基于不饱和烃的二氢吡唑、中氮茚和3-苯乙烯基香豆素化合物的合成研究

【摘要】：不饱和烃类化合物(包括烯烃、炔烃和芳烃等)是煤化工和石油化工中的大宗重要产品,是国民经济的重要物质基础和我国可持续发展不可缺少的物质资源。从科学发展的角度来看,不饱和烃的功能化反应极大地推动了人类物质文明的进步,一直是新物质创造和科学研究的前沿与核心。到目前为止,与不饱和烃的物质转化相关课题已获得了9个诺贝尔化学奖,例如,“烯烃的复分解”获得了2005年的诺贝尔奖,该研究突出了在不饱和烃物质转化中“高效、原子经济性和环境友好”等因素的重要性与前沿性；2010年获得诺贝尔化学奖的“Heck反应” 已经成为合成多取代不饱和烃类的重要途径,被广泛应用于天然产物全合成及药物合成中。本论文主要研究了以不饱和烃类化合物为原料一步合成了二氢吡唑、中氮茚和3-苯乙烯基香豆素化合物。(1)吡唑在有机合成和药物化学领域中起着重要的作用,研究发现它具有抗肿瘤、免疫抑制、抗细菌、抗结核、消炎、抗糖尿病、抗抑郁和抗疟疾的作用。其中,三取代二氢吡唑衍生物作为具有发展前景的有机分子骨架已经得到了广泛的应用。由于二氢吡唑骨架在药物上的特殊性,发展从简单的、易得的原料直接合成二氢吡唑化合物是有机化学研究中热点。因此,本文发展了一种简单新颖的,使用叔丁醇钾(KTB)作为催化剂,从炔丙醇和肼合成二氢吡唑的方法。(2)在过去几十年中,用Pd, Ru, Rh, Cu, Ir等过渡金属催化剂定向催化活化杂环化合物的C-H键已经取得了很大的发展,化学家们已经意识到过渡金属催化剂在活化C-H键,构建C-C键上的优越性。但是,由于C(sp3)-H键的酸性较低,缺乏与金属轨道相互作用的相邻空低轨道或高占有轨道,因此,对于不活泼的C(sp3)-H键的研究相对较少,发展高效、绿色的方法活化C(sp3)-H键一直是非常有吸引力和挑战性的领域。据我们所知,目前还没有文献报道关于稀土金属催化活化C(sp3)-H键的反应。在此,我们发展了一种Sm(OTf)3催化活化2-烷基吡啶的C(sp3)-H键和炔丙醇反应生成中氮茚的方法。该方法具有产率高、原料易得、操作简单、副产物少的优点。(3)在构建C-C和C-杂原子上,脱羧偶联反应已经成为一个非常有效的策略。脱羧偶联反应为Heck型、氧化芳香化,、氧化还原交叉偶联和烯化反应提供了一种新的反应方式。由于烯酸的稳定性高,成本低,易得,而且副产物(CO2)的无毒性,因此,烯酸常被用作于脱羧交叉偶联反应构建C-C, C-N, C-S和C-P键中。从环境和经济的角度来看,使用廉价且稳定的烯酸做为原料发展有机合成,将会是相当有意义的。本文中,我们发展了一种高效、经济的钯催化肉桂酸和香豆素通过脱羧偶联反应合成3-苯乙烯基香豆素的路线。