五氟苯酯与烷基叠氮化合物的分子内Schmidt重排反应

主要开展了五氟苯酯与烷基叠氮的分子内Schmidt反应研究.以5-叠氮-2-苯基-戊酸五氟苯酯为模板底物,考察了酸促进剂、溶剂以及温度对重排反应的影响,筛选出四氯化钛在回流1,2-二氯乙烷中反应的最优体系.设计并合成了11种5-叠氮-戊酸五氟苯酯,通过在酯基邻位引入芳基、苄基以及烷基等取代基,可提升酯基邻位的迁移动力,使得异氰酸酯阳离子盐为主要重排产物.随后考察该类型Schmidt重排反应的底物普适性,结果表明,当底物中酯基邻位连有富电子芳环或者苄基时,芳基会对重排产物进行加成环合,最终生成内酰胺产物;当底物的酯基邻位连有缺电子芳基或者烷基时,五氟苯酚负离子会对异氰酸酯阳离子亲核进攻,生成氨基甲酸酯产物.五氟苯酚负离子的良好离去性,可启动叠氮基团对酯基的亲核进攻,是Schmidt重排反应得以实现的关键.     

芳酸及其衍生物的三氯甲基化反应的研究

首次报道了以四氯苯膦为转化剂或采用二氯苯膦与五氯化磷相结合, 将芳酸或芳酰氯转化为三氯甲基芳烃. 同时, 对影响反应的因素进行了研究, 发现连有推电子基的二氯苯膦有促进反应的作用, 而连有吸电子基团则减缓反应的进行, 而反应底物(芳酸或芳酰氯)的结构效应则相反: 连有吸电子基的芳酸有利于反应, 而连有推电子基团则减缓反应的进行. 此外, 发现反应中生成的苯膦酰二氯可作为催化剂重复使用, 并对转化反应的条件进行了改进与优化, 合成出9个三氯甲基芳烃, 其中2个是未见文献报道的新化合物.     

分子内叠氮酰氯的Schmidt反应合成(R)-苯并吲哚里西定

5-溴戊酰氯与手性助剂(S)-4-苄基-2-噁唑烷酮经酰胺化反应制得手性酰胺(3);3与叠氮钠反应得烷基化前体(4);以苄溴为烷基化试剂,碱辅助在酰胺羰基邻位引入苄基高立体选择性地制得手性酰胺[(R)-5],dr>99/1。用H2O2脱除(R)-5中的助剂结构单元得多米诺反应的前体手性叠氮羧酸[(R)-6];用草酰氯预处理(R)-6,原位制得叠氮酰氯,随即以四氯化锡来实现分子内Schmidt反应,苯环原位捕获重排中间体合成内酰胺[(R)-7],92%ee;用红铝还原(R)-7合成了(R)-苯并吲哚里西啶,收率85%,总收率40.6%,其结构经1H NMR,13C NMR和IR确证。     

基于“一石二鸟”策略的羧基无痕导向其邻位C—H键官能团化反应

C—H键作为有机化合物的基本单元,实现其直接的C—H键官能团化反应是简洁的合成方法.羧酸广泛存在于自然界,基于羧基的导向基团与离去基团双重角色所驱动的过渡金属催化羧酸邻位C—H键官能团化可控合成,不仅规避了C—H键活化过程中导向基团的额外引入与移除,也彰显了基于羧基“一石二鸟”策略的C—H键活化简洁性与脱羧绿色性.因此,基于“一石二鸟”策略的羧基无痕导向其邻位C—H键官能团化反应,能为可控定向合成提供新的策略和方法,在合成化学上具有显著意义.根据参与反应的偶联底物类型,分别介绍了基于“一石二鸟”策略的过渡金属催化羧酸邻位C—H键活化与含重键试剂、芳基化试剂及含杂原子试剂的反应,并对相关的一些反应机理进行了探讨.     

