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非活化烯烃的氟烷基化氰基迁移远程氧化串联反应研究

2021-05-23 09:36编辑: www.51jrft.com51今日论文网
二氟亚甲基(-CF2-)具有极高的亲脂性,二氟亚甲基的引入能够大大提高有机分子的生物活性,可以增加分子的稳定性和脂溶性,因此含二氟亚甲基的化合物在农药、医药以及材料领域具有重要的应用价值。烷基腈是一类重要的化合物,被广泛用于制备羧酸、胺和许多其他有用的产品, 因此,烷基腈的制备在科研和工业生产中具有重要意义。烯烃的直接氰基化反应是制备含氰基化合物的重要方法之一。二甲亚砜(DMSO)具有廉价、低毒性、良好的溶解性能和相对的稳定性等优点,DMSO还是一种温和的氧化剂和氧源。基团迁移是一类重要的机合成方法,氰基迁移就是其中之一。本论文将氰基迁移与烯烃的氟烷基化反应相结合,以DMSO作为氧源,实现了非活化烯烃的氟烷基化-氰基化-氧化反应。该反应具有很好的底物范围,能够以较高收率得到烯烃的高官能团化产物。初步的机理研究表明,该反应可能经由自由基历程。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
1引言4
1.1引入二氟亚甲基(CF2)的重要性4
1.2引入二氟亚甲基(CF2)的方法4
1.2.1金属催化的烯烃的二氟烷基化反应4
1.2.2光催化的烯烃的二氟烷基化反应 5
1.3基团迁移7
1.3.1氰基迁移7
1.4二甲亚砜的氧化性及在有机合成中的应用7
2课题的提出与设计8
3实验部分8
3.1反应条件的优化 8
3.1.1光催化剂对反应的影响8
3.1.2碱对反应的影响9
3.1.3溶剂对反应的影响9
3.2底物范围10
3.3代表性化合物的相关表征数据11
4反应机理的探索 13
5论文小结与展望14
致谢14
参考文献15
附录16
非活化烯烃的氟烷基化/氰基迁移/远程氧化串联反应研究
引言
1 引言
1.1 引入二氟亚甲基(CF2)的重要性
二氟亚甲基(CF2)是一个吸电子基团,并且具有强亲脂性,将其引入药物分子中后,可以 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: *351916072
增加药物的稳定性和脂溶性。而且,二氟亚甲基很好的代谢稳定性,可以作为O或C=O的生物电子等排体[1]。在药物设计中,CF2H往往是一个比OH或CH2OH亲脂性更好的基团选择。此外,连有其他取代基的RCF2(R≠H)还会对临近官能团的性质产生影响,能够间接改善有机化合物的性质。因此,有效的引入二氟亚甲基在医药分子、农用化学品、材料分子的合成中显得非常重要[2](图1)。

图1含有CF2的生物活性分子
Fig. 1 CF2containing bioactive molecules
1.2 引入二氟亚甲基(CF2)的方法
近年来,构建含CF2分子的重要手段是二氟烷基自由基对烯烃的加成反应。根据催化体系的不同,可以分为金属催化与可见光氧化还原催化两类。
1.2.1金属催化的烯烃二氟烷基化反应
2014年,王细胜课题组报发展N甲基N苯基甲基丙烯酰胺的二氟烷基化反应[3]。他们使用的二氟烷基化试剂是PhSO2CF2I,催化剂是Pd2(dba)3,配体是XantPhos,碱是醋酸钾,于80 oC条件下反应24小时,能够以中等至优的收率合成含CF2的吲哚酮衍生物(图2)。

图2钯催化的烯烃二氟甲基化/芳基化反应
Fig. 2 Pdcatalyzed difluoromethylarylation of activated alkenes
同年,该小组使用FeCp2作为催化剂,实现了同样的反应。该反应相比之前的钯催化反应的条件更加简单、温和,同时避免了贵金属钯及配体的使用。

图3铁催化的烯烃二氟甲基化/芳基化反应
Fig. 3 Fecatalyzed difluoromethylarylation of activated alkenes
2015年,梁永民小组实现了条件温和,区域选择性好的1,6烯炔的二氟烷基化反应。他们以PhSO2CF2I作为二氟烷基化试剂,Pd(Pph3)2Cl2做催化剂,DPEPhos作为配体,Cs2CO3作为碱,制备一系列含CF2的四氢吡咯衍生物[5]。

图4钯催化的烯烃的二氟烷基化环化反应
Fig. 4 Pdcatalyzed difluoromethylation/cyclization of activated alkenes
2015年,张新刚小组发展了Pd催化芳香烯烃与含氟烷基卤化物Heck型反应[6]。该反应适用于全氟烷基溴化物、三氟甲基碘和二氟烷基溴化物,能够在温和条件下以良好的收率得到相应的氟烷基取代烯烃。

图5钯催化的烯烃的二氟烷基化反应
Fig. 5 Pdcatalyzed difluoromethylation of alkenes
1.2.2光催化烯烃的二氟烷基化反应
近年来,可见光催化已经发展为有机化学的重要研究领域[7],尤其是自由基类型的反应。可见光催化能够比传统催化方式更容易的产生自由基,相比高温等苛刻条件更易实现反应。因此借助光催化产生二氟烷基自由基,进而实现烯烃的二氟烷基化,正发展成为向分子中引入二氟烷基的重要方法。
2011年,Corey小组发展了光催化的溴/碘代二氟烷烃对烯烃的加成反应[8]。该反应能够通过分子间原子转移的方式有效地将二氟烷基与卤原子引入烯烃,条件温和,底物范围广泛,能够较容易地实现烯烃的溴代/二氟烷基双官能团化(图6)。

图6光催化的烯烃分子间原子转移自由基加成反应
Fig. 6 Intermolecular atom transfer radical addition to olefins mediated by photoredox catalysts

原文链接:http://www.51jrft.com/hxycl/yingyonghuaxue/66411.html