光氧化还原催化自由基串联环化反应合成含氮杂环化合物

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可见光催化是一种将光能转化为化学能、温和条件下活化有机分子的新颖催化模式,光氧化还原催化已经发展成为一种高效绿色的合成策略。含氮杂环化合物广泛存在于药物分子,光诱导自由基串联环化能够高效构筑碳氮键合成氮杂环骨架。本论文在可见光催化条件下,通过诱导底物产生关键的亚胺自由基活性中间体,合成了一系列喹唑啉酮衍生物和苯并二氮杂卓类化合物,主要包括两部分工作:(1)可见光催化N-氰胺烯烃参与合成三氟甲基化的多环喹唑啉酮化合物多环喹唑啉酮化合物是最广谱的生物碱之一,喹唑啉酮骨架的构建在新药研发领域扮演极其重要的角色。本论文利用N-氰胺烯烃为合成子,三氟乙酸酐作为氟源,吡啶氮氧化物作为氧化剂,成功实现了可见光诱导三氟甲基化多环并喹唑啉酮化合物的合成。紫外可见吸收实验表明该反应存在EDA过程,三氟乙酸酐与吡啶氮氧化物之间形成的络合物为缺电子体,而吡啶氮氧化物本身为富电子体,两者经光激发电子内部转移可以获得三氟甲基自由基,同时释放出吡啶参与后续的去质子化过程,荧光量子产率计算证实了反应以链增长的方式进行。在无需额外光催化剂及碱的条件下,能够以高产率、高区域选择性完成反应。(2)可见光催化N-苯基丙烯酰胺与α-溴代羰基烷基氰化物的自由基串联环化反应中等杂环的构建在有机合成中是具有挑战性的,本论文发展了一种光催化合成苯并二氮杂卓类化合物的策略,通过光诱导α-溴代羰基烷基氰化物脱溴得到烷基自由基,对N-苯基丙烯酰胺受体加成生成新的烷基自由基,进一步进攻氰基受体获得关键的亚胺自由基中间体,分子间多步串联环化得到目标产物。其中,本论文成功实现了7、8元杂环的构筑,该反应无需任何金属参与,具有反应条件温和、底物范围广、原子经济性高等优点。
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