基于胍和环状过氧化物合成含氮化合物的方法研究

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1、博士学位论文基于胍和环状过氧化物合成含氮化合物的方法研究STUDYONTHESYNTHETICMETHODSOFNITROGENOUSCOMPOUNDSFROMGUANIDINESANDCYCLICPEROXIDES昌登虎哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O623.736学校代码：10213国际图书分类号：547.466.468密级：公开工学博士学位论文基于胍和环状过氧化物合成含氮化合物的方法研究博士研究生：昌登虎导师：史雷教授申请学位：工学博士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O623.736U.D.C:547.466.468DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDYONTHESYNTHETICMETHODSOFNITROGENOUSCOMPOUNDSFROMGUANIDINESANDCYCLICPEROXIDESCandidate：DenghuChangSupervisor：Prof.LeiShiAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialit

3、y：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要有机含氮化合物在天然产物和药物分子中广泛存在，尤其是以自然界丰富的生物质羧酸及碳酸衍生物为起始原料出发的含氮化合物合成一直备受关注。本论文以具有对称性骨架且富含氮原子的芳基胍以及富含氧原子的环状二酰基过氧

4、化合物为原料，通过三种新颖有效的合成策略，实现多种具有重要用途的含氮化合物的可控合成。该方法具有反应条件温和、官能团兼容性好、底物普适性广等优点。模仿自然界酶促进的胍到肽的生物代谢转化，在CO/Pd(OAc)2/Cu(OAc)2体系下，实现芳基胍到乙酰苯胺两种重要含氮化合物的直接化学转化。该反应对底物上的官能团具有很好的兼容性，烷基、卤素、酰基、甲氧基、硫醚或氟取代的芳基胍均能得到相应的酰胺化合物，最高收率为89%。通过改变不同的羧酸铜盐，可以分离得到相应的N-酰基化产物，除乙酰基外、丙酰基、甲酰基和苯甲酰基等同样适用于该反应体系。机

5、理研究表明整个过程涉及到醋酸钯的催化循环，羧酸铜盐既是氧化剂又是酰基供体，两者共同作用实现胍的N(C=N)键以及NCN键选择性的断裂与重组。在紫外光照射下，环状二酰过氧化物经过双脱羧模式形成高活性的苯炔或高张力的环己炔中间体，构建一系列三氮唑类型的含氮化合物。选用1,2-二氯乙烷为溶剂，以8种邻苯二甲酰类过氧化合物为苯炔前体，与10种叠氮化合物反应合成相应的苯并三氮唑产物。设计环己烯基过氧化合物的合成路线，经过2-3步即可克级合成，不需柱分离。以合成的环己烯基过氧化物为环己炔前体，在350nm波段、室温、两小时顺利地实现该化合物与

6、15种叠氮化合物的[3+2]环加成反应，选择性地精准合成一系列三氮唑产物，收率最高达到99%，反应条件温和，CO2为唯一副产物。具有酰胺与烯烃的叠氮底物均能在该反应体系下以较好的收率得到环加成产物。环状二酰基过氧化物与卤盐搭配原位制备双功能型卤素正离子体系，并将该体系应用于磺酰胺类化合物的Hofmann-Lӧffler-Freytag反应与分子内卤羟基化环化反应中，合成一系列含氮化合物。在Hofmann-Lӧffler-Freytag反应方面，使用不同的卤素源，选用磺酰胺为原料，通过自由基的模式，以最高99%的收率合成13种N氯代，

7、16种δ-C(sp3)溴化或碘化产物和11种吡咯烷衍生物。当使用四丁基氯化铵（TBACl）时，对甲苯磺酰、对硝基苯磺酰、甲磺酰基等保护的酰胺化合物均能转化为NCl代产物；使用四丁基溴化铵时（TBAB），-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文磺酰胺底物通过1,5-H迁移得到δ-溴代产物，当底物中存在ε或γ位CH键时，有且仅有δ-溴代产物生成；当选用CsI为卤源时，计量的乙酸钠能明显提高反应收率。自由基抑制实验表明，δ溴代与吡咯烷环化过程涉及到自由基过程；利用核磁及体系中分离出的副产物的单晶结构对新的卤化试剂结构进行推测。在分子内卤羟基

8、化环化构建异噁唑啉反应方面，邻苯二甲酰过氧化物与四丁基卤化铵结合，通过离子型反应模式，可以分别实现Cl、Br、I三种卤素的成环反应，产率在90%以上。关键词：胍；环状过氧化物；酰胺；三氮唑；环加成反应；卤化试剂-II-A