过渡金属与碘化物催化c--h活化构建硫醚类与砜类化合物.pdf

摘要呻味类含硫化合物存在于许多生物活性分子内，许多磺化呻味化合物具有抗 癌、抗病毒、抗氧化等活性已被国内外先驱所报道。毫无疑问，开发一些一些有 效的、实用的方法去合成一些含硫弓I味化合物吸引了许多化学家们的注意。特别 是2-位或3-位的取代。引噪。在过去的十年内，科学家们开发了许多好的方法去 制备3-位呷味化合物，可惜的是并没有很好地去解决2-位弓|味化合物和3-位。引 味化合物的一些区域选择性的问题。换而言之，开发一些可以控制区域选择性的 方法已经变得日益重要。近年来，许多先驱们已经在呷味衍生物上做了许多C-H 活化的工作，可遗憾的是，没有很好的找到合适的方法去指导合成2-位或3-位 的区域选择性去指导合成。引噪的一些派生物。对于现在这种情况，我们也想立刻 去研究这一领域，及时地去填补这一科学研究上的不足。铜元素催化已经被发展地多姿多彩，因为铜元素具有转移单个或者两个电子当 量的能力，这种能力来源于铜元素的价态变化，铜拥有零价铜，一价铜，二价铜 和三价铜这些价态。因此，铜元素拥有结合路易斯酸或者配位”做的能力去结 合不同的基团，可以是一类很好的多渡金属催化剂。铁元素被运用于许多催化反应，因为铁元素非常廉价，并且基本无毒，在自然 界中的储量非常大的优势。许多文献都报道了铁催化剂拥有负二价到正二价的五 种价态，使得铁元素得到催化循环反应的能力，我们在本实验中得到了验证。与 铁元素性质相似的锲元素也类似地拥有负一价到正四价这六种价态，多了很多金 属结合模式，锲元素很有可能成为把元素的姊妹催化而被科学界广泛地开发。这 些已经被许多科学文献所证实，并且在本论文中得到验证。近些年，自由基反应同样被很好的发展起来，本文也有自由基反应方面的实验 和研究讨论，在很大程度上解决了。引咻在C-S键形成上的自由基反应的及难题。为今后的自由基反应的发展提供了有力的证据。关键词：呻噪化合物，C-S偶联，C-H活化，过渡金属催化，自由基反应。AbstractIndo ly l t hio et her g r o ups ar e k ey st r uc t ur al unit s f o und in var io u s bio lo g ic al ac t ive c o mpo unds,r ec ent ly,many sulfeny lindo les w er e r epo r t ed po ssess ac t ivit ies o f ant ic anc er,ant ivir al,ant io xidant.Undo ubt edly,develo ping numer o us pr ac t ic al met ho ds t o sy nt hesis in do ly l t hio et her have at t r ac t ed inc r easing at t ent io n f r o m sy nt het ic c hemist s.Par t ic ular ly,t he C2-and C3-subst it ut ed o f indo le.Fo r t he past dec ade,alt ho ug h many usef ul met ho ds had been used t o sulfen y lat io n at t he C3-po sit io n o f indo le,t hat in dir ec t ly addr ess t hese pr o blems o f r eg io selec t ivit y c hemist r y,o n t he o t her hand,explo r in g mo r e and mo r e met ho ds t o sy nt hesis sulf eny lin do les bec o me mo r e ser io us ever y day.In r ec ent y ear s,majo r advanc es have been ac hieved in t he C-H bo nd func t io nalizat io n o f indo les,un fo r t un at ely,t he r eg io selec t ive fo r mat io n o f C-S