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中药在我国有着悠久的历史,然而随着社会的发展,传统的煎服方法正在被取而代之,人们试图从数量众多的中草药中提取活性有效成分,通过结构的修饰,改善原有天然产物的药理活性,减轻毒副作用,提高生物利用度,从而研发出更多的可用于临床的新药。通过此法人们已经研制出大量的新药,临床用药中约一半是以天然产物为先导化合物进一步研发而成。例如:紫杉醇、青蒿素等。 天然产物的修饰手法很多,对于小位阻取代基的引入较为简单,然而对于较大位阻的苯、芳(杂)环的引入较为困难。20世纪80年代兴起了一系列经典的偶联反应,如Stille、Negishi、Sonigashira、Miyaura-Suzuki、Heck等,成功的解决了大位阻取代基引入难得问题。然而,随着近些年“绿色化学”、“原子经济性”等概念逐渐被人们所重视,经典的偶联反应显示出其弊端,如反应步骤多、存在金属副产物等。近些年,新兴的C-H活化反应能够直接通过C-H键构建C-C键,无其他多余步骤,无环境有害物质生成。诸多优点使得C-H活化反应成为芳基偶联反应的热点。 噻唑类结构广泛的存在于中药活性成分中,如从中药拟南芥中提取的含噻唑结构的植物抗生素。并且相信随着科技的发展,大量的噻唑类中药活性成分会被分离得到。同时,在已有中药活性成分结构中引入噻唑环也可大大改善生物活性。因此,对于噻唑环的C-H活化反应研究就十分有意义。 针对噻唑类C-H活化反应现有的弊端,我们从经济、环保无污染、催化剂稳定、反应活性高、底物使用广泛等方面出发设计合成了七种不同结构和位阻的α-二亚胺钯催化剂C1-C7,并对其催化的芳基偶联反应进行了探究。 1.α-二亚胺钯配合物催化的C-H活化偶联反应研究 将取代芳胺和邻二酮类化合物通过酮胺缩合反应制备α-二亚胺配体,再将配体与氯化钯配位制得配合物C1-C7。将配合物用于催化噻唑类底物的芳基化反应,对各催化剂的活性进行了分析,实验表明,C1-C7对催化噻唑类底物的芳基化反应均有活性。其中C7活性最高,稳定性最高。对反应中所用的酸、碱、溶剂、温度、等进行了筛选,确定了最优反应条件:C7(0.2 mol%)、PivOH(30 mol%)、K2CO3(1.5 eq)、DMA中反应8 h。对催化剂耐受性进行了考察,催化剂C7最少用量为0.01 mol%。 2.论文中所有未报道的配合物均进行了核磁表征。合成了80多种偶联产物,均经1HNMR、13CNMR确定结构,其中配合物C5培养了单晶,检测并解析了它们的结构。 研究表明,含氮非磷钯配合物的稳定性和催化活性与配体的位阻密切相关,芳胺及骨架结构的大位阻可以使催化剂前体更加稳定,同时亦能明显提高催化活性。特别值得关注的是,在催化反应过程中,由于大体积位阻的存在,钯活性中心不容易被空气中的水汽和氧气失活,从而保证在低的催化剂用量下(如低至0.01 mol%Pd),仍能在无需氮气保护和无水溶剂的温和条件中,高效催化噻唑类杂环化合物与各种溴代芳烃的直接芳基化反应。 研究对含噻唑环的中药活性成分的的结构修饰具有较大的理论意义和实用价值,希望可以为新药研发做出贡献。