摘 要

C-N键是有机化合物的重要结构， C-N键的合成在化学研究中是一个永恒的话题。α-酮酰胺是一类广泛存在于天然产物和功能性中间体中的结构单元，它具有良好生物活性和药物活性，同时还可作为许多重要官能团转化的前体，并因此获得了广泛关注。在近些年所报道的合成α-酮酰胺的新方法反应体系中，总结来看一类是使用金属Cu离子催化的氧化体系；另一类是使用过氧化剂，如TBHP(叔丁醇过氧化氢)等反应体系。而本论文提出一种新型、高效的由碘引发将乙酰苯类化合物与胺类氧化偶联合成α-酮酰胺类化合物的新方法。该方法是在无金属催化的体系下，利用可持续环保的氧气作为绿色氧化剂。对比前人的方案，无金属催化体系具有节约成本，毒性较低，减小污染等优点，更加符合绿色化学的要求。

基于一系列的控制实验以及仪器分析方法，本论文工作对该新方法的反应历程与反应机理得到合理的猜测与验证。同时，证明亚胺离子是反应历程中十分重要的中间体。这个新体系是一个可行的、温和的可以较高收率合成α-酮酰胺新方法。

关键词：α-酮酰胺；氧化偶联；亚胺离子；无金属体系

Study on the New Methodology to α-Ketoamides

Abstract

C-N bond, an important structure of organic compounds, is one of the eternal topics in the study of chemistry in the synthesis of the new C-N bond. α-Ketoamides, a class of pervasive structural moieties of many natural products, marketed pharmaceuticals and versatile synthetic intermediates, possess interesting biological and pharmacological activities and are synthetically useful. In addition, α-ketoamides have wide application as precursors for a large number of functional group transformations. Consequently, the innovation of the synthesis of a-ketoamides has attracted considerable attention from chemists worldwide. In the past years, plenty of modifications and progresses were developed to generate α-ketoamides. Among these methods, metal Cu ¹ catalysed aerobic oxidation is an important method and the use of peroxides, such as TBHP is another common reaction system. In this paper, a novel and efficient I₂-promoted oxidative coupling of acetophenes with amines to α-ketoamides is presented, which employs O₂ as environmentally friendly oxidant under metal-free conditions. Based on a series of control experiments and radical trapping experiments, plausible reaction mechanism was proposed and iminium ion was identified as a significant intermediate in this process. This methodology is a feasible, mild approach to α-ketoamides in good yield.

Key words：α-Ketoamides; Oxidative coupling; Iminium ion; Metal-free system

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 α-酮酰胺 1

1.1.1 C-N键的重要性及意义 1

1.1.2 α-酮酰胺的概述 1

1.1.3 α-酮酰胺化合物的结构特点与重要性 1

1.2 α-酮酰胺的合成方法 2

1.2.1 α-酮酰胺的传统合成方法 2

1.2.2 α-酮酰胺新合成方法 2

1.3 无金属催化 3

1.3.1无金属催化反应体系的优点 3

1.3.2无金属催化反应体系的经典方案 3

1.3.2.1 TBHP/I₂催化体系 3

1.3.2.2 TBHP/TBAI催化体系 4

1.4 氧化偶联反应 5

1.4.1 氧化偶联反应概述及原理 5

1.4.2 氧化偶联反应的发展现状 6

1.4.2.1 炔烃参与的氧化偶联反应 6

1.4.2.2 氧化羰基化反应 6

第二章 实验部分 8

2.1 实验方案设计 8

2.2 实验仪器和实验试剂 8

2.2.1 实验仪器 8

2.2.2 实验试剂 8

2.3实验步骤 9

第三章 结果与讨论 11

3.1 反应条件的优化 11

3.1.1摸索反应的引发剂 11

3.1.2摸索最佳反应温度 11

3.1.3摸索最适反应溶剂 12

3.1.4 引发剂的量对反应的影响 13

3.2普适性的探究与底物扩增 13

3.2.1 乙酰苯类衍生物与吗啉合成α-酮酰胺 13

3.2.2 苯乙酮与不同的胺合成α-酮酰胺 14

3.3 控制实验与反应机理探索 15

3.3.1 控制变量对照实验 15

3.3.2 液质联用分析实验 16

3.3.3 自由基捕获实验 18

3.3.4 提出反应机理 18

第四章 总结与展望 20

4.1总结 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致 谢 24

第一章 绪论

1.1 α-酮酰胺

1.1.1 C-N键的重要性及意义

C–N键是组成有机化合物的重要骨架，C-N键的生成反应是现代有机合成中的一个重要的领域，合成新的C–N骨架对化学研究来讲是一个永恒的课题。含有C-N键的有机化合物广泛存在于自然界，是一类构成生命基础的重要化合物。

通过C-N键的生成可以制备胺及其衍生物、含氮杂环等,他们多数具有生物、药用活性的化合物以及一些重要中间体。并且是很多化工产品的重要原料和组成部分，对我们的生活有着重要的意义。在近些年里，催化的C–N 键的活化呈现出蓬勃发展趋势，利用这些方法可以方便的形成新的 C–N 键从而合成出新的化合物甚至是具有生物活性的物质。

1.1.2 α-酮酰胺的概述

α-酮酰胺是一类广泛存在于天然产物、上市药物和功能性中间体中的结构单元。它不仅具有很好生物活性和药物活性^[1-5]。α-酮酰胺还具有更为广泛的应用,可作为许多官能团转化的前体^[6-9]。因此，基于这些重要的特性，α-酮酰胺类化合物新方法学合成的创新研究吸引了全球化学家的广泛关注。

1.1.3 α-酮酰胺化合物的结构特点与重要性

酰胺类化合物是一种含C–N的化合物，在自然界中广泛存在，在染料、农药、医药、有机中间体等领域也有广泛的应用用。α-酮酰胺是羰基的α位与酰胺结构相连接的节点单元。α-酮酰胺是一种重要酰胺类化合物，总是有广泛的实用价值，特别是农药和医药领域有重要用途（图1-1）。

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