bo nds at t he C2 and/o r C3 sit es o f indo les has no t been explo r ed muc h.Fo r t his pur po se,w e w ant ed t o invest ig at e t he ar ea immediat ely.The use o f c o pper salt c at aly st s has been sho w n t o be suc c essf ul,bec ause c o pper po ssesses t he abilit y t o alt er sing le-and do uble-elec t r o n q uant it ies t hr o ug h t r ansf o r mat io n o f it s fo u r o xidat io n st at es:Cu,Cu1,Cu11,and Cun,.Ther ef o r e,c o pper c at aly st s po ssess t he abilit y t o asso c iat e differ ent func t io n al g r o ups t hr o ug h Lew is ac id int er ac t io ns o r p c o o r dinat io n.Wit h it s inexpensive,lo w t o xic it y and abundanc e in nat ur e,ir o n-c at aly st s have g ained inc r easing int er est in c at aly st c hemist r y,so me pio neer in g w o r k s t o pr o ve ir o n-c at aly st s po ssess Fe_2,Fe_1,Fe0,Fe1 and Fe2 five o xidant st at es t o g et t he c apac it y o f c at aly ze c ir c u lar r eac t io ns,w er e explo it ed in sy nt het ic st udies.The c har ac t er lik es ir o n,nic k el po ssess Ni-1,Ni,Ni1,Ni2,Ni3 and Ni4 six o xidant st at es and var io us c o o r dinat io n mo des,nic k el seem has t he po t ent ial t o be a y o ung er sibling o f palladium t o been used in t r ansit io n met al c at aly sis,t ho se has been pr o ven by many sc ient ific exper iment s.In r ec ent y ear s,r adic al r eac t io n so lut io n is w ell develo ped,t he paper also disc uss exper iment s and r esear c h disc ussio n o f f r ee r adic al r eac t io ns,t o a lar g e ext ent so lved iit he pr o blems o f indo les r adic al r eac t io n at t he C-S bo nd fo r mat io n.In o r der t o t he f ut ur e develo pment o f t he r adic al r eac t io n pr o vides st r o ng evidenc e.Keywords:Indoles,C-S coupling,C-H functionalization,transition metal catalysis,ridical reaction.ill目录摘要.Abst r ac t.Ir v第一直结论 11.1引言.1L 