可见光催化的饱和含氮杂环与吲哚的交叉脱氢偶联反应研究

作     者：张义帆 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐国强

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：交叉脱氢偶联反应 可见光催化 Br(?)nsted酸催化 饱和含氮杂环 

摘      要：交叉脱氢偶联反应(CDC)是在氧化剂的作用下,无需预官能团化即可实现两个底物的C-H键的断裂,从而构筑新的C-C键。因此,该反应具有无需预官能团化,反应步骤简单,原子经济性好等特点。尤其在21世纪绿色化学的发展要求下,CDC反应越来越受到世界各国的科学家的青睐。本论文主要讲述了通过可见光氧化还原催化的C-H键活化策略实现了饱和含氮杂环与吲哚之间的交叉脱氢偶联反应;此外,通过引入手性Br(?)nsted酸实现了饱和含氮杂环与吲哚的不对称交叉脱氢偶联反应。论文包括以下三个部分:第一章,首先对不同催化模式下的交叉脱氢偶联反应进行了简单的概括,主要可分为三大类:过渡金属催化、光催化以及电催化的交叉脱氢偶联反应。最后总结了目前交叉脱氢偶联反应的发展现状以及存在的问题。第二章,分别讲述两种不同途径合成的饱和环胺的研究现状,基于饱和含氮杂环和吲哚的天然产物重要性以及药用价值确定其研究意义。本论文利用课题组设计合成的有机光催化剂通过光氧化还原催化实现了含氮杂环与吲哚之间的交叉脱氢偶联反应,该反应条件温和,底物适用范围广。此外该论文进一步实现了TMSCN,吡咯,硝基甲烷,1-萘酚,3,5-二甲氧基苯酚和2-(三甲基硅氧基)呋喃与饱和含氮杂环的偶联反应,进一步拓宽该方法的应用范围,为饱和含氮杂环相关的药物分子的合成或修饰提供了良好的解决方案第三章,根据不同的催化模式把不对称交叉脱氢偶联反应进行分类并阐述其研究意义。通过对现有不对称催化方式的分析,本论文设计了一种结合光氧化还原催化和Br(?)nsted酸催化的含氮杂环与吲哚之间的不对称交叉脱氢偶联反应。该论文以2-(吡咯烷-1-基)吡啶和吲哚作为模板底物,通过有机光氧化还原催化和手性膦酸协同催化,目前以71%的产率和61%的ee值拿到了目标产物。该方法也为其它饱和含氮杂环的不对称官能团化提供了参考价值。