基于呋喃氧鎓离子中间体的新型去芳构化反应研究

基于呋喃氧鎓离子中间体的新型去芳构化反应研究随着化石资源的不断消耗,利用可再生的生物质资源作为燃料和大宗化学品的原料已经得到科学家的广泛关注。在生物质转化过程中,呋喃类化合物是一种重要的生物质基平台分子。

由于其Dewar共振能较低,因此其较容易发生去芳构化转化作为四碳合成子应用于合成化学中。关于呋喃的去芳构化转化及其应用已经有大量的文献报道,然而发展新的绿色,高效的催化体系实现呋喃的去芳构化并用于合成具有潜在生物活性的杂环化合物仍值得化学家关注。

利用过渡金属催化的交叉偶联反应构建碳-碳键及碳-杂原子键在有机化学中具有非常重要的用途。Br?nsted酸作为一类易制备和存储的有机分子可作为酸催化剂催化有机转化,也可以作为配体应用于金属催化反应中。

基于以上基础本论文研究了利用过渡金属催化或Br?nsted酸催化的呋喃氧鎓离子参与的去芳构化转化并合成出了一系列含氮杂环及螺环化合物。主要内容包括以下五个部分:(1)铜催化的氧化环化反应构建多取代吡咯:我们以N-呋喃甲基-β-烯胺酮类化合物作为起始原料,在廉价氯化铜的催化下实现了呋喃的氧化去芳构化,构建了一系列a-氯代的吡咯。

该反应以氧气作为绿色氧化剂。此外,该反应所得到的a-氯代吡咯进一步衍生化可以得到a-乙烯基吡咯,再经过氧化环化反应可以得到多取代吲哚类化合物。

该反应条件温,具有广泛的底物适应性和原子经济性。(2)钯催化区域和立体选择性可调控的分子内呋喃芳基化反应构建螺环吲哚酮和呋喃并喹啉酮:我们以N-(2-溴苯基)-2-呋喃甲酰胺作为起始原料,在钯催化下可以区域和立体选择可

调控的发生呋喃的a-芳基化反应生成两种构型的螺环吲哚酮,该过程是通过芳

基钯对呋喃的Heck插入或亲电钯化机理进行。

通过改变反应条件可以发生呋喃的β-芳基化反应合成呋喃并喹啉酮,该过程是通过特戊酸促进的协同去质子化-金属化(CMD)进行。(3)钯催化的非对映选择性专一的分子内呋喃2,5-烷氧芳基化反应构建双螺环吲哚酮:基于钯催化的

分子内呋喃a-芳基化反应合成螺环吲哚酮的研究基础之上,我们设计呋喃侧链

的羟基对反应可能经历的烯丙基钯捕捉继而发生羟基进攻钯成键,最后经过还原消除可以实现呋喃的2,5-烷氧芳基化反应并非对映选择性专一地合成出了一系列双螺环吲哚酮。

(4)钯催化的呋喃芳基化/扩环串联反应非对映选择及对映选择构建双螺环吲哚酮:基于前面钯催化的呋喃a-芳基化反应形成烯丙基钯中间体的研究基础

之上,我们设计利用1,2-碳迁移对反应中间体烯丙基钯捕捉,发生后续的扩环串联反应非对映选择性和步骤经济性的生成含有两个立体中心的双螺环吲哚酮。后续的研究表明利用手性亚磷酰胺类配体可以较好的实现该反应的不对称转化。

(5)Br?nsted酸催化呋喃氧鎓离子参与的Pinacol重排反应研究:基于

Br?nsted酸催化的Pinacol重排,我们利用呋喃二醇作为反应底物,在催化量的Br?nsted酸作用下可以高效的合成出一系列螺环烯醇醚,该类化合物在天然产

物和药物分子中广泛存在。利用手性Br?nsted酸可以实现该反应的不对称转化。