2过渡金属催化和非金属催化合成碳-硫键的研究进展.31.3参考文献.17第二章铜盛催化构建3-位取代哼|喙派生物.202.1研究背景.202.2铜盐催化构建3-位碉类吧跺派生物.272.3实验部分.332.4铜盐催化构建2.3-位硫酸阻噪派生物.412.5实验部分.452.6参考文献.59第三章镇盐和铁盐催化构建弓咻二琉醒和单硫醒派生物.603.1研究背景.603.2银盐催化构建3-位口引噪二硫隧派生物.693.3实验部分.733.4铁盐催化构建3-位口引噪单硫酸派生物.793.5实验部分.833.6参考文献.89第四章非金属碘化物催化构建2-位取代引喙派生物.914.1研究背景.914.2非金属碘化物催化构建2-位飒类引噪派生物.1044.3实验部分.1094.4参考文献.116箓石春结论与附国 119W 录 121甜 谀 169攻读硕士期间主要的研究成果：.170第一章绪论1.1引言近年来，随着化合物器定手段的不断发展，人们发现，碳-硫键是许多药物分 子和生物活性分子骨架的关键结构而广泛地存在于自然药物和人工合成的药物 之中。在市售的药物中，碳-硫键都是这些药物不可或缺的一部分，例如：抗高 血压药物-卡托普利、抗菌药物-磺胺甲恶嗖、抗精神病药物-盐酸氯丙嗪和镇静剂-吗啡。因此，利用过渡金属与非金属合成碳-硫键的研究呈现出蓬勃发展的趋势，利用这些新方法，我们可以得到一些更加有潜力的生物活性分子和药物分子。卡托普利-抗高血压药物 磺胺甲恶哇-抗菌药物盐酸氯丙嗪-抗精神病药物 吗啡-镇静剂过渡金属与非金属催化的碳-氢键的活化研究成为近年来最热门的化学研究方 向之一，它能很好的被用于合成碳-硫、碳-氮、碳-碳等化学键，碳-氢活化拥有 非常高的研究价值，因为它拥有非常好的原子经济性，也基本不会产生污染环境 或对人体危害的副产物，是最为清洁的反应之一，也非常受科学界推崇。在众多药物分子和生物活性分子骨架中，呻噪派生物是非常有价值生物活性分 子，它广泛地存在于自然界中，很早人们就发现许多呻噪派生物具有抗癌、抗菌、抗炎等生物活性。因此，利用新的方法来合成或修饰呻噪环成为近年一大热门研 究话题。K1O 3 N-Y181C J50Ant i-H IVNo vle c o mpo und Ant i-c anc erSR 3 3 805Ca24 c hannel blo c k er本文针对这一研究现状，提出了基本的研究思路，我们利用廉价的过渡金属（包 括铁、锲、铜类）与硬化物催化C-H活化构建硫醍类与碉类化合物，这些反应 都是很有价值的，因为我们的反应原料简单易得，催化剂廉价，反应操作简单，产率好。产物的药用潜力我们也寻找到了一些具有生物活性的分子来参考，证实 了我们的反应确实有很好的潜在的药用潜力。随着近代化工科技的发展，许多合成方法都展现了很好的合成能力而被广泛地 运用于药物与化工产品的合成，人们会睿智地选择绿色、环保、廉价的合成方法 去合成所需要的化合物，所以，研究廉价、环保的有机合成催化剂成为化学研究 2界的重中之重。廉价金属和非金属催化剂不断地被研究出有机合成新成果，这些 方法可以避免使用昂贵的金属催化剂，节约了合成成本，更不会产生许多毒性有 机副产物，符合今年来全球提倡的绿色化学这一主题。1.2过渡金属催化和非金属催化合成碳-硫键的研究进展许多科学研究对碳-硫键的合成做出了巨大的贡献，碳-氢键的活化与脱竣反应 合成碳-硫键更是为化学界添上浓墨重彩的一笔。过渡金属催化合成碳-硫键已经 逐渐地被化学界所重视，其中铝、轮、铜、钉以及铁等金属都被开发用于合成碳-硫键，并得到了很好的研究效果。与此同时，非金属催化剂作为一种绿色、环 保的催化剂被用于许多有机合成反应中，被用于合成碳-氮，碳-氧，及碳-硫键。过渡金属催化和非金属催化两种催化体系已经被发展起来，下面介绍两种催化体 系最近几年在碳-硫键合成方面科研成果。1.2 1 铝盐的催化体系2010年，Tak ay uk i Do i小组报道了正催化分子内碳-硫偶联合成2-取代的苯并 嘎哇，该反应非常高效而且速率很快，底物适应性非常好，在合成2-取代的苯并 嘎哇派生物方面得到了非常好的效果(Sc heme 1.1)0H Pd-c at aly st(10 mo l%)r4Vnyr，“(5一%)R_vyR.S Bu4NBr(2 eq uiv)SDMSO-NMP(1:1,0.05M)100-120,2-12 hScheme 1.1次年，Ro ber t A.Baley小组报道了利用铝作催化剂，二氧化镒作添加剂，建 立了把/镒催化体系成功地合成了一系列取代的2-氨基取代的苯并嘎哇，相比 Tak ay uk i Do i小组的科研成果，Ro ber t A.Bat ey小组在添加剂、溶剂以及温度方 面都进行了优化，并且提出了可能的机理(Sc h emel.2)。