烯烃的胺卤化反应一直以来广为有机化学家们所关注,近年来的研究更是炙手可热,呈现出众多的新特征。胺卤化反应有很高的实用价值:分子间的胺卤化反应得到邻位卤胺化合物,这类中间体可转化为取代的氨基酸、氮杂环丙烷、α-氨基醇、二胺等有生物医药价值的化合物;分子内的胺卤化反应又可构建特殊的氮杂环,广泛应用于天然产物的全合成。到目前为止,成功高效实现胺卤化反应的功能化的烯烃底物还较少,氮源也局限于磺酰胺类等少数几种氮源,一定程度上制约了胺卤化反应的发展和应用。本论文拓展了氨基甲酸苄酯和邻苯二甲酰亚胺两类新的氮源,在β-硝基苯乙烯、β-二氰基苯乙烯两类功能化烯烃底物上实现了胺卤化反应。其中,β-二氰基苯乙烯这类功能化烯烃是第一次被研究于胺卤化的反应体系。本论文还进行了部分胺卤化产物的脱氨基保护基和衍生化研究。同时,首次设计并实现了氨基甲酸薄荷酯和手性恶唑烷酮两类手性氮源基于β-硝基苯乙烯的胺卤化反应,对手性氮源诱导胺卤化反应进行了探索。1.β-硝基苯乙烯和氨基甲酸苄酯(CbzNH2)的胺卤化反应研究实现了以CbzNH2为氮源、NCS为氯源、β-硝基苯乙烯为烯烃底物的三组份胺氯化反应以及以CbzNCl2为氮氯源、β-硝基苯乙烯为烯烃底物的两组份胺氯化反应,无机碱碳酸钾对这个反应有很好的催化效果,反应得到单一的二氯化的胺氯化产物,即2,2-二氯-2-硝基-1-苄酯碳酰胺基-1-芳基乙烷,这与本课题组之前研究的以TsNH2为氮源的反应类似,主要还是因为硝基基团的存在。反应可以在室温进行,反应一般在8 h以内完成,比以磺酰胺为氮源时的反应明显加快,产物收率更高,几乎都在90%以上,部分底物的反应产率近于定量。本论文首次研究了β-硝基苯乙烯胺卤化产物的脱氨基保护基和衍生化工作。胺氯化产物1-1b在HBr/HOAc(30%,w/w)条件下可以比较好地脱去Cbz保护基,得到β-氨基-α-二氯硝基化合物的氢溴酸盐,该化合物在过量碳酸氢钠的作用下,得到一类有意思的亚胺结构化合物2-4c,通过对反应机理的探索以及实验研究,β-氨基-α-二氯硝基化合物的氢溴酸盐将有希望发展为一类在温和条件下构建Schiff碱的新合成子。胺卤化产物1-1b在Pd/C催化氢化的条件下,则得到脱去二氯、脱去Cbz以及还原硝基的二胺化合物,第一次以实验手段证明了β-硝基苯乙烯作为功能化烯烃底物胺卤化反应的实际意义。同时,研究了β-硝基苯乙烯与CbzNH2的胺溴化反应,实现了以CbzNH2为氮源、NBS为溴源的三组份胺溴化反应,磷酸钾对这个反应有很好的催化效果。反应有很好的底物适应性,β-硝基噻吩乙烯、β-硝基呋喃乙烯以及1-硝基-1-壬烯等烯烃底物均可以正常发生反应,反应同样可以在室温进行,反应一般在3-5小时就可以完成,反应产率几乎均在80%以上,同时,反应的区域选择性很好,得到单一的2,2-二溴-2-硝基-1-苄酯碳酰胺基-1-芳基乙烷产物。我们还在水相条件下实现了这样的胺溴化反应,另外放大反应(6.6 mmol)仍然得到很好的81%收率。胺溴化产物1-1d在HBr/HOAc(30%,w/w)作用下也可以脱去Cbz保护基,得到β-伯氨基二溴硝基化合物的氢溴酸盐。得到的产物,经1HNMR,13CNMR,HRMS,IR等进行了结构确认,并且对胺卤化产物1-1b和1-1d培养了单晶,进行了X-射线单晶结构分析。