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金催化炔基苯并二英环化合成8-羟基异香豆素的理论研究

2021-07-11杨一莹朱荣秀张冬菊刘成卜

高等学校化学学报 2021年7期

杨一莹,朱荣秀,张冬菊,刘成卜

(山东大学化学与化工学院,理论化学研究所,济南250100)

异香豆素是苯并吡喃酮类化合物的总称,普遍存在于天然产物、药物分子及有机合成中间体当中[1,2],具有多种药理作用[3~5].该类化合物最具代表性的是8-羟基异香豆素,由于其8号位羟基的较高活性,在抗真菌和抑制组胺活性物质释放等方面有广泛应用[6,7].因此,8-羟基异香豆素的高效精准合成是备受关注的热点课题.

8-羟基异香豆素的合成一般是通过邻炔基苯甲酸(酯)或苯甲酰胺的环化予以实现[8~10],反应条件通常较为苛刻,并且涉及多个反应步骤,致使产物收率较低[11,12].开发条件温和、简单高效、普适性广、选择性高的新型合成方法一直是具有挑战性的课题.2017年,Mohapatra课题组[13]报道了金催化炔基苯并二英环化高效合成8-羟基异香豆素的方法,并提出了相关的反应机理(Scheme 1).他们发现,三苯基膦六氟锑酸金络合物[(Ph3P)AuSbF6]可高效率催化该反应,异香豆素产率可达85%.他们认为反应涉及底物配位、羰基亲核环化、水分子亲核加成、丙酮消除、质子化脱金等过程,炔基苯并二英(R)经历金-π络合物(A)、烯基金中间体(B)、烯基金-H2O加合物(C)、产物前驱物(D)等衍变为目标产物(P).该反应机理的可行性需要用理论化学方法予以验证.本文通过密度泛函理论(DFT)研究了Scheme 1所示的典型反应,给出了新的反应机理,期望对相关的实验研究提供一定的理论指导.

Scheme 1 Au(I)-Catalyzed cycloisomerization of phenylethynyl-benzodioxin(R)synthesizing 8-hydroxy-3-substituted isocoumarin(P)[13]

1 计算方法

所有计算使用Gaussian 09程序[14]完成.结构优化均应用极化连续介……

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