NR1R2 Pd(PPh3)(3 mo l%)S MnO2(10mo l%)R lXs-NRiR2H CH3CN,O2,803Scheme 1.2在把催化分子内的碳-硫键的合成研究中，我们课题组网首次报道了一种把催化分子内碳-硫成键简洁、高效合成糖基苯并嘎嗖的方法，合成的产物具有潜在 的抗肿瘤的活性和作为分子细胞成像的荧光探针的功能。该方法很好地将把催化 碳-硫成键和糖基导向联系起来，并且提出了可能的机理(Sc heme 1.3)。Pd(CO D)CI2(10mo l%)Bu4NBr(2 eq uiv),O2PivO-DMS0.100,12h卜。一 h,B 六。-HScheme 1.3Bhisma K.Pat e小组在2011年提出了利用纪或铜选择性地去合成分子内碳-硫键，这两种简单有效的方法为我们提供了把和铜催化方式不同的思路，也为我 们提供了更好的方法去合成碳硫键(Sc h eme】/)。4Cui(5 mo l%),K2c O 3DMSO,85,20 hScheme 1.4Anlo n c h ic k小组报道了利用把催化两次碳-氢键的活化并用利用分子内的亚 碉进行导向合成2-联苯嘎吩化合物，该方法高效，原料简单，非常具有运用前景。该小组也提出了可能的反应机理(Sc heme 1.5)。PdCI2(15mo l%)Ag O Ac(2 eq uiv)p-f luo r o io do benzeneAc O H,110Scheme 1.5Jian g s小组报道了利用过硫酸钾作为硫源试剂通过把催化合成C-S键，很好的 将有机物与无机盐成功结合起来，该方法十分新颖，有潜在的价值。该组也提出了可能的合成机理(Sc heme 1.6)。Scheme 1.652009年，liu课题组报道了通过祀催化脱拨基形成碳-硫键，而且提出了进一 步合成2-取代苯并嘎嗖的应用，具有非常好的应用价值，也给出了相应的机理(Sc heme 1.7)0Scheme 1.7Vy M.Do ng小组报道了把催化用酰氯进行球一键的合成，并研究了许多导向基 团对反应的影响，对导向研究碳-硫键的形成做出很大的贡献(Sc heme L8)。K2CO3,1,4-dioxane 4A MS.120C,6 h6Buc hw ald四小组展示了利用把催化偶联三氟甲基硫化物和杂环进行碳一氢键活 化，该方法简单高效，没有过多添加剂，溶剂乙酸也参与了反应的历程，并且提 出了反应机理(Sc heme 1.9)。Scheme 1.91.2 2 铜盐的催化体系2009年，O g at a【期小组首先提出了铜催化碳-氢活化苯并恶嗖和二硫酸类或硫醇 类化合物的碳-硫键的偶联，获得了很好的效果(Sc heme 110)。CuBr/2,2-bipy/Ar SSAr Cs2c O/DMFo r-RSH O2,4A MS80,2 hScheme 1.102010年，Sr o g M5小组报道了利用铜催化分子内形成碳-硫键的研究成果，该方 法十分新颖高效，并且有很好的基团耐受性，应用范围也很广，反应机理也有科 学的研究(Sc heme7Scheme 1.11Ch en g s小组报道了铜催化下，苯环上的碳-氢活化与二硫醛类化合物进行偶 联，该反应利用金属铜成功苯环上的氢直接活化，非常有意义，有很好的指导进 一步研究工作的意义(Sc heme 1.12)。/=尸 Cui(20 mo l%)/=尸 MF i2oo-九(O Me)n(O Me)nAr-Cu1Ar HPhSSPhPh S-Cu1Ar-Cu-S-PhScheme 1.1282011年，liu1现课题组成功报道了铜催化苯并嘎嗖2位氢活化并与硫酰类化合物反应，并研究了它的详细机理(Sc h emeL13)。Cul(1eq),Bpy(leg)K2c o3(1 eq)DMF,140X=S,NMe,NH Z=N,C2012年，Daug ulisM小组报道了利用铜催化进行sp2的碳的磺化，方法新颖简 单，有很好的广谱性，位合成多种苯硫酸类化合物提供了很好的方法(Sc heme 1.14)。Scheme 1.142013年，Wu l。