电化学下C-N成键构建杂环化合物的反应研究

作     者：文梓扬 

作者单位：湖北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨桂春;高梦

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：电化学合成 芳基腙 亚硝基芳烃 含氮杂环化合物 C-N偶联 

摘      要：含氮杂环是非常重要的一类有机化合物,各种含氮杂环结构广泛存在于生物活性天然产物、有机材料、农用化学品和药物中。高效、高选择性的构建含氮杂环化合物一直是现代有机合成核心的研究内容之一。近年来,电化学有机合成在构建含氮杂环化合物的应用中取得了令人瞩目的进展,引起了广泛的关注。基于电化学实现的新型环化反应构建杂环化合物是更为高效、更为绿色的合成手段。本论文首先介绍了有机电化学合成的基本原理,并详细综述了电化学合成含氮杂环化合物的研究进展。在此基础上,本论文以苯磺酰腙和亚硝基苯等简单易得的反应底物出发,利用电化学手段,发展出了一系列高效、绿色的分子间环加成反应。研究的主要内容如下:(1)电化学条件下,通过环化反应合成[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶。在配备有碳棒作为阳极,铂片作为阴极的一体池中,我们利用简单易得的芳基腙类化合物作为反应底物,在5 mA的电解条件下与贫电子吡啶类化合物发生分子间环化,构建C-N键,合成了一系列的三唑类化合物,产物收率在35%-61%。其中催化量的噻蒽作为间接氧化剂,引发该反应并实现催化循环。从有机合成方法学的角度看,电化学构建[1,2,4]三唑并[4,3-a]吡啶的方法有着重要研究意义和现实意义。(2)电化学条件下的亚硝基芳烃的环化以及仲胺/亚胺化反应。在恒流电解的条件下,我们利用易于制取的亚硝基芳烃和乙酰丙酮类化合物进行环化反应研究,在配备锌片作为阳极,碳棒作为阴极的一体池中,以CHCN/HO作为混合溶剂,0℃的条件下,发生电还原反应,合成了一系列仲胺和亚胺类化合物,产物收率在48%-98%。和传统方法相比,该反应条件温和,无需外加还原剂和过渡金属催化剂。总之,我们通过电化学实现的新型环化反应构建杂环化合物是更为高效、更为绿色的合成手段,避免了大量副产物产生的同时,还能从不需要预处理的简单底物出发,合成出传统方法难以完成的含氮杂环化合物。