炔丙醇(酯)参与的串联反应研究

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本论文共分为两部分,分别对炔丙醇及炔丙醇醋酸酯衍生物参与的串联反应进行了系统的研究。第一部分:炔丙醇衍生物参与的串联环化反应的研究。有机化学中的一种重要的反应就是重排反应,反应前后的分子结构会发生巨大的变化。Meyer-Schuster重排反应就是其中的一类反应,其起始化合物中包含有一个炔基官能团和一个羟基官能团,在质子酸、路易斯酸以及过渡金属存在条件下,其化合物中的羟基官能团可以离去形成炔丙基碳正离子。在此过程当中炔丙基碳正离子又可以与联二烯碳正离子保持相互转化平衡,在催化剂存在下失去的羟基官能团可以作为亲核试剂进攻联二烯碳正离子,进而发生异构化得到稀酮类化合物。针对这一反应特点(炔丙基碳正离子与联二烯碳正离子保持相互转化平衡),我们对一系列的炔丙醇衍生物,包括1,4-丁炔二醇,2-炔基-1,5-二醇,4-氨基-2-炔基-1-醇,1,4-烯炔醇,1,5-烯炔醇类衍生物进行了系统的研究。1.我们发现在亲电试剂(I2, IBr和ICl)的参与下1,4-丁炔二醇,2-炔基-1,5-二醇和4-氨基-2-炔基-1-醇衍生物可以非常简单便捷和高产率的构建双卤代的二氢呋喃,二氢吡喃和二氢吡咯化合物。接下来,在碘的参与下,1,4-烯炔醇类化合物可以非常简单易得的构建二碘苯类化合物,我们对其耐受性进行了研究探讨。以上的反应发现,首先,亲电试剂与反应体系中微量的水产生了质子,这些微量的质子可以促使炔醇类化合物失去羟基官能团,形成炔丙基碳正离子。形成的炔丙基碳正离子与联二烯碳正离子保持相互转化平衡,因为反应体系中产生的I-, Br-,Cl-离子的亲核能力比水要强,所以I-, Br-, Cl-代替水去进攻联二烯碳正离子进而形成了卤代的联二烯,在亲电试剂I+的促使下,分子内的羟基,氨基,双键等官能团去进攻活化的联二烯进而环化得到一系列的双卤代化合物。2.我们就1,5-烯炔醇类化合物进行了研究,发现在AgSbF6存在条件下,我们可以高选择性的合成累积二烯醇类二氢呋喃,吡咯化合物以及1,3-二烯二氢呋喃,二氢吡咯化合物。当在1mo1%的TfOH存在下,我们可以选择性的得到杂环累积二烯类二氢呋喃,吡咯化合物。当化合物2-烯基-1-(1,6-烯炔)环己醇被作为研究对象时,在5 mol%HSbF6作为催化剂条件下,一种五并五并五并六杂,螺,多环骨架化合物被构建成功。以上反应的关键步是未被活化的烯烃作为亲核试剂进攻联二烯碳正离子,进而形成了碳-碳键。针对炔丙醇衍生物的研究,我们发现和发展了一系列新颖的、简单有效的方法构建苯环、杂环及螺环骨架化合物,为天然产物以及人工合成药物的合成提供了新的合成路线。第二部分:炔丙醇醋酸酯衍生物参与的串联反应研究。第六周期的后过渡金属元素金、铂,在其高价态时,中心金属离子具有空的d-轨道,可以与富电子给予体进行配位,表现为过渡金属的一般特性,同时包含有特殊的Lewis酸性。金、铂所具有的这种特性表现为对炔基官能团的强亲和性,即在多个富电子受体存在下优先对碳碳三键的进行配位,配位方式以单配位为主。在对炔基的配位过程中,炔上的π电子向金、铂高价态金属离子空的d-轨道偏移,进而发生极化,促使引发一系列的互变异构,产生多种的活性中间体。这些中间体通过捕获亲核试剂或者分子内的骨架迁移来实现分子的去极化。针对这一反应特点(金、铂中间体通过捕获外加亲核试剂和分子内的骨架迁移来实现分子的去极化),我们对炔丙醇醋酸酯衍生物,包括炔基环氧醋酸酯衍生物,1,6-烯炔醇醋酸酯衍生物进行了系统的探讨。1.我们发现炔基环氧醋酸酯可以通过简单的金催化剂来活化炔基,诱发分子内环氧官能团的亲核进攻,同时利用捕获分子间亲核试剂-H2O,来实现中间体去极化,这表现为金催化剂的过渡金属的性质。中间体呋喃醇可以在金催化剂的存在下,失去羟基官能团,进而发生分子内的付-克反应,来一步构建呋喃二聚衍生物,这印证了金催化剂的Lewis酸性质。针对之一反应现象,我们在反应体系中加入呋喃,甲基呋喃,吲哚,吡咯等来进一步捕获呋喃醇失去羟基之后的碳正离子中间体,从而实现了分子间的付-克反应,一步构建了多取代的呋喃衍生物。2.我们发现1,6-烯炔醇醋酸酯衍生物,在简单的铂催化剂存在条件下,发生不同寻常的1,2-OAc迁移,形成了铂卡宾中间体,在α-氧原子促使下,发生1,2-H到铂卡宾的迁移,形成烯丙基氧翁离子中间体,促使了烯丙基碳正离子的进一步迁移,最后被铂负离子捕获来实现分子的去极化。在这一反应中不同的化合物可以发生不同的反应,我们在研究中也对这种选择性进行了阐述。我们首次报道了这一新颖的三迁移反应,为进一步了解铂催化剂的性质提供了新的素材。
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