷基炔基化.基于实验结果及文献报道,提出了可能的反应机理,涉及叔丁基自由基激发的...     

可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应新进展

作为有机分子中最基本的官能团之一,包含两个π键的碳碳三键蕴藏着多样有机转化的巨大潜力.其中,基于自由基对炔烃加成的官能团化反应是合成多样的功能化烯烃、酮,乃至烷烃分子的有效途径,同时也是构建多个化学键的重要手段.近十几年来,由于可见光介导的自由基反应策略符合绿色化学和可持续发展的理念,使得这种策略在炔烃官能团化方面的应用受到了广泛的关注.时至今日,光介导炔烃的自由基官能团化反应得到了空前的发展,随之涌现出许多新方法.本文主要综述了近五年来可见光介导炔烃的自由基1,2-官能团化反应的新进展,以构建的化学键种类进行分类,对涉及的自由基种类和反应类型进行了系统总结.分析讨论了反应的机理、普适性以及优势与不足,并对该领域所面临的挑战和机遇进行了展望.     

硫酸亚铈催化的芳香化合物与苄基醇、烯丙醇类化合物以及苄基氯的傅-克烷基化反应研究

硫酸亚铈作为一种便宜的和有效的催化剂催化芳香化合物与苄基醇、烯丙醇类化合物和苄基氯的傅-克烷基化反应. 在1～10 mol%的硫酸亚铈存在下, 芳香化合物分别与苄基醇、烯丙醇类化合物和苄基氯能够顺利有效地进行傅-克烷基化反应. 此外, 催化剂能回收, 再次使用三次也没有明显地失去催化活性.     

多烯化合物的Cope重排反应:[5,5]σ迁移、串联[3,3]σ迁移与自由基重排机理

介绍戊二烯基苯基醚和1,3,7,9-癸四烯衍生物重排反应的机理。戊二烯基苯基醚的重排反应是经过[5,5]和串联的[3,3]σ迁移反应双途径进行的;而1,3,7,9-癸四烯衍生物重排反应既可以经过[5,5]和串联的[3,3]σ迁移反应双途径进行,也可以经过自由基机理进行。     

羰基化合物还原偶联为频呐醇反应的研究新进展

综述了近几年来羰基化合物还原偶联为频呐醇反应的研究新进展．     

亲电试剂诱导的半频呐醇重排反应

研究了1-炔基-2,3-环氧基醇在亲电试剂(Ⅰ )作用下的反应,反应经历了环化/重排过程,产物经鉴定为2,3-二氢-5-碘吡喃4-酮类化合物.在此反应中,水的加入是促使反应快速单一进行的重要因素.     

亲核性1,2-重排为何迁移基团的构型保持不变*

亲核性1,2-重排反应是有机化学的重要反应之一,重排中离去基团的离去和迁移基团的迁移步骤既可以是分步的,也可以是协同的,但是迁移基团的构型始终保持不变。本文用超共轭效应和反应过程中有机立体电子效应解释了此现象,掌握一般规律,希望能够从教学上便于教师讲授和学生学习理解。