有机化合物是组成大千世界的基本,而C-H键几乎存在于所有的有机分子骨架中。长久以来,C-H键从没有被视为一般意义上的“官能团”但随着近几年的研究发现,这个无处不在的“普通”的结构竟然也在有机反应中能起到相当重要的作用,碳氢活化这一领域引得无数研究者为之着迷。随着研究的深入,这一结构的反应规律的研究探索一定会在有机方面取得巨大的进步。
N-亚硝基苯胺类化合物是一种有用的医药化合物和合成原料[1],同时N-亚硝基苯胺作为导向基团的研究价值也逐渐被人重视。本课题利用廉价易得的非氘代底物合成该目标产物,再进行初步的机理研究和探索。
1。2 N-亚硝基苯胺类化合物
1。2。1 N-亚硝基苯胺类化合物
通过查阅文献我们可知N-亚硝基苯胺类化合物有许多优势,在生物方面N-亚硝基化合物对多种菌类具有抑制作用[1],可使病原菌生理活动混乱。在有机化学方面以此为底物可以合成多种可被利用的物质[2]例如肼[3]、吲哚、重氮盐[4] 甚至可以转化为转化成脂[5],现在关于N-亚硝基作为导向基团的进行碳氢活化的研究报道也很多,因为该物质能够与金属发生多种类型的配位,从而产生理想的催化效果[6]。综上所述选择该物质作为反应底物,来进行有意义的反应研究。
1。2。2 氘代N-亚硝基苯胺
实验通过廉价易得的非氘代试剂作为初始底物,合成d-N-亚硝基苯胺后,进行初步的机理研究探索,进行KIE实验等机理实验。
1。3碳氢活化反应
现在的社会生产发展几乎都离不开有机合成这种方法。对比于过的化学研究方法,直接C-H键活化有更加明显的优势。现在它们己经成为有机合成领域的重要方法之一。近期先进产品的研发,许多都紧密结合了碳氢活化反应这一知识点,例如被应用在医疗药品的生产中。在该领域研究人员致力于研究定向碳氢活化反应,其最吸引人的特征之一是尽管在类似的电子和空间环境下存在多个C-H键,但C-H活化可以高度选择性地在策略性所需位置发生。为了使这种方法广泛有用,设计简单,有效和广泛适用的导向基团至关重要。这个反应迎合了现在社会倡导的可持续发展,逐渐成为了有机领域炙手可热的课题。
碳氢活化反应是定向地断裂和生成C-X键的过程,它可以在分子内进行,也可以在分子间进行。因为反应位置具有自由度,当其被体系所限制时就会产生区域选择性。当催化剂使C-H键反应,体系就具有了更大的自由度,就产生了分子间的碳氢活化反应。碳氢活化反应中,各种不同的导向基团、不同的催化剂都是现在探索的热点,本课题使用N-亚硝基苯胺进行胺基化反应的机理探索。
1。3。1碳氢活化氨基化反应
氮是自然界中的一个关键原子,发现于几个众所周知的天然产物家族[7],天然产物,合成中间体,药剂和功能材料中含氮分子都十分流行,如氨基酸,生物碱,卟啉和青霉素,其中通过涉及缩合反应的生物合成途径与预先安装的氧功能相结合,促使合成化学家开发方便温和的胺化反应[8]。传统的有机转化主要依赖于官能团的固有反应性,引入过渡金属催化剂提供了构建共价键的新策略,因此有很好的机会将合成多功能分子的功能性较低的原始化学品衍生化。此外,氮是普遍存在于生物学中,合成药物通常含有比天然产物更多的氮素。携带正电荷以及充当氢键供体或受体的能力强烈影响药物与其靶标之间的相互作用。此外,胺的pKas通常在生理pH范围内,这是提高药物生物利用率所必需的物理性质。最后,氮在材料科学中也是重要的,其中它在聚合物结构中的存在可以对其物理,电子或表面性质具有深刻的影响[9]。在合成天然产物,生物活性化合物或材料的背景下,开发的新型C-N键形成方法是一个非常重要的研究领域。虽然典型变换是离去基团的还原性羰基胺化或亚胺烷基化的亲核取代,新近发现的方法主要受益于过渡金属催化剂出现[10],现代胺化方法现在包括Buchwald-Hartwig C-N偶联、水解[11]和烯丙基胺化胺[12]。更重要的是,过渡金属络合物的出现也有助于解决氢是否可以被氨基直接替代的问题。这种C-H功能化过程具有与上述反应提供的功能相辅相成的独特机会[13],均基于预先安装的功能组的转换。然而,这需要为生成高度活跃的条件确定适当的条件。但是由于高能量和有机基质中C-H键的普遍存在,真正的挑战是诱导选择性C-H官能化。矛盾的是,虽然在自然界中确实存在足够的用于选择性C-H羟基化的加氧酶,但到目前为止,在任何生物合成途径中还没有发现类似的直接氮转移,金属介导的C-H胺化的第一个例子可以追溯到60年代末随着Kwart和Kahn的报道[14], DS Breslow、Sloan,[15]和Turner等[16]。然而社会更多的关注是由八十年代初期由 Breslow和Gellman发表的涉及亚氨基碘的研究[17]。他们的关于铁卟啉或乙酸铑的能力的关键论文能够有效地催化分子内C-H胺化,以及Mansuy等人记录分子间版本,为今后的调查铺平了道路。它还清楚地显示出硝基C-H插入用于合成含氮产品的潜力,这一领域在过去十年中随着产生更加精细和充足的硝酸盐的发展而大大扩展。