研究生: |
派克 Paike Vijaykumar Vithalrao |
---|---|
論文名稱: |
利用四丁基氟化銨(TBAF) 做為有效的有機催化劑以形成C-C, C-N和C-S鍵 Use of Tetrabutylammonium Fluoride (TBAF) as an Effective Organocatalyst for the Formation of C-C, C-N and C-S bonds |
指導教授: |
韓建中
Han, chien-chung |
口試委員: |
韓建中
Han, chien-chung 劉瑞雄 Liu, Rai-Shung 蔡易州 Tsai, Yi-Chou 李志聰 Lee, jyh-tsung 白孟宜 Bai, meng-yi |
學位類別: |
博士 Doctor |
系所名稱: |
理學院 - 化學系 Department of Chemistry |
論文出版年: | 2011 |
畢業學年度: | 100 |
語文別: | 英文 |
論文頁數: | 436 |
中文關鍵詞: | 四丁基氟化銨 、同步還原取代反應 、有機催化劑 |
相關次數: | 點閱:2 下載:0 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
四丁基氟化銨(TBAF)已被廣泛地運用在矽烷基的去保護及氟化反應等有機合成方面。近年來,四丁基氟化銨被認為是一種便利的有機氟離子源且是各種有機轉換反應的最佳選擇。因此,我們使用有著這種獨特能力的氟化催化劑促進了我們藉由同步還原取代反應(CRS)合成單取代N,N’-diphenyl-1,4-phenylenediamine (PDA)及高取代吡啶、quinoxalines和nitrocyclopropane。
論文由四個章節組成:
第一章以N,N’-diphenyl-1,4-phenylenediamine和具有活性亞甲基官能團的化合物,闡明了藉由氟離子的協助可有效的形成C-C鍵。此反應如典型的Michael addition形式,在攝氏七十度且在具四丁基氟化銨的乙腈溶液下反應一小時完成,而同樣的反應在未含有氟陰離子的情況下無法進行。此嶄新的發現也提供了前所未見的以各種烷基官能團功能化聚苯胺主鏈之方法。
第二章討論關於四丁基氟化銨做為全新、有效的催化劑以幫助藥用支架(privileged medicinal scaffolds) — 2-amino-3,5-dicyano-6-sulfanyl-pyridines之具多重反應成員的一鍋反應合成且有不錯的產率(50-70%)。進一步的對照研究,我們提出改善後的合成步驟,僅需兩步驟且一鍋反應,即在溫和的條件下合成出3,5-dicyanopyridines並具有優良的產率(80-93%)。有趣的是,這個方法也能夠合成具有高度立體阻礙、具有生物活性的4-(2,6-dihalophenyl)-3,5-dicyano- 6-sulfanyl-pyridines並具有高產率(大於85%)。
第三章探討的是關於利用 1,2-diketones 或 2-bromoacetophenone 及 1,2-diamines 合成 quinoxannes 之反應 , TBAF 做為之催化劑可有效減少其反應時間及提高其產率至 (87-95%)。此反應可以在溫和的反應條件下進行,且結束反應的步驟也很簡單,而且有良好的產率以及很短的反應時間,此方法不僅可以取代熟知的酸/鹼熱催化過程,而且可以進行一系列相似的化合物之反應。
此外 TBAF 和乙醇的組合具有多個對環境友善以及經濟方面的優點。
最後一章探討的是在有 TBAF 當催化劑的狀態下,可在溫和的條件下並有效率地進行分子間 Michael 加成反應,將 2-bromoacetophenone 及具有 nitro 取代基之 styrene 進行分子內環化反應,形成 nitrocyclopropanation,生成具有三個立體中心的單一種特定之立體異構物,此反應有良好的產率(60-78%)。TBAF 與 THF 的組合在經濟上和生態安全上扮演著中要的角色,並成功地將此兩種化合物轉化成另一種立體異構物。
1. a) Michael, A. Am. Chem. J. 1887, 9, 115. b) Mather, B. D.; Viswanathan, K.; Miller, K. M.; Long, T. E. Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 487. c) Sibi, M.; Manyem, S. Tetrahedron 2000, 56, 8033. d) Krause, N.; Hoffman, R. A. Synthesis 2001, 2, 171. (e) Jacobsen, E. N.; Pfaltz, A.; Yamamoto, H. Eds. Comprehensive Asymmetric Catalysis, 1st ed. Springer, Berlin, 1999. (f) Tsogoeva, S. B. Eur. J. Org. Chem. 2007, 1701. (g) Yang, X.; Zhou, X.; Lin, L.; Chang, L.; Liu, X.; Feng, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 1. (h) Pansare, S. V.; Pandya, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9624. (i) Nugent, B. M.; Yoder, R. A.; Johnston, J. N. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3418.
