基于N,N-二甲基烯胺酮的串联环化及自由基反应研究

作     者：周攀 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余富朝

授予年度：2018年

学科分类：07[理学] 070303[理学-有机化学] 0703[理学-化学] 

主      题：N,N-二甲基烯胺酮 环化反应 自由基反应 

摘      要：N,N-二甲基烯胺酮类化合物是烯胺酮家族中重要的成员之一,以其为底物参与的串联环化反应和自由基反应是有机合成中的研究热点。近年来,N,N-二甲基烯胺酮类化合物已经广泛应用于杂环骨架的构建、类天然产物的合成以及新药研发中,但是往往使用过渡态金属和贵金属催化,存在反应成本高、过渡态金属残留等问题。利用无过渡态金属参与的N,N-二甲基烯胺酮类化合物的串联环化反应,以构建杂环化合物的新方法尤为重要,与此同时,基于N,N-二甲基烯胺酮类化合物的自由基反应报道较为少见。本文从N,N-二甲基烯胺酮出发,通过环化反应研究喹啉、螺环氧化吲哚以及3-糠醛骨架的构建,以及通过自由基反应切断烯胺酮分子内C=C双键偶联膦酸酯,研究了β-膦酸酯类化合物的构建。论文主要包括以下两个方面的研究内容:1.N,N-二甲基烯胺酮参与的环化反应喹啉类化合物的合成:基于N,N-二甲基烯胺酮和邻胺基苯乙酮,在p-TSA的促进下,通过[4+2]的环化反应合成多取代喹啉衍生物。该方法通过温度和催化剂量的控制,选择性地合成N-芳基烯胺酮和喹啉类化合物(图1)。基于N,N-二甲基烯胺酮和吲哚醌在TMSCl的促进下通过[4+2]环化反应合成多取代喹啉类化合物,该方法以醇作为溶剂和反应物,三组分一步法合成多取代的喹啉酯化产物。此外,把底物N,N-二甲基烯胺酮替换为N-芳基烯胺酮时,路易斯酸Bi(CFSO)为催化剂,也可以高产率地获得多取代喹啉酯类化合物(图2)。氧化螺环吲哚类化合物的合成:以N,N-二甲基烯胺酮、胺类化合物和吲哚醌为底物,在TMSCl的促进下,通过双烯胺酮的中间体,四组分串联环化合成氧化螺环吲哚类化合物(图3)。基于N,N-二甲基烯胺酮、醋酸铵和吲哚醌,乙醇/水(v/v=1:4)为溶剂,在醋酸的促进下,通过[2+1+2+1]的四组分串联环化反应,绿色、高效地合成氧化螺环吲哚类化合物(图4)。3-糠醛类化合物的合成:基于N,N-二甲基烯胺酮,在氯化铜的促进下,单分子两组分通过[3+2]环化反应,高效简洁地制备3-糠醛类化合物。该方法具有原子经济性好和底物耐受范围较宽的优点(图5)。2.N,N-二甲基烯胺酮参与的自由基反应基于N,N-二甲基烯胺酮的自由基反应研究较少,而通过Mn(Ⅲ)切断C=C键的反应也是较为少见,我们研究了利用Mn(Ⅲ)切断N,N-二甲基烯胺酮的C=C键,再偶联亚磷酸二乙酯的自由基反应,合成了一系列的β-膦酸酯类化合。并且在此基础上通过设计的控制实验,对其反应机理进行深入的探讨和解释(图6)。