小组报道了铜催化碳-氢活化在碳氧化喳啾化合物上的磺化方 法，该方法对杂环上的磺化有十分重要的作用，机理也得到研究(Sc heme 1.15)。Cui(10 mo l%)人 DCE,100,24h d/Sd9Scheme 1.15随后，Pet er s)课题组利用了 Cu】的光学性质，成功的合成了硫酸类的化合物,并得到了广泛认可，为后来铜元素光学性质的探究和拓展提供了很好的参考价 值，该反应的机理也被科学的探究(Sc heme 1.16)。10 mo l%Cui hv(100-Walt H g lamp)Ar S-H X-Ar-*Ar S-Ar1.0 eq uiv NaO t-BuY=1 Rr 0,CH3CNScheme 1.162014年，Liang UJ小组用无机物硫化钾作为硫源，成功的利用铜催化合成了一 系列苯并嘎嘎类的化合物，该方法为铜催化与无机物硫源的联系又进一步做了研 究，该反应可能的机理也得到探讨(Sc heme 1.17)。10CuBr,TEMDA airK2S,NMPCuBr.TEMDA ai rKo S.NMPScheme 1.171.2 3 金属铸、钉以及铁的催化体系2005年，Yamag uc h i闾小组报道了钱金属催化下碳-硫键形成，该反应用原料 末端块和二硫醛作原料，该反应有耗能低、副产物少的特点(Sc heme 1.18)。RhH(PPh3)(2 mo l%)dppf(3 mo l%)RC=CH+RSSR-RC=CSRAc et o ne,r ef l,1 hScheme L182011年，Yamag uc h刊9小组又报道了辕金属催化下碳-硫键形成，该反应研究 在反应的平衡控制方面很有指导作用，为今后的平衡反应的研究打了基础(Sc heme 1.19)。RhH(PPh3)4(4 mo l%)dppe(8 mo l%)Me2s2(8 mo l%)TH F o r PhCI r ef lux,3 hScheme 1.19112014年，Lil?。小组首次报道了桃金属催化合成硫醛类化合物，反应利用导向基团导向二硫醛类和硫醇类化合物直接碳-氢活化磺化苯环上的碳。反应探究了各种导向基团对反应的影响，还提出了可能的反应机理(Sc heme 1.20)RhCp*CI2(5 mo l%)Ag O Tf(20 mo l%)Cu(O Ac)2(50 mo l%)t-AmO H,60,3 6 hRhCp*CI2)2I Ag O TfScheme 1.2 02011年，尸。4【2】)课题组首次报道了钉金属催化直接间位磺化2-苯基哌唬的研究成果，首次利用钉的特性进行间位磺化，推动了碳-氢活化的结合位点研究(Sc heme 1.21)0c at.RuK2CO3(2 eq ui v)So lvent,115Scheme 1.2 12012年，Li122)小组利用钉的光学特性成功进行了碳一氢活化分子内的成环反应,12合成了一系列的2-取代的苯并嘎嗖分子，推动了钉的可见光光氧化还原机理的研 究进程(Sc heme 1.22).S hv,DBU,5%O2DMF,r tRu(bpy)33 Ru(bPy)32O2 Vi sible02*Ru(bpy)3 2 lig htScheme 1.2 2同年，Le#3 J课题组成功利用铁一过硫酸钾系统催化了分子内环化，形成了分子 内的碳-硫键，该反应催化剂廉价性，反应的底物适应性，反应的高效性都为以 后的廉价金属催化提供了很好的研究基础(Sc heme 1.23)0131.2 4 非金属元素的催化体系2011年，Reg inam)小组报道了利用氯化钠催化微波反应的方法成功构建了碳-硫键，该方法时间短，效率高(Sc heme 1.24)。Scheme 1.2 4同年，Li%)课题组报道了利用氧化剂TBH P来构建碳-硫键，成功避免了使用 贵重的金属催化剂，并且得到了很好的催化效果，并给出了可能的机理过程(Sc heme 1.25)。TBH P|-N-C-SRMo lec ular sieve、J|120Scheme 1.2 52012年，Bo lm126J课题组用了碳酸艳来合成一些杂环的硫酰，绿色环保，基本 没有有害的物质生成底物适应性很广，各种杂环都可以做反应(Sc heme 1.26)。14同年，w eil27J小组用碘做催化剂，二硫酸作为硫源，用绿色试剂DMC在40摄 氏度下成功地合成硫醛类呻味化合物，并科学地研究了该反应的机理，为碘催化 做出了巨大贡献(Sc heme 1.27)。