2. Vernon, B.; Tirelli, N.; Bachi, T.; Haldimann, D.; Hubbell, J. J. Biomed. Mater. Res. 2003, 64A, 447.
3. Vaccaro, E.; Scola, D. A. Chemtech. 1999, 29, 15.
4. Beylen, V.; Bywater, M.; Smets, S.; Swarc, G.; Worsfold, M. D. J. Adv. Polym. Sci. 1988, 86, 87.
5. Tokura, S.; Nishi, N.; Nishimura, S.; Ikeuchi, Y. Polym. J. 1983, 15, 553.
6. Morpurgo, M.; Veronese, F. M.; Kachensky, D.; Harris J. M. Bioconjug. Chem. 1996, 7, 363.
7. Richardson, S. C. W.; Pattrick, N. G.; Stella, M. Y. K.; Ferruti, P.; Duncan, R. Biomacromolecules 2001, 2, 1023.
8. Ferruti, P.; Bianchi, S.; Ranucci, E.; Chiellini, F.; Caruso. V. Macromol. Biosci. 2005, 5, 613.
9. Elbert, D. L.; Pratt, A. B.; Lutolf, M. P.; Halstenberg, S.; Hubbell, J. A. J. Control. Release 2001, 76, 11.
10. Rizzi, S. C.; Hubbell, J. A. Biomacromolecules 2005, 6, 1226.
11. Pavlinec, J.; Moszner, N. J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 1997, 10, 165.
12. Letheby, H. J. Chem. Soc. 1862, 15, 161.
13. Feast, W. J.; Tsibouklis, J.; Pouwer, K. L.; Groenendaal, L.; Meijer, E. W. Polymer 1996, 37, 5017.
14. Wang, J.; Li, H.; Zu, L. Jiang, W.; Xie, H.; Duan, W.; Wang, W. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12652.
15. Agostinho, M.; Kobayashi, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2430.
16. Corey, E. J.; Zhang, F. Y, Org. Lett., 2000, 2, 4257.
17. Ebitani, K.; Motokura, K.; Mori, K.; Mizugaki, T.; Kaneda, K. J. Org. Chem. 2006, 71, 5440.
18. Yamamoto, K.; Higuchi, M.; Takai, H.; Nishiumi, T. Org. Lett. 2001, 3, 131.
19. (a) Bush, L. W.; Breslow, D. S. Macromolecules 1968, 1, 189. (b) Breslow, D. S.; Hulse, G. E.; Matlack, A. S. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 3760.
20. (a) Honzl, J.; Metalova, M. Tetrahedron 1969, 25, 3641. (b) Alexander, E. R.; Coraor, G. R. Ibid 1951, 73, 2721. (c) House, H. O.; Thompson, H. W. J. Org. Chem. 1968, 28, 360.
21. Wu, C. S.; Tsai, S. H.; Liu, Y. L. J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. 2005, 43, 1923.
22. (a) Han, C. C.; Balakumar, R.; Thirumalai, D.; Chung, M. T. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 3511. (b) Han, C. C.; Hong, S. P.; Yang, K. F.; Bai, M. Y.; Lu, C. H.; Huang, C. S. Macromolecules 2001, 34, 587. (c) Han, C. C.; Lu, C. H.; Hong, S. P.; Yang, K. F. Macromolecules 2003, 36, 7908. (d) Han, C. C.; Hseih, W. D.; Yeh, J. Y.; Hong, S. P. Chem. Mater. 1999, 11, 480. (e) Han, C. C.; Jeng, R. C. Chem. Commun. 1997, 553.
23. Sandberg, M.; Hjertberg, T. Synth. Met. 1989, 29, E257.
24. Wade, L. G., Jr. Organic Chemistry, 5th ed. Prentice Hall: New York 2003.
1. Farhanullah; Agarwal, N.; Goel, A.; Ram, V. J. J. Org. Chem. 2003, 68, 2983.
2. Joule, J. A.; Smith, G.; Mills, K. Heterocyclic Chemistry; 3rd ed. Chapman and Hall, London 1995, 72.
3. (a) Roth, H. J.; Kleemann, A. Pharmaceutical Chemistry. Drug Synthesis, Ed.
