【摘要】：氮雜環(huán)卡賓(N-Heterocyclic Carbene,NHC)催化劑最早發(fā)現(xiàn)于1943年,Ugai課題組利用硫胺素(一種氮雜卡賓催化劑)催化實現(xiàn)安息香縮合反應的研究中。15年后,Breslow對硫胺素催化的安息香縮合的反應機理進行了研究發(fā)現(xiàn),硫胺素能夠通過去質(zhì)子化形成了卡賓并有效的催化了反應的進行,由此提出了著名Breslow中間體。從那時起相繼有多種不同類型的NHC催化的反應被發(fā)現(xiàn)報道出來,NHC催化劑的優(yōu)勢也開始展現(xiàn)在世人面前。截止到目前為止,NHC通常能夠活化有機合成中來源最為廣泛的羰基類化合物,依靠活化位點的不同,NHC催化活化的模式主要分為以下四個方面:(1)羰基碳原子的活化;(2)羰基α-位的活化;(3)羰基β-位的活化;(4)羰基γ-位的活化。在世界最暢銷的200種小分子藥物接近80%的藥物都至少含有一個苯環(huán)。苯環(huán)以及多取代苯類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、生物活性分子以及聚合物材料中。我們成功實現(xiàn)了一種有效的基于NHC催化活化模式的多取代苯類化合物的合成方法,區(qū)別于傳統(tǒng)的對苯環(huán)進行多取代的方法,我們的方法是通過NHC催化實現(xiàn)[3+3]環(huán)加成反應直接構(gòu)建苯環(huán),合成步驟簡單高效,我們也期待這種方法能夠被廣泛的應用在藥物和功能性材料的工業(yè)化生產(chǎn)中。在NHC催化反應中,烯醛γ-位的活化機理依舊不太清晰,我們通過一個能夠在氧化條件下實現(xiàn)NHC催化的烯醛γ-位與亞胺加成反應為模型反應,詳細研究了各個反應物的動力學效應,確定了反應通道上的決速步以及質(zhì)子轉(zhuǎn)移規(guī)律。同時也對模型反應得到的具有高光學純度的新型手性環(huán)狀環(huán)酰胺類化合物抗植物真/細菌活性進行了初步測試。具體研究結(jié)果如下:1、成功實現(xiàn)了基于NHC催化的烯醛γ-位多次活化模式,并用于多取代苯類化合物的快速高效簡潔合成,此反應活化模式能夠?qū)崿F(xiàn)較為良好的區(qū)域選擇性控制,對底物適應性較好,具有較強的應用前景;2、成功尋找到一個適用于NHC催化的烯醛γ-位活化模式反應機理研究的模型反應,對模型反應的研究發(fā)現(xiàn),沒有外源性堿存在時烯醛和環(huán)狀磺酰亞胺依舊能夠有效的發(fā)生反應,為合理簡化研究復雜度提供了基礎(chǔ)。同時模型反應具有較好的底物適應性,同時有良好的收率和優(yōu)良的立體選擇性控制,實現(xiàn)了一類新型手性環(huán)狀磺酰胺類化合物的合成;3、在進行NHC催化的烯醛γ-位活化模式反應機理的研究中,我們通過1H NMR原位研究的方法,實現(xiàn)了對反應過程中各個組分動力學方程和反應級數(shù)的確定,最終確定烯醛反應級數(shù)為1.6級,NHC催化劑反應級數(shù)為0.6級,低濃度時亞胺的反應級數(shù)為0級,高濃度亞胺會和催化劑結(jié)合從而抑制催化反應的發(fā)生,氧化劑反應級數(shù)為0級。最后通過對烯醛γ-位進行氘代同位素標記和同位素動力學效應的研究確定了反應中的決速步為烯醛和NHC結(jié)合生成Breslow中間體的步驟,同時也確定了烯醛γ-位的去質(zhì)子化過程是可逆的。4、對合成的新型手性環(huán)狀磺酰胺類化合物的農(nóng)用抗植物真/細菌活性進行了初步的測試。測試發(fā)現(xiàn),此類化合物對于小麥赤霉病菌、蘋果腐爛病菌、辣椒枯萎病菌的抑制遠遠低于對照藥劑粉唑醇。同時也對抗水稻白葉枯病菌的活性進行了測試,結(jié)果發(fā)現(xiàn)此類化合物對水稻白葉枯病菌有一定的抑制效果,其中一個化合物4-3n(73.7%,200μg/mL)的抑制效果與對照藥劑葉枯唑(72.0%,200μg/m L)相當。
【圖文】：

圖 2-1 NHC催化的benzoin縮合反應機理Fig. 2-1 Mechanism of NHC-catalyzed benzoin reactionNHC通常用于有機合成中最為常見的羰基類化合化模式，NHC能夠?qū)崿F(xiàn)下列四個類型的催化反應基 -位的活化；③羰基 -位的活化；④羰基 -位

圖2-2高立體選擇性的芳香醛benzoin反應Fig. 2-2 highly enantioselective aromatic benzoin condensation催化的Stetter反應
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O626

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1 蔣錫夔;;卡賓的化學[J];化學通報;1962年07期

2 蔣錫夔;;卡賓化學的進展及某些問題[J];科學通報;1965年08期

3 張必良;;卡賓化學分支——高張力環(huán)卡賓的進展[J];化學通報;1987年11期

4 馬艷鳳,馬楠,孟繁友;關(guān)于卡賓的研究[J];松遼學刊(自然科學版);1997年03期

5 孫小宇;吳R，

本文編號：2524831