Scheme 1.2 72013年，Xain g M课题组报道了利用DTBP做第化剂成功运用于SP3杂化的碳原子的磺化，该方法简单，高效，很有实用价值(Sc heme 1.28)。aj t-BuO-O Bu-t120,12 hAr DTBP(4 eq uiv)t-BuO+t-BuO HAr SSAr/O SH Ar H Ar S-:、T*.-*/O SH Ar【可 Ar S1+:、，、JScheme 1.2 8在这一年，Jian g xi课题组报道了 一系列2-氨基苯并嘎哇的合成，用了碘分子 做催化剂，该方法很实用，有用于工业化的潜力(Sc heme 1.29)。O2(at m)l2(3 0 mo l%)PTSA(5 eq uiv)DMSO,75Scheme 1.2 9同年，Tian刖小组报道了利用碘分子催化磺化呻味环，提出了科学的机理，该 反应产生的副产物为氮气和水，很环保，是绿色化学的典型案列(Sc heme 1.30)。-n2-H lH I 4 H O I-H2O hScheme 1.30162014年，LeeWl小组报道了利用DTBP做氧化剂成功完成醛上碳的磺化，该反 应不用金属催化剂，而且只用DTBP做溶剂就可以完成，而且底物的适应性非常好，简单有效的磺化反应，为后来的研究奠定了基础(Sc heme 1.31)。OaZhDTBP(3 eq uiv.)RSSR r120,12 htBuO-OButheat2 tBuO t-BuOHR1/2RSSROA人，Scheme 1.311.3参考文献I K.Inamo t o,C.H aseg aw a,J.Kaw asak i,K.H ir o y a and T.Do i,Advanced Synthesis&Catalysis,2 010,352,2643.2 L.L.Jo y c e and R.A.Bat ey,Organic letters,2 009,11,2792.3 C.Shen,H.Xia,H.Yan,X.Chen,S.Ranjit,X.Xie,D.Tan,R.Lee,Y.Yang,B.Xin g,K.-W.H uang,P.Zhang and X.Liu,Chemical Science,2 012,3,23 88.4 S.K.Saho o,A.Baneijee,S.Chak r abo r t y and B.K.Pat el,ACS Catalysis,2 012,2,544.5 R.Samant a and A.P.Ant o nc h ic k,Angewandle Chemie,2 011,50,5217.6 Z.Qiao,J.Wei and X.Jiang,Organic letters,2 014,16,1212.7 Z.Duan,S.Ranjit,P.Zhang and X.Liu,Chemistry,2 009,15,3 6668 X.Zhao,E.Dimit r ijevic and Vy M.Do ng,Journal of the American Chemical Society,2 009,131,3 466-3 4679 G.Tever o vsk iy,D.S.Sur r y,S.L.Buc hw ald,Angewandte Chemie,2 011,50,73 12.1710 S.-i.Fuk uzaw a,E.Shimizu,Y.At su umi,M.H ag a and K.O g at a,Tetrahedron Leiters,2 009,50,23 74.11 J.H y vl and J.Sr o g l,European Journal of Organic Chemistry,2 010,2010,2849.12 S.Zhang,P.Qian,M.Zhang,M.H u and J.Cheng,The Journal of organic chemistry,2 010,75,673 2.13 S.Ranjit,R.Lee,D.H er y adi,C.Shen,J.Wu,P.Zhang,K.W.H uang and X.Liu,The Journal of organic chemistry,2 011,76,8999.14 L.D.Tr an,I.Po po v and O.Dau g u iis,Journal of the American