Prentice Hall Europe, London 1988, 1, 407. (b) MDDR: MDL Drug Data Registry, by MDL Informations Systems, Inc; San Leandro, California, USA.
4. Smith, D. M.; 2nd ed. Rodd’s Chemistry of Carbon Compounds; Coffey, S. Ed.; Elsevier Scientific: Amsterdam, Part F, 1975, IV, 27.
5. Anderson, T.; Trans. R. Soc. Edinb. 1849, 16, 123.
6. Cohen, J. B. J. Chem. Soc. 1925, 127, 2978.
7. Dobbin, L. J. Chem. Educ. 1934, 11, 596.
8. Ramsay, W. Philos. Mag. 1876, 2, 269.
9. Patchett, A. A.; Nargund, R. P. Ann. Rep. Med. Chem. 2000, 35, 289.
10. Cocco, M. T.; Congiu, C.; Lilliu, V.; Onnis, V. Eur. J. Med. Chem. 2005, 40, 1365.
11. Scriven, E.; Berry, D. Speciality Chem. Mag. 2001, 24th May.
12. Reddy, T. R. K.; Mutter, R.; Heal, W.; Guo, K.; Gillet, V.; Pratt, S.; Chen, B. J. Med. Chem. 2006, 49, 607.
13. Chen, H. et. al. PCT Int. Appl. WO 2005058315 A1 20050630, 2005.
14. Levy, S. B. et. al. US Patent Appl. 2005124678 A1 20050609, 2005.
15. (a) Anderson, D. R. et. al. PCT Int. Appl. WO 2004055015 A1 20040701, 2004. (b) Nirschl, A. A. et. al. US Pat. Appl. Publ. US 2005182105 A1 20050818, 2005.
16. Harada, H. et. al. PCT Int. Appl. WO 2002006237 A1 20020124, 2002.
17. (a) Guo, K.; Mutter, R.; Heal, W.; Reddy, T. R. K.; Cope, H.; Pratt, S.; Thompson, M.J.; Chen, B. Eur. J. Med. Chem. 2008, 43, 93. (b) Guo, K.; Thompson, M. J.; Chen, B. J. Org. Chem. 2009, 74, 6999.
18. (a) Katritzky, A. R.; Abdel-Fattah, A. A. A.; Tymoshenko, D. O.; Essawy, S. A. Synthesis 1999, 12, 2114. (b) Hantzsch, A. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1881, 14, 1637.
19. Hegde, V.; Jahng, Y. D.; Thummel, R. P. Tetrahedron Lett. 1987, 28, 4023.
20. Alvarez-Insua, A. S.; Lora-Tamayo, M.; Soto, J. L. J. Heterocycl. Chem. 1970, 7,
1305.
21. (a) Evdokimov, N. M.; Kireev, A. S.; Yakovenko, A. A.; Antipin, M. Y.; Magedov, I. V.; Kornienko, A. J. Org. Chem. 2007, 72, 3443. (b) Evdokimov, N. M.; Magedov, I. V.; Kireev, A. S.; Konienko, A. Org. Lett. 2006, 8, 899.
22. Sridhar, M.; Ramanaiah,B. C.; Narsaiah, C.; Mahesh, B.; Kumaraswamy, M.; Kishore, K. R. M.; Vishnu, M. A.; Pamulaparty, S. R. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 3897.
23. Subhash, B.; Grigoriy, S. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 6959.
24. Crouch, R. D. Tetrahedron 2004, 60, 5833.
25. Mattson, A. E.; Zuhi, A. M.; Reynolds, T. E.; Scheidt, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4932.
26. Han, C. C.; Chen, H. Y. Macromolecules 2007, 40, 8969.
27. Vincent, D.; Mickael, M. Synlett 2005, 95.
28. Paike, V. V.; Balakumar, R.; Chen, H. Y.; Shih, H. P.; Han, C. C. Org. Lett. 2009, 11, 5586.
29. (a) Han, C. C.; Balakumar, R.; Thirumalai, D.; Chung, M. T. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 3511. (b) Han, C. C.; Hong, S. P.; Yang, K. F.; Bai, M. Y.; Lu, C. H.; Huang, C. S. Macromolecules 2001, 34, 587. (c) Han, C. C.; Lu, C. H.; Hong, S. P.; Yang, K. F. Macromolecules 2003, 36, 7908. (d) Han, C. C.; Hseih, W. D.; Yeh, J. Y.; Hong, S. P. Chem. Mater. 1999, 11, 480. (e) Han, C. C.; Jeng, R. C. Chem. Commun. 1997, 553.
