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摘 要

吡啶三唑类化合物容易制备同时化学性质丰富，在有机合成中能形成氮杂环化合物和提供2-取代吡啶单元结构，具有一定的应用价值，其参与的开环脱氮反应近年来受到合成化学家的关注。吡啶类化合物具有一些独特的性质，譬如独特的生物活性、低毒性和高内收性，可用于生物医药、农药合成、染料敏化太阳能电池和有机金属催化材料等领域。本文综述了近年来吡啶三唑类化合物的一些开环脱氮偶联反应，并提出了过渡金属铑催化的吡啶三唑与P(O)H类化合物脱氮碳氧偶联反应，可用于合成吡啶基次磷酸酯类化合物。在我们课题组的前期研究中，一开始是提出以吡啶三唑作为重氮化合物的反应前体，在铜盐催化剂的条件下，P(O)H类化合物的P(O)-H键插入2-吡啶基铜金属卡宾的反应。但在后续的实验研究中，我们意外发现该反应在氮气保护以及铑催化剂的条件下，生成的是吡啶基次磷酸酯类化合物。本文以实验为基础，其中实验主要以吡啶三唑、P(O)H类化合物为原料，在铑催化剂的作用下，通过构筑碳氧键合成吡啶基次磷酸酯类化合物。研究内容包括原料的合成、反应条件的优化、底物范围的实验以及反应机理的研究。

关键词：铑催化 吡啶三唑 脱氮偶联反应 吡啶基次磷酸酯

Rhodium-catalyzed ring-opening reaction of pyridinetriazole

ABSTRACT

Pyridotriazole compounds are abundant in chemical properties and can be easily prepared, and can provide valuable structural units in organic synthesis, so these compounds are popular among synthetic chemists. Pyridotriazole is a nitrogen-containing heterocyclic compound in molecular structure. The nitrogen-containing heterocyclic compounds often have special biological activity, low toxicity and high systemicity, and they are often used as the structural units of medicines and pesticides. Nitrogen-containing heterocyclic compounds are also easy to modify in structure, can easily introduce various functional groups, and have practical applications in dye-sensitized solar cells and organometallic catalytic materials. In this article, the process and experimental methods of ring opening of pyridotriazole to generate corresponding diazo species and metal carbene species under the conditions of metal and non-metal catalysis are reviewed in this article, and the differences between different types of reaction methods . In addition, in our preliminary research, the research group proposed pyridotriazole as the reaction precursor of diazo compounds. Under the condition of copper salt catalyst, the P (O) -H bond of P (O) H compounds was inserted into 2- Pyridyl copper metal carbene reaction. n the follow-up experimental research, we accidentally found that the reaction produced a phosphorylated 2-substituted pyridine compound under the conditions of nitrogen protection and rhodium catalyst. This article is based on experiments, which mainly use pyridine triazole and P (O) H compounds as raw materials. Under the action of rhodium catalysts, the phosphorylated 2-substituted pyridine compounds are synthesized by constructing carbon-oxygen bonds. The research content includes the synthesis of raw materials, the optimization of reaction conditions, the experiment of substrate range and the study of reaction mechanism.

Key Words: Rhodium catalysis; Pyridotriazoles; Denitrogenative couplings; Pyridyl phosphinates

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 吡啶三唑类化合物介绍 1

1.3 吡啶三唑的开环反应研究 2

1.3.1 金属催化的吡啶三唑开环反应 2

1.3.2 非金属催化的吡啶三唑开环反应 4

1.4 研究目的与内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验仪器与实验试剂 6

2.2 实验装置与步骤 7

2.3 原料及目标产物的合成方法 8

2.3.1 吡啶三唑类化合物的合成 8

2.3.2 磷氧类化合物的合成 8

2.3.3 吡啶基次磷酸酯类化合物的合成 9

2.4 化合物的表征方法 9

第三章 结果与讨论 10

3.1 实验条件优化与选择 10

3.2 反应适用范围研究 13

3.3 反应机理研究 14

3.4 化合物的光谱数据 15

第四章 结论与展望 19

参考文献 20

附录 代表性化合物核磁共振图谱 22

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 研究背景

含氮杂环化合物是许多农药化合物、医药化合物的基本骨架，是一类很重要的有机合成中间体。含氮杂环化合物由于其特殊的自身性质，能够方便地引入各种官能团，这导致了它的种类繁多，譬如含哌啶环的氮杂环化合物（简称哌啶类化合物）、吲哚类化合物、吡啶类化合物和噻唑类化合物等等。其中，吡啶类化合物数目尤其庞大，与其相关的新型化合物不断被合成并应用于实际生活中。例如在农业方面，这种化合物能够应用在除草剂与杀虫剂上^[1-3]。在不同官能化的吡啶类化合物中，磷官能化吡啶类化合物表现出了重要的应用价值。这种化合物展现出了各种生物活性和药理学性质，如抗菌和抗疟活性^[4-5]。譬如硫代磷酸脂修饰的2-取代吡啶化合物E可抑制胆碱酯酶，是治疗阿尔茨海默病和重症肌无力等疾病的希望^[6]；[[5-（3-氟苯基）-2-吡啶基]甲基]膦酸二乙酯是合成药物硫酸沃拉帕沙的重要中间体^[7]，该药物主要用于降低心血管疾病的风险。此外，一些磷官能化吡啶也已广泛用作过渡金属催化中的重要双齿配体^[8-9]。

1.2 吡啶三唑类化合物介绍

吡啶三唑类化合物作为含氮杂环化合物的一员，具有丰富的化学性质且易于制备，在有机合成中可以提供有价值的结构单元，因此受到合成化学家的广泛欢迎^[10-11]。这类化合物1在溶液环境中与它开环形式的重氮物种1A存在着互变异构平衡^[12-13]，同时在催化剂是过渡金属的条件下，重氮物种1A可以接着形成相应的金属卡宾物种1B（图1-1）。这些特性使得吡啶并三唑能成为重氮物种反应前驱体，从而能产生相应的卡宾物种参与反应。

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