Chemical Society,2 012,134,1823 7.15 Z.Wu,H.So ng,X.Cui,C.Pi,Wc.Du,and Y.Wu.Organic letters,2013,75,1270.16 C.Uy eda,Y.Tan,G.C.Fu and J.C.Pet er s,Journal of the American Chemical Society,2013,135,9548.f 17 X.Zhang,W.Zeng,Y.Yang,H.H uang and Y.Liang,Organic letters,2 014,16,876.18 M.Ar isaw a.K.Fujimo t o,S.Mo r inak a and M.Yamag uc hi,Journal of the American Chemical Society,2 005,127,12226.19 M.Ar isaw a,F.To r iy ama and M.Yamag uc hi,Tetrahedron Letters,2 011,52,23 44.(20 Y.Yang,W.H o u,L.Qin,J.Du,H.Feng,B.Zho u and Y.Li,Chemistry,2 014,20,416.21 O.Saidi,J.Mar af ie,A.E.Ledg er,P.M.Liu,M.F.Maho n,G Ko c io k-Ko hn,M.K.Whit t lesey and C.G Fr o st,Journal of the American Chemical Society,2 011,133,19298.22 Y.Cheng,J.Yang,Y.Qu,and P.Li,Organic letters,2 014,14,98.23 H.Wang,L.Wang,J.Shang,X.Li,H.Wang,J.Gui and A.Lei,Chemical communications,2 012,48,76.24 G.La Reg ina,V.Gat t i,V.Famig lini,F.Pisc it elli and R.Silvest r i,ACS combinatorial science,2 012,7,258.25 R.Y.Tang,Y.X.Xie,Y.L.Xie,J.N.Xian g and J.H.Li,Chemical18communications,2 011,47,12867.26 L.H.Zo u,J.Reball,J.Mo t t w eiler and C.Bo lm,Chemical communications,2 012,48,113 07.27 W.Ge and Y.Wei,Green Chemistry,2 012,14,2066.28 S.Guo.Y.Yuan and J.Xiang,Organic letters,2 013,15,4654.29 J.Zhao.H.H uang,W.Wu,H.Chen and H.Jiang,Organic letters,2 013,15,2604.3 0 F.L.Yang and S.K.Tian,Angewandte Chemie,2 013,52,4929.3 1 J.-W.Zeng,Y.-C.Liu.P.-A.H sieh,Y.-T.H uang,C.-L.Yi,S.S.Badsar a and C.-F.Lee,Green Chemistry,2 014,16,2644.19第二章铜盐催化构建3-位取代呻噪派生物2.1研究背景金属铜催化剂作为一种廉价、高效、清洁的金属催化剂，被广泛地用于有机合 成研究中。铜具有很多种不同的价态，包括零价、一价、二价以及三价，不同的 价态的铜能通过与路易斯酸作用和几键作用不同方式与大多数的官能团很好的 结合，这种特点赋予了金属铜很好的配位能力和电子的控制能力(引用Cu综述)。铜催化剂应用的范围很广，它能催化合成各种化学键，比如碳-硫、碳-碳、碳-氮键。在铜催化剂的氧化循环中，氧气起了很大的作用，铜对于氧气的敏感度远 远大于祀，锲等金属，所以在催化循环过程中，铜催化剂能运用空气中21%的氧 气作氧化剂的来源，不用添加多余的氧化剂，而且铜盐的数量众多，不同铜盐对 不同反应的效果有很大的不同，未来的化学一定会更加深入地去探究金属铜催化 剂。