三氯化铁催化合成2,3-二氢苯并色原酮

芳并吡喃-4-酮骨架存在于许多天然及合成的生物活性物质中,因此发展其高效合成方法极具实用价值.本工作以氯化铁为催化剂催化3-甲基巴豆酸萘酯转化生成一系列2,3-二氢苯并色原酮,由原料通过发生Fries重排/氢烷氧化串联反应生成目标化合物.该方法所用催化剂价廉易得,转化效率较高,为合成芳并吡喃-4-酮类化合物提供了一种经济,实用和高效的新方法.     

K_2S_2O_8/H_2O/NaOTf体系促进的烯基叠氮类化合物的Schmidt重排反应

在中性的反应条件下,三氟甲磺酸钠促进过硫酸钾与水经自由基反应过程产生质子,进而诱发烯基叠氮化合物的Schmidt重排反应,一步合成了多种取代的乙酰苯胺类化合物.对反应的自由基引发剂、溶剂、温度、时间等因素的考察,得到了最优的反应条件.该反应具有原料简单易得、操作简便、底物普适性好等优点.通过机理的研究和相关文献的调研,最后提出了可能的反应机理.     

钯催化噻唑定位基导向的单选择性C(sp~2)—H键碘化反应（英文）

发展了一种钯催化, 4-芳基噻唑化合物邻位C(sp~2)—H键碘化的反应体系.通过定位基筛选以及反应条件优化得到最高效的单选择性邻位碘化反应条件,并应用于一系列含不同取代基的4-(2-碘代芳基)噻唑的合成中.该催化体系呈现出良好的底物适应性.通过简单的后续衍生化即可将碘化产物转化为多种基团取代产物,为该方法学研究提供了更高的应用价值.通过氘代动力学研究以及自由基抑制实验,提出了合理的催化循环机理.     

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。     

7-氨基-6-硝基苯并二氧化呋咱的合成和表征

以3,5-二硝基苯甲酸(DNBA)为原料经过3步反应合成了7-氨基-6-硝基苯并二氧化呋咱(ANBDF)：第1步反应,在二氯乙烷惰性溶剂中,DNBA与叠氮酸反应并发生Schmidt重排反应生成3,5-二硝基苯胺(1),产率89．6％;第2步反应,1含100％硫酸的硝硫混酸中硝化生成五硝基苯胺(2),产率51．1％;第3步反应,2与叠氮酸反应,不经分离直接进行热解脱氮、Schmidt重排反应,得到目标化合物(ANBDF),m．p．204℃-206℃,产率86．8％。用元素分析,IR,^1H NMR和MS(FAB)对ANBDF的结构进行了鉴定,确证其分子结构中含有氨基、硝基及苯并氧化呋咱环,这些基团存在于同一个苯环上,且处于同一平面。并对合成反应的机理及反应条件进行了讨论。     

电氧化促进的钯催化的芳烃C(sp2)—H键氯代反应

芳香族卤代物是非常重要的合成砌块, 卤化反应是有机合成中最基本也是最重要的反应之一. 本工作利用2-(吡啶基)异丙基胺(PIP胺)作为双齿导向基团, 以LiCl作为卤素来源, 通过电化学阳极氧化的策略成功实现了钯催化的芳烃邻位C(sp ²)—H键的氯代反应. 此反应条件官能团耐受性强, 底物适用范围广, 同时能兼容噻吩等杂芳环类底物, 为合成(杂)芳基氯代物提供了一种简洁高效的方法. 该反应可以安全的放大到克级制备, 显示了潜在的工业应用前景. 通过连续的邻位碳氢键溴代和氯代反应还能得到高度复杂的2,5,6-三取代的苯甲酰胺类化合物.     

芳甲基叠氮化合物与烯烃及其衍生物反应研究进展

芳甲基叠氮化合物(ArCH_2N_3)可以为有机反应提供氮源,是一种性质稳定、合成简单的试剂,在有机合成化学领域被广泛应用.综述了最近五年来芳甲基叠氮化合物与烯烃在有机合成反应中的最新研究进展.分别叙述了芳甲基叠氮化合物在有机反应中与烯烃及其衍生物的底物适应范围和反应机理,为今后芳甲基叠氮化合物与烯烃类化合物的反应在有机合成中的应用提供参考.     

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.     

