铜催化C-C键断裂合成吖啶酮的研究

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1、学校代码10530学号201115071466分类号O625.42密级公开硕士学位论文铜催化C-C键断裂合成吖啶酮的研究学位申请人杨友清指导教师周旺副教授学院名称化工学院学科专业化学工程与技术研究方向绿色化学工艺与清洁生产二零一四年五月五日万方数据StudyontheSynthesisofAcridonesviaCopper-CatalyzedC-CBondCleavageCandidateYouqingYangSupervisorAssociateProf.WangZhouCollegeChemicalEngineeringColle

2、geProgramChemicalEngineeringandTechnologySpecializationGreenChemistryTechnologyandCleanProductionDegreeMaster’sDegreeofScienceUniversityXiangtanUniversityDate2014-5-5II万方数据湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文

3、的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日万方数据摘要吖啶酮是一类重要的芳香族杂环化合物，其衍生物在药物化

4、学、合成化学、材料化学、生物化学等领域得到了广泛的应用，因此探索更简便、更经济、更环保的合成吖啶酮的新方法具有潜在的应用价值。关于吖啶酮的合成，虽然已有较多文献报道，但大多数方法都存在反应条件苛刻、步骤冗余或酸、碱使用量较大等缺点。随着绿色化学概念的提出，通过碳氢键活化策略合成吖啶酮的方法应运而生。相比之下，开发碳碳键断裂合成吖啶酮的新方法有较大的挑战性，原因在于，与碳氢键相比，切断碳碳键需要克服较大能垒，故当分子中同时存在碳氢键或其它较弱的化学键时，选择性地对碳碳键切断并官能团化较难实现。关于碳碳键断裂的研究虽已有少量文献报导，但大多

5、数都需使用昂贵的过渡金属催化剂。开发空气/铜催化体系下的碳碳键断裂的新反应能为物质转化提供新思路。本文发展了一种温和、中性条件下铜催化碳碳键断裂合成吖啶酮的新方法，并通过设计实验，初步探索了反应的机理。本文的研究工作包括以下几部分：第一部分工作，一锅法合成吖啶酮的初步尝试。探索了邻氨基苯乙酮与碘苯在碘化亚铜/空气催化条件下合成吖啶酮。研究了物料配比、配体、不同催化剂等对反应的影响。发现以20mol%的CuSO4·5H2O为催化剂,2.0当量NaHCO3为碱,40mol%PPh3为配体，以DMSO为溶剂于空气条件下反应12h可分离得到58

6、%的吖啶酮。第二部分工作，铜催化的1-（2-（苯氨基）苯基）乙酮羰基碳碳键断裂分子内环化合成吖啶酮的研究。研究了不同溶剂、不同催化剂、温度、催化剂用量和混合溶剂等对反应的影响。发现以20mol%CuI为催化剂,DMSO/PhCl为溶剂于空气条件下反应48h能分离得到90%的吖啶酮。基于最优化反应条件，考察了反应的底物范围。第三部分工作，1-（2-（苯氨基）苯基）乙酮羰基碳碳键断裂分子内环化合成吖啶酮反应机理初步探索。对反应母液进行GC-MS检测，分析了可能的反应中间体，合成了一系列可能的反应中间体并在最优化反应条件下测试它们的反应13效

7、果。通过C同位素标记实验，发现产物吖啶酮当中大部分羰基碳来自1-（2-（苯氨基）苯基）乙酮羰基碳。通过同位素动力学实验说明了碳氢键断裂过程在整个反应当中并非决速步骤，实验结果也否定了碳氢键活化。并且通过实验排除了自由基反应机理的可能性。关键词：铜催化剂；碳碳键断裂；吖啶酮I万方数据AbstractAcridoneanditsderivativesareversatileheteroaromaticcompoundsthathavebeenwidelyusedinthefieldofmedicinalchemistry,synthetic

8、chemistry,materialchemistry,biochemistryandotherfields.Therefore,themoreconvenient,moreeconomical,andmo