电化学自由基环化构建五元_六元含氮杂环反应研究.pdf

摘要

杂环化合物是天然产物和药物的重要骨架之一，构成了许多活性药物成

分以及辅料的一个非常常见的片段。据统计，超过85%的生物活性化学物质含有

杂环。因此，人们开发了许多合成含氮杂环的方法，但大部分需要依靠各种各样

的金属催化剂和外部氧化剂，这些金属催化剂和外部氧化剂的原子利用率不高并

且会产生化学废弃物，甚至会对环境造成污染。电化学有机合成逐渐成为近年来

有机合成中一种热门的合成手段，因其无需加入额外的氧化剂或还原剂，通过原

料分子在电极上进行氧化还原过程实现原料分子自身的活化，从而进行下一步反

应,受到了许多科研工作者的青睐。而且，这种方法也更加符合原子经济型和绿

色化学的需求。其次，电化学合成允许操纵反应电极的电位或电流，因此科研工

作者们可以在底物不进行任何预官能团化的情况下对活化反应性相对较差的底

物或位点进行活化，从而提高合成路线的步骤与经济性。同时，对这些反应的潜

在控制，可以使人们进一步的在温和的条件下进行反应，从而提供优异的官能团

耐受性。这些都使得电化学有机合成成为有机合成中一个有价值且可持续的方

法。

因此，本文主要阐述了通过电化学自由基环化方法构建五元/六元碳杂环反

应的研究。研究内容主要包括以下几个部分：

（1）本论文采用易制备的芳基腙作为原料，通过获得活性氮中心自由基，

再通过分子内环化，构建CN键，合成了一系列的吲唑类化合物，并初步研究

了氮中心自由基的形成机制。底物的拓展，揭示了反应的兼容性。廉价的电极，

温和的反应条件，以及收率满意的扩大化反应，为这反应的实际应用开辟了可能。

（2）选用易于获得，使用且低毒的硫氰酸铵作为硫源，烯酰胺作为原料，

借助电化学阳极氧化产生自由基，选择自由基串联环化策略，构建了一系类含硫

氰基的杂环化合物。并且该反应具有广泛的官能团兼容性，产率良好至优秀。值

I

得注意的是，所得的硫氰基是官能团转化的构件之一，可用于合成功能化的苯并

噁嗪衍生物。

关键词：电化学合成；芳基腙；氮中心自由基；硫氰酸铵；自由基串联环化

目录

摘要I

AbstractIII

目录V

第一章绪论1

1.1杂环化合物1

1.2含氮杂环的价值2

1.3电化学合成发展与应用2

1.4课题的提出5

2

第二章腙的电化学自由基Csp-H/N-H环化合成1H-吲唑反应研究6

2.1引言6

2.1.1吲唑6

2.1.2腙类化合物构建N-杂环化合物9

2.1.3电化学下氮中心自由基反应13

2.2实验设计与结果16

2.3实验结果与讨论17

2.3.1反应条件的优化17

2.3.2底物适用性的考察21

2.3.3扩大化反应及应用24

2.4反应机理的探讨24

2.5本章小结27

2.6实验过程28

2.7实验数据表征30

第三章电化学自由基串联环化构建苯并噁嗪反应研究40

3.1引言40

3.1.1苯并噁嗪40

3.1.2有机硫氰基化合物42

3.1.3课题的提出43

3.2实验设计与结果44

3.3实验结果与讨论44

3.3.1反应条件的优化44

3.3.2底物适用性的考察46

3.4反应机理的探讨48

3.5本章小结50

3.6实验过程50

3.7实验数据51

参考文献60

总结与展望65

附录65

致谢116

在读期间公开发表论文（著）及科研情况118

V

电化学自由基环化构建五元/六元含氮杂环反应研究

第一章绪论

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