發(fā)布時(shí)間：2019-09-07 07:09

【摘要】：菲啶化合物是很多天然生物堿和醫(yī)藥分子的核心結(jié)構(gòu),例如:三球啶,白屈菜赤堿等。近年來,如何在溫和的條件下高效地合成具有各種取代基的菲啶化合物,引起了越來越多的科學(xué)家關(guān)注。在一些酸性或中性溶液中,非金屬催化的合成菲啶方法已經(jīng)被報(bào)道。所以,研究非金屬催化如何生成菲啶化合物是一項(xiàng)十分有價(jià)值的且有深遠(yuǎn)意義的課題。本文運(yùn)用密度泛函理論中的B3LYP方法對2-乙�；�(lián)苯在酸性溶劑中氮化作用和四氟硼酸2-芳基苯基重氮鹽與乙腈耦合作用生成菲啶的機(jī)理分別進(jìn)行了詳細(xì)的研究和討論。結(jié)果如下:1)2-乙�；�(lián)苯在酸性溶劑中氮化作用生成菲啶的理論機(jī)理我們采用B3LYP方法,所有原子采用6-311G(d)基組,PCM溶劑化模型,對在四氫呋喃溶液中,強(qiáng)酸(三氟乙酸TFA)催化的2-乙�；�-4’-R-聯(lián)苯(1~a,R=CH_3;1~b,R=OMe;1~c,R=t-Bu;1~d,R=Cl;1~e,R=OH)與疊氮基三甲基硅烷(TMSN_3)氮化作用合成菲啶的機(jī)理進(jìn)行了理論研究。經(jīng)計(jì)算,TMSN_3和HN_3都可以與質(zhì)子化的反應(yīng)物2-乙�；�-4’-R-聯(lián)苯(1~(x )H~+)反應(yīng),通過脫TMSOH和H_2O形成關(guān)鍵中間體C~(x+),C~(x+)通過路徑I和路徑II生成質(zhì)子化的菲啶類化合物2~(x )H~+和3~(x )H~+。由于1~(x )H~+中-OH被-N_3取代反應(yīng)生成C~(x+)中間體過程中需要克服的勢壘在整個(gè)反應(yīng)過程中是最高的,該步反應(yīng)被確定為整個(gè)體系控制反應(yīng)物消耗速率的速控步。理論計(jì)算的結(jié)果也表明,TMSN_3作為氮源優(yōu)于HN_3。路徑I和路徑II的第一步反應(yīng),C~(x+)轉(zhuǎn)化為D~(x+)和C~(x+)轉(zhuǎn)化為E~(x+)的過渡態(tài)TS3和TS6分別位于兩條反應(yīng)路徑的最高點(diǎn)。由于質(zhì)子化的菲啶類化合物最終產(chǎn)物2~(x )H~+和3~(x )H~+在反應(yīng)體系中的極高穩(wěn)定性,2~(x )H~+和3~(x )H~+通過逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化成C~(x+)需克服勢壘約120kcal/mol,意味著實(shí)驗(yàn)條件下逆反應(yīng)實(shí)際上不能進(jìn)行。因此,C~(x+)轉(zhuǎn)化為質(zhì)子化的菲啶類化合物2~(x )H~+和3~(x )H~+的比例,實(shí)際上由相互競爭的C~(x+)轉(zhuǎn)化為D~(x+)和C~(x+)轉(zhuǎn)化為E~(x+)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分支比控制,即2~(x )H~+:3~(x )H~+?k:k’。這個(gè)理論推斷的結(jié)果與Conghui Tang等人的實(shí)驗(yàn)相吻合。理論計(jì)算的結(jié)果顯示,不同的4’-位取代基(1~a,R=CH_3;1 ~b,R=OMe;1~c,R=t-Bu;1~d,R=Cl;1~e,R=OH)對各步反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響較小。2)四氟硼酸2-芳基苯基重氮鹽與乙腈耦合作用生成菲啶的理論機(jī)理我們采用B3LYP方法,所有原子采用6-311G(d,p)基組,SMD溶劑化模型,對乙腈與四氟硼酸2-芳基苯基重氮鹽反應(yīng),生成菲啶類產(chǎn)物的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的理論計(jì)算。四氟硼酸2-芳基苯基重氮鹽陽離子1通過SN1反應(yīng)脫除N_2生成關(guān)鍵的中間體a。當(dāng)體系不存在水時(shí),中間體a,克服勢壘26.8kcal/mol,直接通過分子內(nèi)的親電環(huán)合反應(yīng)生成具有菲啶母環(huán)結(jié)構(gòu)的3H~+。當(dāng)體系中存在水時(shí),中間體a首先與水發(fā)生加成反應(yīng)生成中間體b,b發(fā)生H-遷移生成中間體2H~+,2H~+的兩種構(gòu)象(2H~+和2’H~+)最終可以轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物3H~+。理論計(jì)算結(jié)果表明,無水條件下生成3的機(jī)理需要的活化能較低,而有水條件下生成2H~+和2’H~+或進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成3H~+都需要較高的活化能,因此有水條件下反應(yīng)需要在更為劇烈的條件下進(jìn)行。該理論推斷與Mani Ramanathan等人的實(shí)驗(yàn)中,封閉反應(yīng)體系采用120℃,而在敞開的空氣環(huán)境中反應(yīng)溫度為135℃或170℃,是一致的。敞開的空氣環(huán)境中,產(chǎn)物2和產(chǎn)物3的比例,應(yīng)該會(huì)受到吸收空氣中水分的量的影響。額外在反應(yīng)體系中加入過量的水,生成產(chǎn)物2的量可能增加。
【圖文】：

-2 菲啶母環(huán)化合物進(jìn)行氧化，還原或取代生成 6-取代菲啶衍生物芳基氟化物與有機(jī)腈反應(yīng)制備菲啶，格式試劑與有機(jī)體系中的氰基發(fā)生加成反應(yīng)，隨后發(fā)物。因此，在 2002 年，，Morten Lyse′n 與他的合作伙伴2-（2-氟苯基）苯甲腈與格式試劑反應(yīng)生產(chǎn)亞胺中間體，6-取代菲啶類化合物。他們首先用 Cu（I）格式試劑與

圖 1-3 丁基鋰誘導(dǎo)芳基氟化物反應(yīng)生成菲啶絡(luò)合物催化環(huán)化反應(yīng)制備菲啶金屬絡(luò)合物催化活化苯環(huán) C-H 鍵構(gòu)建 C C 鍵和 C-X（雜鍵）的高效有機(jī)化學(xué)重要的合成工具。尤其 Pd 絡(luò)合物催化活化 C H 鍵 /C-C 鍵
【學(xué)位授予單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O626

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 肖會(huì)君;博落回化學(xué)成分及其生物活性研究[D];天津醫(yī)科大學(xué);2013年

本文編號：2532864