基于导向策略的钯催化惰性sp3碳氢键官能团化及跨环间位碳氢键芳基化反应研究

摘要

近年来，过渡金属催化的碳氢键官能团化反应为天然产物以及药物分子的合成提供了一种高效且原子经济的方法。由于脂肪族化合物的 C(sp3)–H键键能高、反应活性低，因此实现脂肪族化合物的C(sp3)–H键活化，特别是惰性亚甲基C(sp3)–H键活化仍然面临着巨大的挑战。另外，芳香族化合物中含有多个 C(sp2)–H键，如何将反应发生在特定的碳氢键上即实现芳烃区域选择性碳氢键活化同样是一个关键而又亟待解决的问题。
　　本研究主要内容包括：⑴从天然L-丙氨酸底物出发，以5-甲氧基-8-氨基喹啉作为双齿导向基团，实现了钯催化β-C(sp3)?H键单芳基化/内酰胺化串联反应。该方法的底物普适性广且具有良好的官能团容忍性，导向基团可以在温和的条件下得到脱除，为合成手性α-氨基-β-内酰胺衍生物提供了一种有效的途径。另外，该方法可进一步应用到正交保护手性α,β-二胺的合成。⑵以新发展的双齿配位2-噁唑啉甲酰胺为导向基团，实现了钯催化链状脂肪胺γ-位惰性亚甲基C(sp3)–H键芳基化以及远程δ-位C–H键芳基化反应。在噁唑啉导向基团上引入手性中心，对γ-位亚甲基C(sp3)–H键不对称芳基化反应进行了初步探究。⑶以降冰片烯作为瞬态介质，实现了钯催化2-氨基联苯衍生物跨环间位选择性C–H键芳基化反应。三氟乙酰基作为氨基保护基在实现区域选择性碳氢键活化过程中起着关键作用。实验中分离得到跨环邻位环钯中间体并通过 X-射线单晶衍射进行结构表征，中间体当量以及催化量转化实验表明该中间体是活性环钯中间体。此外，跨环间位芳基化产物可通过氨基原位炔基化反应以及导向同环邻位碳氢键官能团化反应为合成一系列不同官能团化的2-氨基联苯衍生物提供了有效的方法。

目录

声明

第一章 引言

1.1导向碳氢键官能团化简介

1.2钯催化导向基团辅助的C(sp3)-H键芳基化反应

1.3钯催化导向基团辅助的亚甲基C(sp3)-H键其他官能团化反应

1.4钯催化芳烃间位选择性碳氢键官能团化反应

1.5博士论文主要研究工作

参考文献

第二章 钯催化丙氨酸β-C(sp3)–H键单芳基化/内酰胺化串联反应制备手性α-氨基-β-内酰胺

2.1研究背景

2.2课题设计思路

2.3丙氨酸β-甲基单芳基化反应普适性研究

2.4分子内酰胺化条件优化及普适性研究

2.5 导向基团的脱除

2.6 正交保护α,β-二胺的合成

2.7 本章小结

2.8 实验部分

2.9 原料和产物结构表征

参考文献

第三章 钯催化链状脂肪胺γ-位亚甲基C(sp3)–H键以及δ-位C–H键芳基化反应

3.1研究背景

3.2课题设计思路

3.3链状脂肪胺衍生物γ-位亚甲基C(sp3)–H键芳基化反应条件优化

3.4反应普适性研究及导向基团脱除

3.5本章小结

3.6实验部分

3.7 原料和产物结构表征

参考文献

第四章 钯催化跨环间位C–H键芳基化反应

4.1研究背景

4.2课题设计思路

4.3跨环间位C–H键芳基化反应条件探索

4.4 反应底物的拓展

4.5克级反应、保护基脱除以及衍生化反应

4.6反应机理的研究

4.7本章小结

4.8实验部分

4.9 原料和产物结构表征

参考文献

全文总结

1. 钯催化丙氨酸β-C(sp3)–H键单芳基化/内酰胺化串联反应制备手性α-氨基-β-内酰胺

2. 钯催化链状脂肪胺γ-位亚甲基C(sp3)–H键以及δ-位C–H键芳基化反应

3. 钯催化跨环间位C–H键芳基化反应

谱图节选

作者攻读博士期间发表的论文

致谢