铜催化c-nc-o偶联合成n-芳基咪唑和苯并啞唑的催化体系研究-铜催化c-nc-o偶联合成n-芳基咪唑和苯并哑唑的催化体系研究.docx

万方数据 万方数据 石河 石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除 文中已经注明引用的内容外 ，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 使用授权声明 本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主 管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。 有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编 出版。必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本规定。 研究生签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 摘要 N-芳基咪唑和苯并噁唑类化合物的结构单元广泛存在于天然产物和药物中，因此这两类 化合物的合成研究在有机合成中占有十分重要的意义。 Ullmann 反应是咪唑氮芳基化和苯并噁唑类化合物结构单元的重要合成方法之一。传统 的 Ullmann 反应，往往需要较高的反应温度，较长的反应时间及当量的铜催化剂等苛刻的反 应条件，限制了该类反应的使用范围。随着化学工作者的深入研究，发现在反应体系中加入 一些配体，可以使反应条件变得温和。因此，近些年来，对于 Ullmann 反应的研究工作主要 集中在铜配体的设计和优化上。 基于前期研究基础，本论文致力于开发新型高效的“铜-配体”催化体系，以发展和完 善铜催化 C-N 和 C-O 偶联反应方法，具体研究工作包括以下三个部分： 第一部分，建立了 CuI/五元杂环氮唑羧酸类配体催化体系，并将其用于咪唑类化合物的 N-芳基化反应。首先，对反应的铜源及用量、配体、碱、溶剂和温度进行了优化，确定了 最优条件：CuI （5 mol%）， L1（10 mol%），溶剂：DMSO，碱：NaOH，温度：110℃， 时间：12 小时；随后，在该条件下，对底物进行了拓展，以 74-96%的产率得到了 13 种 N- 芳基咪唑类化合物，并通过 1H NMR 对其进行了结构表征。 第二部分，建立了 Cu(0)/吡啶氮氧化物酰肼配体催化体系，成功地实现了水相中咪唑类 化合物和芳香卤代烃的偶联。首先，合成了四种吡啶氮氧类配体；随后，通过对反应条件的 筛选，确定了最优条件：Cu（10 mol%）， L8（20 mol%），溶剂：H2O，碱：KOH，温度： 120℃，时间：12 小时。在该条件下，对底物的适用性进行了研究，最终以 35-97%的产率 得到了 14 种目标产物并用 1H NMR 进行了表征。同时，该催化体系可实现咪唑和对碘苯甲 醚的克级反应规模。 第三部分，建立了 CuI/邻甲氧基苯甲酸甲酯催化体系，用于 N-邻卤代苯基苯甲酰胺的 分子内 C-O 偶联反应，成功实现了苯并噁唑类化合物的合成。首先，对反应条件进行优化， 确定了最优反应条件：CuI （10 mol%），邻甲氧基苯甲酸甲酯（20 mol%），溶剂：DMF， 碱：K3PO4，温度：90℃（碘代物和溴代物）或 135℃（氯代物），时间：12 小时；随后， 在该反应条件下，对底物进行了拓展，得到了 19 种化合物；在该催化体系下，邻二卤代物 和苯甲酰胺类化合物还可通过分子间的 C-N 偶联和分子内的 C-O 偶联一锅法实现了苯并噁 唑的合成。 综上，本论文建立了两种铜催化体系，在有机相和水相中顺利实现了咪唑的 N-芳基化 反应方法，该方法反应条件相对温和，反应时间短，具有较强的应用前景。同时，本论文还 建立了一种分子内 C-O 偶联的铜催化体系，用于苯并噁唑的合成，该方法与文献报道方法 相比较，具有催化体系便宜、易得，底物适用性广、反应条件温和等优点。总之，本论文的 研究工作对铜催化 Ullmann 型反应的发展和完善具有一定的意义。 关键词：咪唑；C-N 偶联；C-O 偶联；铜；苯并噁唑 I ABSTRACT N-arylimidazoles and benzoxazoles are common and useful motifs in medicine, biological and natural products. So the arylation of imidazoles and the synthesis of benzoxazoles have very important significance in organic synthesis. The N-arylation of imidazoles and benzoxazoles can be synthesized