1. (a) Yadav, D.; Nath, P. S.; Sachin, K.; Shnha, S. Int. J. Curr. Pharma. Review and Reseach 2011, 1, 33. (b)Sakata, G.; Makino, K.; Kuraswa, Y. Heterocycles 1998, 27, 248. (c) Ali, M. M.; Ismail, M. M. F.; El-Gabby, M. S. A.; Zahran, M. A.; Ammar, T. A. Molecules 2000, 5, 864. (d) He, W.; Meyers, M. R.; Hanney, B.; Spada, A.; Blider, G.; Galzeinski, H.; Amin, D.; Needle, S.; Page, K.; Jayyosi, Z.; Perrone, H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2003, 13, 3097. (e) Kim, Y. B.; Kim, Y. H.; Park, J. Y.; Kim, S. K. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2004, 14, 541.
2. (a) Dell, A.; Williams, D. H.; Morris, H. R.; Smith, G. A.; Feeney, J.; Roberts, G. C. K. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 2497. (b) Bailly, C.; Echepare, S.; Gago, F.; Waring, M. J. Anti-Cancer Drug Des. 1999, 14, 291. (c) Sato, K.; Shiratori, O.; Katagiri, K. J. Antibiot. 1967, 20, 270.
3. (a) Dailey, S.; Feast, J. W.; Peace, R. J.; Sage, I. C.; Till, S.; Wood, E. L. J. Mater. Chem. 2001, 11, 2238. (b) O’Brien, D.; Weaver, M. S.; Lidzey, D. G.; Bradley, D. D. C. Appl. Phys. Lett. 1996, 69, 881.
4. Kumar, A.; Kumar, S.; Saxena, A.; De, A.; Mozumdar, S. Catal. Commun. 2008, 778.
5. Porter, A. E. A. In Comprehensive Heterocyclic Chemistry; Katritsky, A. R., Rees, C. W., Eds.; Pergamon: Oxford, 1984; 157.
6. Cai, J. J.; Zou, J. P.; Pan, X. Q.; Zhang, W. Z. Tetrahedron Lett. 2008, 49, 7386.
7. (a) Bhosale, R. S.; Sarda, S. R.; Ardhapure, S. S.; Jadhav, W. N.; Bhusare, S. R.; Pawara, R. P. Tetrahedron Lett. 2004, 46, 7183. (b) More, S. V.; Sastry, M. N. V.; Wang, C. C.; Yao C. F. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 6345.
8. Das, B.; Venkateswarlu, K.; Suneel, K.; Majhi, A. Tetrahedron Lett. 2007, 48, 5371.
9. Madhav, B.; Murthy, S. N.; Reddy, V. P.; Rao, K. R.; Nageswar, Y. V. D. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 6025.
10. Padmavathy, K.; Nagendrappa, G.; Geetha, K. V. Tetrahedron Lett. 2011, 52, 544.
11. Hasaninejad, A.; Zare, A.; Mohammadizadeh, M. R.; Karami, Z. J. Iran. Chem. Soc. 2009, 6, 153.
12. Cho, C. S.; Oh, S. G. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 5633.
13. Ghosh, P.; Mandal, A. Advances in Applied Science Research 2011, 2, 255. Islami, M. R.; Hassani, Z. ARKIVOC 2008, xv, 280.
14. Zhang, X. Z. Z.; Wang, J. X.; Sun, Y. J.; Zhan, H. W. Chin. Chem. Lett. 2010, 21, 395.
15. Ajaikumar, S.; Pandurangan, A. Applied Catalysis A: General 2009, 357, 184.
16. Heravi, M. M.; Bakhtiari, K.; Oskooie, H. A.; Taheri, S. Heteroatom Chemistry, 2008, 19, 218.
17. Heravi, M. M.; Taheri, S.; Bakhtiari, K.; Oskooie, H. A., Cat. Commun. 2007, 8, 1341.
18. (a) Heravi, M. M.; Taheri, S.; Bakhtiari, K.; Oskooie, H. A. Cat. Commun. 2007, 8, 211. (b) Heravi, M. M.; Bakhtiari, K.; Taheri, S.; Javadi N. M.; Oskooie, H. A. Majid M. ARKIVOC 2006, vi, 16.
