基于C-C键形成的氰化反应及三氟甲基化反应研究.pdf

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1、基于C-C键形成的氰化反应及三氟甲基化反应研究王耀锋2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于C-C键形成的氰化反应及三氟甲基化反应研究作者姓名王耀锋学院名称化工与环境学院指导教师陈甫雪教授答辩委员会主席何裕建教授申请学位工学博士学科专业应用化学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月StudyonCyanationandTrifluoromethylationReactionviaC-CBondFormingCandidateName：Yao-FengWangSchoolorDe

2、partment:SchoolofChemicalEngineeringandtheEnvironmentFacultyMentor:Prof.Fu-XueChenChair,ThesisCommittee：Prof.YujianHeDegreeApplied:DoctorofEngineeringMajor：AppliedChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文

3、是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学博士学位论文摘要含氰基化合物广泛存在于天然产物当中，在医药、农药及精细化学品领域中都起着举足轻重的作用。由于氰基能够进行多种官能团转化，含氰基化合物还是很重要的化工中间体。同时，含

4、三氟甲基的化合物在医药、农药及材料领域中也有着非常重要的应用。本课题旨在研究基于C-C键形成的向脂肪链中引入氰基和三氟甲基的新方法。通过系统地对氰基试剂、催化剂结构、溶剂、阳离子、添加剂及反应浓度等条件的研究，成功发展了手性磷酸盐催化的芳香烯酮与二苯甲酮氰醇的非常有效的不对称共轭氢氰化反应。该反应使用由5mol%的(S)-6,6'-二(1-金刚烷基)-1,1'-联萘-2,2'-二基磷酸7d和NaNH2原位制备的钠盐作催化剂，0.05个当量的2-tBuPhOH作添加剂，在80˚C下于甲苯中反应，能够取得高的产率（7

5、2-96%），优异的ee值（92-98%）。催化活性高，区域选择性好，反应时间短（2h）。获得了19个高光学纯度的β-氰基酮，其中包括1个新化合物。与文献方法相比具有反应时间短，不使用贵重金属等优势，并提出了手性阴离子通过氢键方式与亲核试剂作用的手性催化策略。为不对称有机催化亲核反应提供了一条新的活化模式。合成新颖的阳离子型氰基试剂，并成功实现了β-酮酯和β-酮酰胺类化合物的直接亲电α-氰化反应。使用改进的文献方法，高价碘氰基试剂1-Cyano-1,2-benziodoxol-3(1H)-one(C1)能够在较短

6、时间内以更高的收率获得。首次将高价碘氰基试剂C1作为阳离子型的氰基试剂，拓宽了亲电氰基试剂的范围，从而促进新颖、高效的亲电氰化反应研究。该氰化反应不需要使用催化剂与碱试剂，室温下底物能够直接与C1反应生成相应的α-氰基羰基化合物，大部分底物在10分钟内就可以完成转化。该反应能够以高的收率获得了17种高度官能化的包含季碳中心的腈，其中包括16种新化合物。简单、温和及高效的反应条件为开拓不对称催化的亲电氰化反应奠定了基础。通过研究三氟甲基对α,β-不饱和羰基化合物共轭加成反应，成功发展了银参与的活化烯烃的三氟甲基化芳

7、基化反应。反应采用N-芳基甲基丙烯酰胺作为底物，原位制备的[AgCF3]作为三氟甲基自由基前体。反应简洁高效，能够快速的合成含有三氟甲基的氧化吲哚类化合物。与文献方法相比，反应时间短且不需要使用昂贵的Togni试剂。当使用间位上含有叔丁基的N-芳基氧化吲哚时，能够获得优异的区域选择性。I北京理工大学博士学位论文关键词：氰基；不对称催化；共轭加成；亲电氰化；三氟甲基；自由基II北京理工大学博士学位论文AbstractThecyano-containedcompoundswidelyexistinthenatural

8、produts,areimportantbuildingblocksinpharmaceuticals,agriculturalchemicalsandfinechemicalsasresultofdiversetransformationsinorganicsynthesis.Meanwhilefluorinatedchemicalshaveattractedincre