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串联反应是一种从相对简单、易得的原料出发,通过多个依次进行的分子间或分子内反应,无需中间体分离纯化,直接获得复杂分子的高效有机合成方法。本论文全面综述了近年来β,γ-不饱和-α-酮酸酯参与的反应进展;在此基础上,研究、发展了β,γ-不饱和-α-酮酸酯参与的3类新型串联反应,快速高效地构建了多种杂环体系。主要内容如下:
1.我们发展了一种DBU促进的环状β-卤代α,β-不饱和醛与β,γ-烯基-α-酮酸酯之间的环合反应,以高度的选择性(化学、区域选择性及非对映选择性)和中等到好的收率成功构建了包含螺环结构、溴乙烯基和全碳季碳中心的高度官能化的螺-3,4-二氢吡喃分子骨架。实验结果表明:该反应可能通过串联的Rauhut-Currier/半缩醛化反应实现,DBU的亲核性和碱性是决定反应进行的关键,其促进的γ-氢转移完成了该串联过程。
2.我们探索了手性Br(o)nsted碱作用下,活泼的α,α-二取代醛的不对称直接α-烷基化反应,发展了一种金鸡纳碱衍生物(DHQD)2PYR催化的Michael/半缩醛化串联反应,由简单易得的环状β-羰基醛或β-酯基醛与β,γ-烯基-α-酮酸酯高度立体选择性地构建了含有全碳季碳中心的螺-3,4-二氢吡喃衍生物。各种底物均能以中等到优秀的产率(高达99%)优异的对映选择性(高达97%)得到目标产物。另外,我们观察到某些反应中催化剂用量最低可以至0.5mol%,收率基本不受影响。这是一个非常有应用前景的有机合成方法,能够在生物活性分子及天然产物的合成中得到应用。
3.我们发展了一种CuI催化的端炔、磺酰叠氮、β,γ-炔基-α-酮酸酯的三组份串联反应,首次实现了原位产生的N-磺酰基烯酮亚胺与炔酮酸酯的酮羰基[2+2]环加成反应,首次合成并分离得到了缺电子基取代的2-磺酰亚胺基氧杂环丁烷衍生物。通过反应条件的控制,实现了2-磺酰亚胺基氧杂环丁烷的选择性开环与扩环反应,顺利地构建了含有联烯结构的5-亚胺基吡咯啉酮和3,4-二取代马来酰亚胺这两类杂环化合物。深入研究了含有联烯结构的5-亚胺基吡咯啉酮在多种条件下的环异构化反应,构建了更复杂的杂环体系。