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2016年化工大牛技术创新盘点(一)合成篇

2016-07-04  来自:化工邦  共计4次游览

1、马大为课题组发现一类单芳基和单烷基取代的草酸二酰胺,可以促进铜催化的芳基氯代物与苯酚的偶联反应,使反应在 120 oC下进行而给出二芳醚。由于芳胺和二芳醚的结构在医药,农药和有机材料分子中广泛存在,他们发展的这些廉价合成的方法有望在工业大生产中得到应用。目前他们正和企业合作推动这项工作。

 


图片来源:中科院

2、李昂课题组的郦勇博士、朱书高博士和李健在吲哚生物碱全合成方面取得进展近期完成了akuammiline家族中两个成员aspidodasycarpine和lonicerine的首次全合成,并合成了该家族中一个高氧化态成员lanciferine的原定结构。这类化合物区别于该家族其他成员的结构特点是吲哚苄位为季碳中心,其合成挑战性主要在于吲哚3位和苄位的两个连续季碳以及氮杂 [3,3,1] 双环体系的构建。


图片来源:中科院

3、中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室黄汉民研究小组致力于通过发展高效的C-N键活化新模式,制备相应的金属-碳、金属-氮活性中间体,在研究其基元反应过程的基础上,建立新型高效的催化反应,近年来取得了一系列突破性进展。他们利用C-N键活化建立了一系列新型的C-C和C-N成键反应,通过C-N键活化发展了新型羰基化反应。

图片来源:中科院
4、福建物构所结构化学国家重点实验室尤磊研究员的课题组在动态共价化学方面的研究取得系列新进展:提出了“基于反应性的动态共价化学”的新思想,突破了现有的官能团主导的研发分类体系,并以此指导动态共价反应的发现、调控和模拟;利用芳香醛和仲胺原位反应生成高反应性亚胺盐,进而与弱亲核试剂醇结合生成半缩胺醚,实现了醇类高效可逆结合和手性识别;通过引入不同取代基控制亚胺键反应性,同时利用金属离子的螯合配位作用,形成基于缩胺的热力学稳定的动态多组分组装产物;发现了基于亚胺盐类似物10-甲基吖啶盐和硫醇的新型动态共轭加成反应,首次采用可逆共价键与分子开关偶联的方法实现了信号的动态级联,并对分子开关的可逆结构切换进行了有效调控。

在上述“基于反应性的动态共价化学”导向的新型可逆共价作用的发现、调控及功能化研究基础上,该课题组提出了“用于动态共价化学和系统化学的定量反应性标度”的新概念。该课题组以吡啶-2-甲醛和芳香伯胺原位生成亚胺,实现了其和醇、硫醇、伯胺、仲胺等常用亲核试剂的普适性动态共价反应,并通过取代基效应调控平衡。对于环状仲胺,由于供电子和吸电子取代基分别对亚胺和产物的稳定性有显著影响,产生独特的“跳跳板效应”,这也是首次在热力学控制体系中观察到这一现象。


图片来源:中科院

5、福建物构所结构化学国家重点实验室和中科院煤制乙二醇及相关技术重点实验室李纲研究员课题组在国际上首次实现了对苯乙胺类化合物的远程区域多重选择性的碳氢键的烯烃化。很多苯乙胺类化合物是非常重要的药物,如著名的安非他命(Amphetamine)。该研究通过选择合适的金属钯催化体系,并设计了一套独特的邻氰基苯甲酸的导向辅助基团(Directing Group),成功实现了苯乙胺类化合物的远程邻位(ortho)和间位(meta)的可控多重选择性的碳氢键的烯烃化并且选择性的调控手段非常简单,只需要一个甲基化反应既可以从远程邻位的碳氢键烯烃化变换到远程间位的碳氢键烯烃化。连续地运用以上两种不同区域选择性的碳氢活化反应,即可实现远程邻位和间位碳氢键的快速官能团化,为构筑多取代的复杂芳环体系提供了一个全新的合成设计概念。由于只需经过简单的底物结构操控,便可以得到两种不同的并且可预测的区域选择性的结果,这种创新性合成反应对加快药物的研发和生产合成都具有重要意义。

