酰胺C-N键断裂构建酰基C-S/C-O键的研究

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酰胺广泛存在于自然界和化学界中,是肽和蛋白质中的基本结构单元,许多药物分子中也含有酰胺键。由于氮原子的孤电对与羰基π键之间的共轭作用,使得酰胺键非常稳定,选择性地活化酰胺C-N键非常困难。目前活化酰胺键的方法主要有两种:一种是往酰胺氮原子上安装强吸电子基团(Ph,Ts,Boc等)来削弱共轭效应以活化酰胺键。被活化的酰胺在过渡金属和/或强碱介导的条件下能与亲核试剂偶联,但过渡金属价格昂贵以及重金属残留等问题的存在极大地限制了它的发展,并且该方法只适用于被活化的酰胺。另一种是利用强酸或强碱来活化酰胺键。该方法一般需要苛刻的反应条件,且需使用大量过量的亲核试剂以获得高产率产物。因此,在无过渡金属和环境温和的条件下实现酰胺键(特别是一般酰胺键)的断裂具有高挑战性。本文致力于无过渡金属条件下酰胺键断裂的研究,具体研究内容和结果如下:(1)发展了一种活泼酰胺C-N键断裂构建酰基C-S键的反应。该反应利用催化量的K2CO3(10 mol%)作为促进剂,避免了使用昂贵的过渡金属及过量的碱。在该反应条件下,芳族和脂肪酰胺都很容易与硫醇反应而获得硫酯,带有官能团(例如环己基,Si(OEt)3,NHC(O)t-Bu基团)的脂肪族硫醇也可以很好地反应。值得指出的是,带有NH2基团的硫酯也可以在该反应条件下合成,而该产物很难通过传统亲核取代获得。该反应在无金属条件下进行,无需惰性气体气氛,操作简单,为合成有价值的酰基硫酯提供了一种简便实用的方法。(2)发展了一种惰性酰胺C-N键断裂构建酰基C-O键的反应。酰胺的C-N键经酸/碘化物共催化体系活化并裂解,该反应不需使用大量化学计量过量的醇。三级酰胺包括最惰性的N,N-二甲基脂族酰胺都能和酚(醇)反应以高产率得到相应的酯,具有高的官能团耐受性,底物范围广。放大实验和生物活性底物的修饰也突出了该策略的潜在合成应用。该反应不仅解决了未活化酰胺键催化活化方面的挑战难题,而且还促进了酰胺在有机合成中的应用。
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