19. Raw, S. A.; Wilfred, C. D.; Taylor, R. J. K. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 788.
20. Brown, H.C. et al., in Braude, E. A. and F. C. Nachod Determination of Organic Structures by Physical Methods, Academic Press, New York, 1955.
1. Agrawal, J. P.; Hodgson, R. D. Organic Chemistry of Explosives, Chichester, Wiley
2007.
2. Ono, N. The Nitrogroup in Organic Synthesis, New York: Wiley-VCH 2001, 52.
3. Reissig, H. U.; Zimmer, R. Chem. Rev. 2003, 103, 1151.
4. Ballini, R.; Bosica, G.; Fiorini, D.; Palmieri, A.; Petrini, M. Chem. Rev. 2005, 105, 933.
5. Salamn, J. Top. Curr. Chem. 2000, 207, 1.
6. Donaldson, W. A. Tetrahedron 2001, 57, 8589.
7. Chakraborty, T. K.; Reddy, V. R. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 2099.
8. Brighty, K. E.; Castaldi, M. J. Synlett 1996, 1097.
9. Zlatopolskiy, B. D.; Radzom, M.; Zeeck, A.; de Meijere, A. Eur. J. Org. Chem. 2006, 1525.
10. Asai, A.; Hasegawa, A.; Ochiai, K.; Yamashita, Y.; Muzukami T. J. Antibiot. 2000, 53, 81.
11. Goots, T. D.; Brighty, K. E. Med. Res. Rev. 1996, 16, 433.
12. Gnad, F.; Reiser, O. Chem. Rev. 2003, 103, 1603.
13. Pol, S. D.; Zorn, C.; Klein, C. D.; Zerbe, O.; Reiser, O. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 511.
14. (a) Zheng, J. C.; Liao, W. W. Tang, Y.; Sun, X. L.; Dai, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12222. (b) Bremeyer, N.; Smith, S. C.; Ley, S. V.; Gaunt, M. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 2681. (c) Papageorgiou, C. D.; Cubillo de Dios, M. A.; Ley, S. V.; Gaunt, M. J. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4641.(d) Cavallo, A. S.; Vohuule, A. D.; Isarn, T. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1689.
15. Hass, B. H.; Shechter, H. J. Am. Chem. Soc. 1953, 75, 1382.
16. Kuwajima, I.; Ando, R.; Sugawara, T. Tetrahedron Lett. 1983, 24, 4429.
17. Arai, S.; Nakayama, K.; Ishida, T.; Shioiri, T. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 4215.
18. Vesely, J.; Zhao, G. L.; Bartoszewicz, A.; Cordova, A. Tetrahedron Lett. 2008, 49, 4209.
19. Zhang, J. M.; Hu, Z. P.; Zhao, S. Q.; Yan, M. Tetrahedron 2009, 65, 802.
20. O’Bannon, P. E.; Dailey, W. P. Tetrahedron 1990, 46, 7341.
21. Wurz, R. P.; Charette, A. B. J. Org. Chem. 2004, 69, 1262.
22. Moreau, B.; Charette, A. B. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18014.
23. Moreau, B.; Alberico, D.; Lindsay, V. N.G.; Charette, A. B. Tetrahedron 2011 (article in press), doi:10.1016/j.tet.2011.05.11.
24. Braish, T. F.; Castaldi, M.; Chan, S.; Fox, D. E.; Keltonic, T.; McGarry, J.; Hawkins, J. M.; Norris, T.; Rose, P. R.; Sieser, J. E.; Sitter, B. J.; Watson Jr., H. Synlett 1996, 1100.
25. Ballini, R.; Fiorini, D.; Palmieri, A. Synlett 2003, 1704.
26. Edwards, M. G.; Paxton, R. J.; Pugh, D. S.; Whitwood, A. C.; Taylor, R. J. K. Synthesis 2008, 20, 3279.
27. Volkova, Y. A.; Ivanova, O. A.; Budynina, E. M.; Revunov, E. V.; Averina, E. B. Tetrahedron Lett. 2009, 50, 2793.
28. Russo, A.; Lattanzi, A. Tetrahedron Asymm. 2010, 21, 1155.