Rh(II)催化3-重氮吲哚酮与烯基叠氮的烯化/环化反应合成螺吡咯啉吲哚酮

螺吡咯啉吲哚酮化合物含有两种重要氮杂环,由于其独特的结构骨架和存在于天然产物而被广泛关注.吲哚酮的3位与其它环状化合物以螺环形式结合的结构特点是该结构具有潜在药物活性和合成价值的基础,例如抗癌和抗菌活性,以及在合成新配体和有机催化剂上的应用.目前,尽管合成螺吲哚酮的策略已有1,3-偶极环加成、亲核加成及还原环化等,但是发展简单高效的构建螺吲哚酮化合物的方法仍具有很大的吸引力.烯基叠氮同时含有叠氮和烯基两个单元,被广泛应用于构建氮杂环.另一方面,重氮化合物被广泛用作偶联环化合成的底物.基于在叠氮化学和杂环合成方面的工作,我们设想利用3-重氮吲哚-2-酮和烯基氮的环化反应构建螺吲哚酮化合物.文献中有关烯基叠氮和重氮化合物反应的报道较少,主要涉及铑催化的环丙烷化和铜催化的环戊烯合成,在这些反应中烯基叠氮作为二元合成子参与反应,而其它类型的反应鲜有报道,因此我们设想利用烯基叠氮作为三元合成子来参与反应成环.在我们开展工作的同时, Katukojvala小组率先发表了铑催化的重氮烯和烯基叠氮的环化反应构建1-吡咯啉.本文报道了3-重氮吲哚酮和烯基叠氮在铑催化下发生[1+1+3]环化,构建一系列螺吡咯啉吲哚酮化合物.研究从反应条件优化开始,通过对催化剂、原料比、溶剂和温度等参数的筛选,确定了最佳反应条件为1a/2a(1/7), Rh_2(TFA)_4(2.5mol%), 1,2-二氯乙烷(0.1mol/L), 60°C.在标准条件下完成了21个不同基团取代的螺吡咯啉吲哚酮化合物的合成,最高收率可达91%,证实了该反应的普适性.当重氮底物的N原子上不含取代基或取代基为甲基、苄基、苯基、苯甲酰基和磺酰基时,反应均可以顺利发生,其中苯甲酰基和对甲苯磺酰基取代的底物的反应可取得90%以上的收率.对于重氮和烯基叠氮底物的苯环上含有卤素、甲基和甲氧基等取代基时,反应同样可以顺利进行,以中等收率得到对应产物,电子效应对反应效果影响不大,而存在位阻效应时反应收率略有降低.当降低反应温度或缩短反应时间,可以从反应体系中同时分离得到螺吡咯啉吲哚酮和重氮底物3位乙烯基化的产物.进一步实验表明, 3-烯基吲哚酮可以在标准条件下与烯基叠氮反应,以中等收率得到模板产物.该对照实验表明3-烯基吲哚酮是反应过程中的关键中间体.该反应条件温和,简单高效,底物适用范围广,为构建具有潜在生物活性的螺吲哚酮骨架提供了新的选择.     

2-芳基戊二酸酯的合成

在K2CO3-TEBA相转移催化体系中,4位或2位含有—NO2的苯磺酰基乙酸酯与α,β-不饱和酯发生加成-重排反应,制得2-芳基戊二酸酯,其收率较高(73%～87%)。研究了反应物-芳磺酰基乙酸酯苯环上取代基对加成-重排反应的影响,发现只有当芳环上4位或2位有硝基时,在K2CO3-TEBA相转移催化体系中,芳磺酰基乙酸酯与α,β-不饱和酯反应才可发生加成-重排反应,生成2-芳基戊二酸酯,其机理可能是芳磺酰基乙酸酯与α,β-不饱和酯首先发生Michael加成反应,随后加成产物发生分子内的亲核取代,酸化后脱去SO2得2-芳基戊二酸酯。而当芳环上4位或2位含有给电子基团(如,甲基)或弱吸电子基团(如,氯)时,却只能发生正常的Michael加成反应,生成相应的2-芳磺酰基戊二酸酯。     

钯催化的芳基C-H键三氟甲硫基化反应

报道了二价钯催化的高选择性芳基C-H键的三氟甲硫基化反应,其中稳定的三氟甲硫基苯胺2a作为三氟甲硫基试剂,醋酸钯作为催化剂,苯甲酰氯和醋酸银作为添加剂,反应在DMF中120℃条件下实现的.各种取代的吡啶都可以作为该反应的导向基团.反应中苯甲酰氯的添加对活化三氟甲硫基苯胺2a起着关键作用.该反应为合成邻位三氟甲硫基取代苯类衍生物提供了高效方便的方法.     

