N-烯基硝酮与炔烃构建九元氮杂环化合物的反应研究

作     者：覃小婷 

作者单位：广西师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：莫冬亮

授予年度：2023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：九元氮杂环 1-吡咯啉 硝酮 喹唑啉酮 [3+2]环加成/重排 

摘      要：九元氮杂环化合物是一类重要的中环化合物,广泛存在于生物活性分子、天然产物、药物和材料科学中。其在药物合成(如抗癌药、消炎药等)和功能材料等领域都有着广泛的应用。同时,九元氮杂环化合物也是有机合成反应中重要的合成砌块,是构建多种其它骨架新颖的氮杂环化合物及天然产物的重要中间体。本文主要探讨N-烯基-ɑ,β-不饱和硝酮与炔烃的[3+2]环加成/[3,3]重排反应构建九元氮杂环化合物以及多取代1-吡咯啉化合物。本文分两个部分进行研究:第一部分,发展了一种采用手性辅基诱导策略构建手性九元氮杂环化合物的方法。在银(Ⅰ)催化下N-烯基-α,β-不饱和硝酮与手性3-丙酰噁唑烷-2-酮发生[3+2]环加成/[3,3]重排反应,得到具有高非对映选择性的九元氮杂环化合物;然后再通过手性辅基的去除可获得具有高对映选择性的吡咯利嗪羧酸酯。该反应机制是通过使用手性噁唑烷-2-酮作为手性辅基来控制[3,3]重排的过渡态,从而得到具有高非对映选择性的手性九元氮杂环化合物。进一步研究表明:噁唑烷酮手性辅基不仅控制了[3,3]重排形成九元环的立体化学,对N-O键断裂形成多取代吡咯利嗪也有很大的影响。第二部分,开发了一种简单、高效地合成喹唑啉酮取代的1-吡咯啉化合物的策略。反应通过在炔烃上引入具有优势骨架的喹唑啉酮,然后与肉桂醛衍生的N-烯基-α,β-不饱和硝酮在Ni(OTf)催化下发生[3+2]环加成/[3,3]重排反应,从而构建喹唑啉酮取代的1-吡咯啉化合物。在该反应中,我们发现硝酮底物的结构不同,对生成产物的结构有较大的影响。当使用肉桂醛衍生的N-烯基-α,β-不饱和硝酮与2-炔基喹唑啉酮反应时,以高非对映选择性得到喹唑啉酮取代的1-吡咯啉化合物。当查尔酮衍生的N-烯基-α,β-不饱和硝酮与2-炔基喹唑啉酮反应时,以中等产率得到多取代吡咯利嗪化合物。通过硝酮位阻效应,可诱导出两类[3+2]环加成/[3,3]重排反应的机理。