论文部分内容阅读
均相金催化具有反应温和高效,对空气、湿气较不敏感,可以利用简单底物发生多步串联反应构建复杂分子等优点,在过去二十年间取得了蓬勃发展,并迅速被化学家应用于全合成领域以及生物活性分子的构建中。本论文围绕烯基炔丙醇这一多官能团化的底物发展了一系列金催化经历金卡宾中间体的串联反应,高效构筑了多种具有潜在生物活性的碳环和杂环类化合物。 在第一部分工作中,我们利用烯基炔丙醇羧酸酯类化合物在含有大位阻膦配体的金催化剂作用下,高区域和立体选择性地合成了桥环化合物二环-[3,2,1]-3,6-辛二烯。而之前Toste教授报道使用小位阻配体的金催化剂时仅生成环戊烯酮,我们的结果与之完全不同,表明配体在金催化中具有重要的调控作用。该反应可能经历了1,2-酰氧基迁移反应、Rautenstrauch重排,以及由Rautenstrauch重排反应所生成的环戊二烯与另一分子烯基金卡宾的[4+3]环加成反应等过程。该反应利用简单的底物通过多步串联反应实现了复杂桥环化合物的合成。 在第二部分工作中,我们开展了金催化的由醌衍生的炔丙醇及其类似物在氮氧化物存在下的氧化/扩环反应研究,经烯基或芳基的1,2-迁移反应实现了多种碳环和杂环化合物的扩环反应,高效地合成了一系列具有潜在生物活性的卓酮、苯并卓酮、苯并氧杂卓、喹啉酮等化合物。该反应具有非常好的区域选择性,在迁移过程中亲核性较强且位阻较小的烯基一侧会优先发生迁移。值得指出的是,在金催化的扩环反应中,大多数研究集中于小环化合物如三元或四元环的扩环反应,而五元及以上的扩环反应非常有限,我们所发展的方法为更为广泛的环系包括五元及以上的碳环或杂环的扩环反应提供了新的反应模式。 第三部分工作中,我们在以IPrAuNTf2为催化剂、3,5-二氯吡啶氮氧化物为氧化剂的条件下实现了简单易得的烯基炔丙醇底物的氧化重排反应,高效地合成了官能团化的共轭双烯;此外,该共轭双烯与亚胺在FeCl3的催化下可以通过杂Diels-Alder反应一锅法合成1,2-二氢吡啶类化合物。该反应官能团兼容性好,炔基、烯基等基团都可以被引入到该杂环化合物中。同位素标记实验证实了反应过程中可能形成了金卡宾中间体以及反应经历了1,2-烯基迁移的历程。 在第四部分工作中,我们发现1,6-二炔-4-烯-3-醚类化合物在金催化剂和氮氧化物的作用下,可以发生炔烃的选择性氧化形成α-羰基金卡宾中间体,随后发生1,2-烯炔基迁移、以及分子内6-exo-dig环化等多步串联历程,高效地合成了C-4位甲酰基取代的1H-异色烯以及2H-吡喃类化合物。通过18O和13C标记实验,确证了在反应中经历了1,2-烯炔基迁移的过程。此外,所得目标产物可以发生丰富的后续转化,进而生成异香豆素衍生物等结构更加多样的杂环类化合物。