过氧化物作为甲基试剂的铜催化甲基化反应研究

作     者：鲍亚捷 

作者单位：中国科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪志勇

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：过氧化物 甲基化反应 铜催化 自由基历程 喹唑啉酮 甲基砜类化合物 

摘      要：甲基化反应在有机合成化学中是一类非常重要的化学反应。传统的甲基化反应主要采用一些亲电甲基化试剂,如硫酸二甲酯、碳酸二甲酯、碘甲烷、重氮甲烷等。但是这些方法有一些无法克服的缺陷,如试剂危险有毒,反应中需要使用强碱作为添加剂,得到的是单取代甲基和多取代甲基的混合产物。因此,发展在温和条件下反应、采用安全无毒试剂、高效且具有选择性地得到单取代甲基产物的方法是迫切需要的。过氧化物廉价易得、易于处理且环境友好。一直以来,过氧化物作为氧化剂在有机合成化学中被广泛使用。但近年来,科研工作者们发现过氧化物在一定温度下可均裂生成烷氧自由基,然后烷氧自由基可进一步裂解得到甲基自由基及相应的酮和醇副产物,即可以将过氧化物作为甲基化试剂应用于甲基化反应中。本论文主要是以过氧化物作为甲基化试剂并将其应用于合成喹唑啉酮和甲基砜类化合物,研究工作共分以下两部分。第一部分：铜催化甲基自由基化／C-H氨基化／氧化串联反应合成喹唑啉酮喹唑啉酮作为一类重要的氮杂环化合物,在医药活化分子、天然产物和功能材料中有广泛的分布。我们成功地发展了以邻氨基苯甲酰胺为起始原料,过氧二异丙苯(DCP)提供甲基源,在铜催化下一步实现甲基自由基化/C-H氨基化／氧化串联过程,合成了一系列喹唑啉酮化合物。该反应底物范围广且具有非常好的官能团兼容性。同时通过电子顺磁共振(EPR)实验进一步验证了过氧化物在一定温度下裂解并产生甲基自由基的事实。第二部分：水相铜催化甲基自由基化反应合成甲基砜类化合物磺酰肼由于其廉价易得并以稳定的固体形式存在,因此基于磺酰肼的合成方法学研究也越来越吸引着科研工作者们的兴趣,并在此方面取得了很大的进展。我们成功地发展了以过氧化氢叔丁基为甲基源,与磺酰肼合成一系列甲基砜类化合物的反应。该反应条件温和,具有较广泛的底物范围。同时以环境友好的水为溶剂,并能实现铜催化剂的催化循环,很好地符合了绿色化学及原子经济性的要求。扩大量实验能以较高产率得到目标产物进一步推广其在有机合成化学中的应用。