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异腈参与下有机硒化合物的合成反应研究

方毅  
【摘要】:硒是人体所需微量元素之一。有机硒化合物在有机合成、生物学、农药、材料学等多个方面有着广泛的应用。异腈因其独特的反应性,在含氮有机化合物的构建中得到了广泛的应用。近年来,异腈化学的快速发展给有机硒化合物的合成提供了新的思路,大大丰富了硒化学的反应类型,更加多样性的含氮有机硒化合物得以构建。同时,现代科学的可持续发展理念也给我们提出了更高的要求。为此,本论文重点研究了异腈参与下有机硒化合物的高效合成反应。第一部分中,我们发展了一种无金属条件下,通过异腈、硒粉、脒基化合物参与的串联环化反应,构建3-芳基-5-胺基-1,2,4-硒二唑衍生物的合成方法。该反应利用空气中的氧气作为氧化剂,无需额外的氧化剂。该策略具有条件温和,反应试剂简便易得、无需金属催化剂等优点。该方法可用于生物活性分子的修饰,提供了一种合成新型的具有潜在生物活性以及药物活性有机硒化合物的新方法。第二部分中,我们成功合成了一系列新的高活性烷基硒化试剂(硒代苯磺酸酯),发展了一种无金属条件下,异腈、硒代苯磺酸酯和水参与的多组分反应,高效构建了N-取代硒代氨基甲酸酯化合物,并表现出优秀的官能团耐受性。该反应具有条件温和、反应试剂简便易得、无需催化剂等优点。该反应机理表明经历了一个自由基反应过程。硒代苯磺酸酯作为一种高活性硒化试剂,也已经成功应用于异腈参与的其他有机硒化合物的简便合成中。第三部分中,我们通过芳基邻二异腈化合物与Se-烷基取代的硒代苯磺酸酯发生串联环化反应,以中等至优秀的收率获得了一系列N-(硒代碳酸酯)苯并咪唑酮衍生物,并表现出优秀的官能团耐受性。该反应一步实现了一个C-N键、一个C-Se键和两个C=O键的构建,具有条件温和、易于操作、无需催化剂等优点。此外,N-(硒代碳酸酯)苯并咪唑酮衍生物的合成有望为新型生物药物活性分子的开发提供新的研究对象。第四部分中,作为对硒代苯磺酸酯或硫代苯磺酸酯的拓展应用,我们创新地将其应用到与非活化溴代烷的交叉偶联反应中。通过镍催化的还原偶联反应来构建非对称烷基(芳基)硫醚(硒醚)化合物,乃属首次报道。该反应条件温和,底物范围广且具有优秀的化学选择性。此外,该策略能在使用更少量催化剂的情况下,成功进行放大量反应,使其在农业化学和制药工业以及材料科学的等领域有广阔的应用前景。详细的机理研究表明反应经历了 C-Br键的均裂自由基过程,并为动力学相关的镍催化剂还原过程提供了有力的证据。


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