 图片来源:中科院

6、福建物构所中科院煤制乙二醇及相关技术重点实验室黄学良研究员课题组发现了首例重氮乙酸酯对N-F键的插入反应。通过N-氟代双苯磺酰胺与重氮酯反应,首次实现了在酯基α位碳原子上同时引入氟与氮两个特殊官能团。在机理研究方面,黄学良研究员课题组还与结构化学国家重点实验室李春森研究员课题组合作,进行了详细的动力学以及理论计算研究,阐明了C-F键和C-N键的形成机理。该反应无需金属催化剂、条件温和、反应效率以及原子经济性都很高,为合成α-氟代-α-氨基酸衍生物提供了一条高效简洁的路线。在以上研究基础上,黄学良研究员课题组进一步发现,双苯磺酰胺也可以直接与重氮酯反应,在酯基α位引入磺酰胺基团,实现了无金属参与的N-H键的插入反应,从而为合成具有广泛应用的磺酰胺类药物提供了新方法。

图片来源:中科院

7、成都生物所李光勋副研究员及唐卓研究员设计了一类特殊的合成方法,用于快速得到AOX中间体。通过在二氢奎宁(DHQ)的芳香环上引入供电子基团,使得其双健具有较高的电子云密度,能被普通的质子酸质子化形成具有较高活性的AOX中间体,该中间体能被HEH还原,或者与吲哚发生Freidel-Craft反应,快速得到相应的四氢喹啉。同时,用手性磷酸催化能形成相应的离子对,快速合成手性四氢喹啉。


图片来源:中科院

8、清华大学化学系张希教授与王治强教授和李隽教授合作,利用超分子方法构筑了一种活化的自由基,并由此显著加速了芬顿氧化反应。以吡咯并吡咯二酮(DPP,一类荧光染料)衍生物作为模型分子,其氧化过程可分为两个阶段,DPP阳离子自由基为关键的中间产物。

图片来源:清华大学

9、清华大学赵亮和厦门大学朱军发表报道多金属取代的杂环化合物—四核金取代的吲哚与八核金取代的苯并二吡咯的合成,并通过理论计算发现,此类多金属取代的杂环均具有超共轭芳香性。该研究首次将超共轭芳香性概念拓展到过渡金属取代的杂环体系,发现该芳香性在稳定此类化合物方面发挥了至关重要的作用。


图片来源:清华大学

8、徐兆超研究员带领的研究团队,利用氮丙啶作为荧光团电子供体,有效抑制淬灭荧光和易使染料光漂白的分子内电荷转移态(TICT)的形成,获得了高荧光强度和光稳定性的系列新型荧光染料。


图片来源:中科院 

9、胡向平研究员领导的研究团队在铜催化不对称炔丙基转化研究中取得新进展,通过运用一种脱硅活化的新策略,成功实现了Cu-催化的炔丙醇酯与β-萘酚及富电子苯酚间的不对称[3+2]环加成反应。


图片来源:中科院

10、催化杂环合成研究组万伯顺、王春翔等人在催化环加成反应研究工作中取得新进展,成功实现了氮杂七元环吖庚因类杂环的选择性合成


11、余正坤研究员开展借氢有机合成研究。其原理是:伯 (仲) 醇在过渡金属催化剂作用下原位脱氢形成醛 (酮) 和水,接着醛和酮发生aldol缩合反应形成alpha,beta-不饱和酮中间体,此中间物种被原位形成的过渡金属氢化物还原得到alpha-或beta-烷基化的酮及其相关产物,副产物只为水且无需外加氢源。反应类型分为酮的alpha-烷基化和仲醇的beta-烷基化,均相和多相催化剂都可以应用。此过程以价廉易得的酮和醇为原料、反应条件温和、原子经济性高,是一条简洁的C-C键形成路线,可以替代传统的利用在碱存在条件下酮 (或仲醇预先被氧化成酮) 与卤代物反应进行烷基化的路线,具有潜在的应用前景。


图片来自中科院

12、徐杰研究员和路芳研究员等在对苯二甲酸二乙酯合成新路线的研究中取得新进展,该合成新路线以生物质基粘康酸为原料,经与乙醇和乙烯发生连续的酯化反应、Diels-Alder反应以及脱氢反应,直接合成对苯二甲酸二乙酯。


图片来自中科院


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