无过渡金属存在下由邻卤苯酚合成邻卤二芳胺

报道了一种无过渡金属存在下(KOH/DMSO),以邻卤苯酚和2-溴-N-(芳基)丙酰胺为原料合成邻卤二芳胺的新方法,其关键步骤涉及到Smiles重排反应.该合成方法具有操作简便,原料易得,且在反应中无需使用任何过渡金属试剂的特点,具有一定的应用价值.我们使用该方法以23%~81%的产率合成了一系列邻卤二芳胺.     

三溴甲基芳烃合成新方法的研究

报道了一种以三氯甲基芳烃与三溴化硼反应制备系列三溴甲基芳烃的新方法. 该方法反应条件温和, 收率高, 选择性好. 同时, 对影响该反应的因素进行了研究, 发现当芳环上连有强吸电子基团时, 不利于反应的进行, 而连有推电子基团时, 则有利于反应进行; 当取代基处于邻位时, 则明显阻碍反应的进行. 采用这种方法已合成了十多个三溴甲基芳烃, 其中1个是未见文献报道的新化合物.     

可见光催化二氧化碳与苄位卤代物的羧基化:温和条件且无过渡金属（英文）

二氧化碳(CO₂)作为一种无毒、廉价、可再生的碳一合成子,被广泛用于合成重要的精细化学品.芳基乙酸广泛存在于许多药物分子中,是一类重要的羧酸分子.苄位卤代物具有商业可得且价格低廉的优势,是合成芳基乙酸的理想底物.因此,以苄位卤代物和CO₂为原料合成芳基乙酸具有很大的吸引力.传统的合成方法需要将苄基卤化物预先制备成水、氧敏感的苄位金属试剂,再与CO₂发生羧基化反应,但因兼容性较差,操作繁琐,限制了实际应用.另外,苄位卤化物与CO₂的直接电羧基化反应也有报道,但存在需要牺牲阳极、使用贵金属电极和支持电解质等不足.此外,过渡金属催化苄位卤代物与CO₂羧基化反应得到长足发展,但也存在底物范围有限、官能团兼容性不佳、使用金属还原剂和存在重金属污染等问题.近年来,可见光催化已经成为实现CO₂高效转化的有力工具,具有绿色环保、官能团兼容性好等特点.如果能利用可见光催化实现苄位卤代物与CO₂的还原羧基化,将可以进一步提升该类转化的底物适用性和反应的实...     

过渡金属催化氮原子导向的芳基邻位C—H键硼化反应研究进展

芳基硼化合物在合成化学、材料化学和生物医学领域都有着广泛的应用,其合成方法一直是有机合成领域中的研究热点.导向基团辅助过渡金属催化的C—H键硼化反应具有步骤经济性,底物多样性,高区域选择性的优点.其中含氮原子导向基团底物的硼化反应引起了学者们的兴趣,因为N, C螯合的四配位有机硼化物是重要的光电材料.按照不同过渡金属(铱、铑、钯、钌)总结了近年来含氮原子导向的芳香化合物邻位C—H键硼化反应的进展.     

有机叠氮化合物参与的反应:C—N3基团保留的研究进展

有机叠氮化合物在天然产物全合成、药物化学以及材料化学等领域有广泛的应用.叠氮基团在反应过程中倾向于脱除氮气,转化为多种多样的含氮杂环以及氨基类化合物,但在许多天然产物全合成的关键步骤中,都需要保留叠氮基团.总结了近二十年有机叠氮化合物参与的反应中C—N₃键保留的反应类型,主要包括环加成反应、与不饱和键的加成、Winstein重排和1,2-叠氮迁移等.