2.β-硝基苯乙烯和N-氯邻苯二甲酰亚胺(PhthNCl)的胺氯化反应研究研究表明,N-氯邻苯二甲酰亚胺与β-硝基苯乙烯在NaOH(300 mol%)存在下,可以很好地发生反应,生成相应的胺氯化产物,反应的区域选择性好,得到单一的2,2-二氯-2-硝基-1-邻苯二甲酰胺基-1-芳基乙烷产物,产率也比较好,基本上均在80%以上。胺氯化产物3-1b在Pd/C催化氢化条件下,主要生成了二氯被脱去、硝基被还原的邻位二胺化合物以及将二氯硝基转变为缩醛的α-氨基缩醛两类化合物,第一次从β-硝基苯乙烯的胺卤化产物衍生化得到α-氨基缩醛。胺卤化产物3-1b在有机碱DABCO作用下消去卤化氢,得到相应的烯烃化合物。得到的产物,经1HNMR,13CNMR,HRMS等进行了结构确认,对胺卤化产物3-4b培养了单晶,进行了 X-射线单晶结构分析。3.β-二氰基苯乙烯和氨基甲酸苄酯(CbzNH2)的胺卤化反应研究氰基是非常有用且容易转化的官能团,温和的条件下可转变为酸、酰胺等多种类型的官能团,β-氨基二氰化合物是一类特别有用的中间体,二氰基既可以转变为单氰基又可以基于二氰基得到复杂而多变的氮杂环结构。本论文第一次将β-二氰基苯乙烯拓展到胺卤化的反应体系中来。以氨基甲酸苄酯为氮源、NBS为卤源、β-二氰基苯乙烯为烯烃底物,实现了三组份条件下的胺溴化反应,磷酸钾对这个反应有相对较好的催化结果。反应的底物适应性较为广泛,实现了 14种不同芳基取代的烯烃底物的拓展;产率中等偏上,介于41%到86%之间,多数在70%以上;区域选择好,均得到2-溴-2,2-二氰基-1-苄酯碳酰胺基-1-芳基乙烷产物的单一产物;反应时间短,一般在0.5 h到3h之间,这在烯烃的胺卤化反应中不多见。对于胺卤化产物4-1b,在有机碱DABCO的作用下,消去了卤化氢,得到相应的烯烃化合物。产物经1HNMR,13CNMR,HRMS,IR等进行了结构确认,对胺卤化产物4-1b培养了单晶,进行了X-射线单晶结构分析。4.β-二氰基苯乙烯和N-氯邻苯二甲酰亚胺(PhthNCl)的胺卤化反应研究研究表明,N-氯邻苯二甲酰亚胺与β-二氰基苯乙烯在无机碱NaOH作用下,可以比较好地发生预期的胺卤化反应,反应在室温进行,产率比较好,一般都在70%以上,部分底物甚至得到了接近定量的结果,反应时间一般在6 h以内,部分底物甚至在0.5 h就可反应结束,反应区域选择性好,得到2-氯-2,2-二氰基-1-邻苯二甲酰胺基-1-芳基乙烷的单一产物。对于得到的胺氯化产物5-1b,在有机碱DABCO的作用下,消去卤化氢,得到相应的烯烃化合物。产物的结构经1H NMR,13C NMR,HRMS,IR等确认,对胺卤化产物5-1b培养了单晶,进行了X-射线单晶结构分析。5.手性氮源诱导的不对称胺卤化反应探索第一次基于氨基甲酸酯设计了氨基甲酸薄荷酯和手性恶唑烷-2-酮两类手性氮源,在磷酸钾催化下,实现了与β-硝基苯乙烯的胺卤化反应,产率分别达到了95%和76%。以氨基甲酸薄荷酯为氮源的反应得到的胺卤化产物几乎没有选择性,de值接近0;以(S)-N-氯-4-异丙基恶唑烷-2-酮为氮氯源反应得到的胺卤化产物则达到16%的de值。这项研究工作为手性氮源的设计提供了良好的策略和研究基础。