叫味类化合物被多次报道具有抗癌、抗菌以及抗炎等生物活性与药用的价值，特别是3-位取代的口引味化合物，近年来被报道具有抗癌，抗艾滋等生物活性。目 前，研究新的方法有效的合成3位呻喋类的化合物是非常有必要的。关于铜催化能力探究方面，许多化学先驱们都报道了很多关于铜的n键配位反 应和铜对电子的控制能力的科学文献，这让我们有足够的理论基础去研究铜催 化。3-位取代的呻味类化合物也被许多科学界人士报道了很多，下面就让我们来 看看：金属铜”键配位与电子控制能力的探究：2010年，Liul”小组报道了通过铜催化进行n键与端位烯煌合成合成一系列环 类化合物，提出的机理很好的展示了铜的配位及催化能力(Sc heme2.1)。10 mo l%Cu(O Tf)2-30 mo l%Li Brr个-O2,Ac2O 12,12 h20Scheme 2.12011年，Chemler小组用了 it键和铜的配位完成烯燃分子内成环并且催化出 非常好的手性ee值，并提出了该反应可能的机理过程(Sc h eme2.2)。so2rCu(O Tf)2 20 mo l%lig ar d 25 mo l%TEMPO 1 eq uiv1 eq uiv,K2CO3,1 at m O2 PhCF3 t 120.24 hScheme 2.2这一年，Fu课题组报道了铜催化一种化合物的分子碳一氮偶联内成环，具有21很好的底物适应性，并提出了可能的机理(Sc heme 2.3)。Scheme 2.3同年，Li课题组报道了铜催化与Ji键的配位能力进行分子内具有烯键和洪键 的分子的内成环，很好的说明了铜很强的“键配位的能力(Sc heme2.4)。CuCI2 10-50 mo l%1 at m 02,H2O Ce(SO4)2,4H2O 1.5 eq uivDMA,80-100 24-48 hScheme 2.42006年，Yu课题组报道了铜催化在2-米基哌院上卤化反应，该反应很好地 展示了铜对电子的控制能力，Yu课题在也探讨了它的反应机理(Sc h eme2.5)。CuCI2 20 mo l%CICH 2c H 2c lO2 13 0,24 h22Scheme 2.52008年，Tanig uc hi报道了铜催化分子内环化的反应，该反应也很好地对铜的电子控制能力做了很好的诠释(Sc heme2.6)。ACO O Et r Cu(AcO)2 20 mo l%K2CO3 2 eq uivDABCO 50 mo l%DMSO,O2,80Scheme 2.623近年来，3-取代呻噪类化合物合成研究：2013年，Zh an/小组报道了利用碳酸钾来磺化呻噪的3位，该反应收率很高,有很大的潜在的工业价值(Sc heme 2.7)。Scheme 2.7同年，Jia网小组报道了利用银盐手性催化合成3-位取代叫喋，并达到了很高的 ee值和产率，而且底物适应性很好(Sc heme 2.8)。Ni(CIO4)2.6H2O 10 mo l%mi nup t o 97%ee2014年，Pan网课题组报道了关于Fr iedel-Cr aft s反应的不对称催化在呻噪环上的作用，产率和ee值都很高(Sc heme2.9)。Q/耳CH2CI2 J/H 10,10 h up t o 96%y i eld up t o 99:1 drScheme 2.9这一年，LilM课题组报道了利用孟加拉玫瑰的光学特性合成3-甲醛呻喙及派生 物，该反应虽然产率不高，但很好的研究了新的催化剂，并且给出了可能的反应 机理(Sc heme 2.10)。Ro se Beng al(5 mo l%)KI(4 eq.),O2,hvMeCN-H2O,60CH O24NCH OScheme 2.10同年，Deng l川课题组报道了利用铝催化环己酮做底物合成3-苯基呻喋(Sc heme 2.11)。Pd(TFA)210 mo l%DPEpho s 20 mo l%t o luene,O2 140,3 0 hScheme 2.11这一年,Yan g J小组报道了 一种特殊的铜催化反应合成3-位磷取代的化合物,该反应简单高效，并探究了其机理(Sc heme 2.12)。R25p H-3 Ph2Scheme 2.12同年，Ma【功课题组报道了铜催化进行三个底物的偶联反应，并给出了反应的机理(Sc heme 2.13)0NaNO?CF3CH2NH2.H CIDCE,80,6 hCuCI(1 eq uiv)H CI(3 eq uiv)262015年，Ku mar is小组报道了