本文關鍵詞： 吲哚 馬來酰亞胺 Michael加成 氧化Heck反應 胺化 鹵胺化 偶氮苯　出處：《東華大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：馬來酰亞胺類化合物作為有機合成中一種重要的小分子合成子,在天然產(chǎn)物、材料、生物醫(yī)藥等方面有著廣泛的應用。特別是吲哚馬來酰亞胺類化合物,由于其結構的新穎性,表現(xiàn)出廣泛的生物活性以及熒光性能。本文圍繞馬來酰亞胺類化合物進行反應活性的研究以及有關吲哚馬來酰亞胺類衍生物的合成研究。全文主要工作共分為六章:第1章:對吲哚吡咯咔唑烷酮類和吲哚馬來酰亞胺類等天然生物堿的發(fā)現(xiàn)、結構修飾和應用等進行了綜述。同時總結了文獻中報道的有關吲哚馬來酰亞胺類化合物的合成方法,以及我們課題組在這方面的工作進展。通過對馬來酰亞胺類化合物的結構分析可知其分子中存在不飽和的酰亞胺鍵和缺電子的碳碳雙鍵等基團,能發(fā)生Michael加成反應、Diles-Alder環(huán)加成反應等,在此基礎上,圍繞馬來酰亞胺類化合物進行Michael加成和氧化胺化等反應研究,以期構建吲哚馬來酰亞胺類衍生物,發(fā)現(xiàn)簡單、有效的合成方法。第2章:研究了Lewis酸催化馬來酰亞胺類化合物與吲哚、吡咯、芳烴等的Michael加成反應。通過條件優(yōu)化,篩選出了高效催化馬來酰亞胺類化合物與吲哚、吡咯等的Michael加成反應的Lewis酸催化劑,如ZnCl2、ZnBr2、AlCl3、BF3.Et2O等。制備了一系列3-(吲哚-3)-琥珀酰亞胺類化合物、3-(吡咯-2)-琥珀酰亞胺類化合物以及3-苯基琥珀酰亞胺類化合物等。通過X-單晶衍射分析確定了吲哚、吡咯與馬來酰亞胺加成時分別得到吲哚3位取代產(chǎn)物和吡咯2位取代產(chǎn)物。其中3-(吲哚-3)-琥珀酰亞胺類化合物的制備,適用范圍廣泛,產(chǎn)率在82%~95%之間,并成功的應用于單吲哚馬來酰亞胺與雙吲哚馬來酰亞胺的合成之中。該方法可用來制備對稱的以及非對稱的雙吲哚馬來酰亞胺類化合物,制備中所涉及的原料吲哚和馬來酰亞胺分子中NH結構的存在不影響反應的進行,不需要進一步的保護。第3章:研究了BF3.Et2O催化馬來酰亞胺類化合物與雜原子親核試劑的雜Michael加成反應(C-O、C-S、C-N等的構建)。有意思的是,通過研究發(fā)現(xiàn),由于參與反應雜原子的不同,與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生加成的方式也不同:其中,脂肪醇與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生1,2-氧雜Michael加成反應,馬來酰亞胺類化合物中酰亞胺鍵斷開,生成開環(huán)的富馬來酸酯類衍生物,產(chǎn)率在45%~92%之間;硫醇、氮唑、磺酰胺類化合物分別與馬來酰亞胺類化合物發(fā)生1,4-硫雜和1,4-氮雜michael加成反應,生成3-巰基取代的琥珀酰亞胺類化合物和3-胺基取代的琥珀酰亞胺類化合物,產(chǎn)率分別在77%~96%和34%~90%之間。其中,5-苯基四氮唑在bf3.et2o催化下與馬來酰亞胺類化合物進行氮雜michael加成的反應得到的產(chǎn)物發(fā)生了重排,我們通過x-單晶射線分析確定了重排產(chǎn)物的最終結構。第4章:研究了pd(ii)催化吲哚類化合物與馬來酰亞胺類化合物的氧化heck反應。通過對氧化heck反應機理的研究,我們發(fā)展了一種由吲哚類化合物和馬來酰亞胺類化合物為原料,經(jīng)由兩次連續(xù)性的氧化heck反應以及熱環(huán)合反應,制備一種結構新穎的5h-吲哚[3,2-a]吡咯[3,4-c]咔唑-6,8(7h,13h)-二酮類化合物的新方法,收率在55%~85%之間。而且,當吲哚2-位被取代時,利用氧化heck反應,與馬來酰亞胺類化合物能夠高效的合成相應的單吲哚馬來酰亞胺類化合物,收率在77%~88%之間。此外,利用氧化heck反應,還能夠高效的合成相應的雙吲哚馬來酰亞胺類化合物、以及二吡咯咔唑四酮類化合物等。pd(ii)催化的氧化heck反應為吲哚馬來酰亞胺類衍生物的結構修飾和改造提供了一種高效、實用的方法。第5章:研究了馬來酰亞胺類化合物的氧化胺化和氧化鹵胺化反應。發(fā)展了一種制備3-胺基馬來酰亞胺類化合物、3-芳基-4-胺基馬來酰亞胺類化合物等的簡潔、高效、實用的合成方法。采用0.2mol%cu(oac)2與0.2mol%ag2co3作為共同催化劑,氯苯作為反應溶劑,在120℃的環(huán)境下敞口加熱,收率在21%~95%之間。同時,討論了馬來酰亞胺類化合物在共同催化劑作用下氧化胺化的機理。此外,還發(fā)展了一種3-鹵取代-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的制備方法。包括3-氯-4-胺基馬來酰亞胺類化合物、3-溴-4-胺基馬來酰亞胺類化合物以及3-碘-4-胺基馬來酰亞胺類化合物。此方法合成路線短、操作簡單。其中3-氯-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的制備適用范圍廣,產(chǎn)率在62%~92%之間,為馬來酰亞胺類化合物的結構修飾和改造,提供了一種新穎的合成子。而3-溴-4-胺基馬來酰亞胺類化合物以及3-碘-4-胺基馬來酰亞胺類化合物的結構穩(wěn)定性差,實驗中發(fā)現(xiàn)底物的適用性低。第6章:第5章中,我們在研究有關芳胺類化合物與馬來酰亞胺類化合物的氧化胺化的反應時,發(fā)現(xiàn)該反應產(chǎn)率低,副反應較多。通過對副產(chǎn)物的分離以及深入研究,發(fā)展了一種芳胺類化合物自身氧化脫氫偶聯(lián)制備偶氮苯類化合物的方法。實驗中,采用2個當量的ag2co3作為氧化劑,2個當量的叔丁醇鉀作為添加劑,快速、高效的制備了一系列偶氮苯類化合物,收率在36%~92%之間,并對芳胺類化合物氧化脫氫偶聯(lián)的機理進行了探討。同時,通過找出芳胺類化合物自身氧化脫氫偶聯(lián)的原因,對芳胺與馬來酰亞胺類化合物氧化胺化的方法進行改進,即采用醋酸作為反應溶劑,二價銅鹽作為氧化劑,可以抑制芳胺的自身氧化脫氫偶聯(lián),得到3-芳胺基取代的馬來酰亞胺類化合物,擴展了馬來酰亞胺氧化胺化的底物適用范圍。全文中,我們共成功的合成了133個化合物,其中有69個化合物為新化合物,未見文獻報道。我們通過測定熔點、紅外光譜、核磁共振氫譜、核磁共振碳譜、低分辨質(zhì)譜、高分辨質(zhì)譜、X-射線單晶衍射等數(shù)據(jù)對合成的化合物進行了表征。
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【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O626
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本文編號：1483081