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铜催化醛基C-H键酰胺化研究

作　者: 王龙
导　师: 付华
学　校: 清华大学
专　业: 化学
关键词: C-H活化铜催化酰胺化醛
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

由于酰胺键在天然产物,药物分子和聚合物中广泛存在,因此,酰胺键的构建在有机化学,生物化学,药物化学和材料化学中有重要的意义。传统的酰胺键构建方法主要集中在活化的羧酸衍生物与胺的偶联反应上。尽管使用这些方法能够非常有效地合成小分子多肽,但也存在一些缺陷,如活化的羧酸衍生物稳定性较差,实验操作复杂等。因此,研究者仍然致力于研究合成酰胺键的新方法。近些年来,利用活化C-H键的方法来实现酰胺键的构建也逐渐成为有机合成中的一个研究热点。由于酰胺的亲核性比较差,比较难以通过酰胺的亲核反应构建N-酰基酰胺键。而C-H键活化策略则为以酰胺为底物实现N-酰基酰胺键的构建提供了一种崭新的思路,在适当条件下可以用酰胺对醛类化合物进行酰胺化。本论文建立了一种以铜盐为催化剂,通过碳氢键的活化,以酰胺和醛为反应底物的合成N-酰基酰胺类化合物的方法。通过对溶剂、铜催化剂和氧化试剂进行优化,确定了以溴化亚铜为催化剂,以乙腈和四氯化碳(1:5体积比混合)作为溶剂,以N-溴代丁二酰亚胺作为氧化剂的反应体系。用此反应体系对一系列的醛和酰胺底物进行了醛基酰胺化研究,均取得了较高的产率,其中二级酰胺与醛的偶联反应是前人从未实现过的。由于该反应体系对硝基、卤素、芳环、含氮杂环等各种基团具有广泛的容忍性,低用量地使用廉价的铜试剂作为催化剂,并且不需要任何配体和添加剂,因此是一种简单的、经济实用的合成N-酰基酰胺的方法。通过对一系列反应结果进行了分析,研究了影响醛的C-H酰胺化反应的一些重要影响因素。醛类化合物中具有拉电子基团时,反应活性则会相应提高;而酰胺底物中具有给电子基团时,反应活性提高;脂肪酰胺的反应活性要高于芳香酰胺。而空间位阻则不利于反应的进行。利用该催化体系,顺利实现了分子内关环,实现了醛类化合物和酰胺直接偶联生成环状N-酰基酰胺。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-34
  1.1 催化剂与过渡金属均相催化反应  9-13
    1.1.1 催化作用与催化剂  9
    1.1.2 均相催化与非均相催化的特点  9-11
    1.1.3 过渡金属均相催化历史与发展趋势  11-13
  1.2 碳氢活化反应  13-25
    1.2.1 碳氢键活化的概念与历史  13-14
    1.2.2 sp 杂化C-H 键活化  14-18
    1.2.3 sp~3 杂化C-H 键的活化  18-21
    1.2.4 sp~2 杂化C-H 键活化  21-25
  1.3 酰胺键的构建  25-32
    1.3.1 构建酰胺键的意义  25-27
    1.3.2 传统酰胺键的合成方法  27-31
    1.3.3 醛作为酰基化试剂合成酰胺  31-32
  1.4 硕士论文的主要内容  32-34
第2章铜催化的醛基碳氢活化法制备酰胺  34-52
  2.1 本章引言  34
  2.2 实验仪器和试剂  34-36
    2.2.1 仪器  34-35
    2.2.2 试剂  35
    2.2.3 原料氨基甲酸乙酯的制备  35-36
  2.3 实验条件的优化  36-39
    2.3.1 溶剂条件的优化  36-37
    2.3.2 催化剂的优化  37-38
    2.3.3 氧化试剂的优化  38-39
  2.4 铜催化的醛与酰胺偶联反应  39-50
  2.5 醛胺偶联法构建杂环化合物  50-52
第3章实验结果与讨论  52-58
  3.1 醛与酰胺偶联的电子效应  52-53
    3.1.1 醛的电子效应  52-53
    3.1.2 酰胺的电子效应  53
  3.2 醛与酰胺偶联的电子效应  53-55
    3.2.1 醛的空间效应  53-54
    3.2.2 酰胺的空间效应  54-55
  3.3 反应机理的推测  55-57
  3.4 本章小节  57-58
结论  58-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
附录  65-103
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  103

铜催化醛基C-H键酰胺化研究

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