基于联萘骨架的氮杂环卡宾配体的金属钯和金络合物的合成及应用

论文摘要

本论文主要围绕由联萘胺衍生的氮杂环卡宾配体及其金属钯和金络合物的合成,以及这些金属络合物在均相催化反应中的应用而展开。1双齿双氮杂环卡宾的钯络合物的合成及其应用从光学纯的联萘胺出发,合成了一系列带有不同阴离子配体和N-取代基的轴手性氮杂环卡宾配体的二价钯络合物I-la,b,I-2a-d, I-3a和I-4a-h,它们的结构均通过NMR、MS和IR等表征,其中络合物Ⅰ-4c的结构还经过X-Ray单晶衍射分析的确认。这些氮杂环卡宾的二价钯络合物能够有效地催化二乙基锌诱导极性反转的醛的不对称烯丙基化反应。金属钯中心的阴离子配体X会明显改变反应的速率,而反应的对映选择性则会受到N-CH2R取代基和阴离子X的共同影响。其中,N-CH2R的R为平面的苯基和X为溴离子的钯络合物I-4b是最好效果的催化剂。对于芳香醛和脂肪醛底物,均可取得58-96%的收率,54-66%ee的对映选择性,以及高达syn:anti> 99:1的非对映选择性。2氮杂环卡宾和氮给体的混合配体及其金属钯络合物的合成与表征从光学纯的联萘胺出发,合成了四个氮杂环卡宾和氮给体混合配体的钯络合物,即氮杂环卡宾-磺酰胺的Ⅱ-7,氮杂环卡宾-水杨醛亚胺的Ⅱ-14,氮杂环卡宾-苯甲醛亚胺的Ⅱ-18,以及氮杂环卡宾-胺基的Ⅱ-19。它们的结构均通过NMR、MS和IR等表征,其中络合物Ⅱ-7、Ⅱ-14和Ⅱ-18的结构还经过X-Ray单晶衍射分析的确认。在金属钯周围,络合物Ⅱ-7、Ⅱ-14和Ⅱ-18均表现为三齿螯合的配位方式,而络合物Ⅱ-19则可能是由氮杂环卡宾与胺基两齿螯合在钯中心的结构。3双齿双氮杂环卡宾的二价钯络合物在烯烃双氧化反应中的应用以PhI（OAc）2作为促进PdⅡ/PdⅣ催化循环的氧化剂,在耐空气和水气的温和条件下,氮杂环卡宾的二价钯络合物能够成功地催化烯烃的双氧化反应,其中,阳离子的钯络合物Ⅰ-2d表现出最高的催化活性。对于1,2-双取代的烯烃底物,它们的双氧化反应能够取得良好的顺式非对映选择性；而对于苯乙烯类衍生物,则会得到其1,2-和1,l-双氧化的混合产物,其中,富电子的衍生物有利于1,1-双氧化产物的生成。另外,通过同位素标记实验,我们还对该反应PdⅡ/PdⅣ催化循环的机理做了相应的研究,从而对各种产物的分配比例和非对映选择性做出了合理的解释。4单齿氮杂环卡宾配体的金络合物的合成及其应用从光学纯的联萘胺出发,合成了一系列单齿氮杂环卡宾配体的金络合物Ⅳ-1,Ⅳ-2a,b和Ⅳ-3-11,它们的结构经过了核磁、质谱和红外等的表征。其中,络合物Ⅳ-1,Ⅳ-2a和Ⅳ-6的结构还得到X-Ray单晶衍射分析的确认,它们的卡宾碳原子和阴离子配体在金的周围均表现为近似直线形的配位方式。这些氮杂环卡宾的金络合物能够有效地催化联烯-醇Ⅳ-47的分子内环化反应,在室温下能以优秀的收率得到相应的醚产物,但是反应的手性诱导效果（up to 24% ee）却并不理想。这些氮杂环卡宾的金络合物也能高效地催化1,6-烯炔的分子内环化反应,反应均能以很快的速率顺利进行。其中,络合物Ⅳ-6是最好的催化剂,在0°C下,以最高>99%的收率和59%ee的对映选择性得到相应的乙酰氧基环化产物Ⅳ-50a。以Ph2SO作为氧化剂,氮杂环卡宾的金络合物还能高效地催化1,6-烯炔的氧化重排反应,这实际上是捕获到了金催化1,6-烯炔重排过程中的五元环并三元环的金卡宾中间体B。其中,络合物Ⅳ-2a是最好的催化剂,在10°C下,以最高达>99%的收率和65%ee的对映选择性得到相应的醛产物Ⅳ-53。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 卡宾金属络合物的分类及电子属性
• 2 氮杂环卡宾的发展历史及其性质
• 3 手性氮杂环卡宾配体及其在不对称有机金属催化中的应用
• 4 本论文的立题
• 第1章 基于联萘骨架的双齿双氮杂环卡宾配体的钯络合物的合成及其在二乙基锌诱导极性反转的醛的不对称烯丙基化反应中的应用
• 1.1 引言
• 1.2 基于联萘骨架的双齿双氮杂环卡宾配体的钯络合物的合成及其在不对称烯丙基烷基化反应中催化活性的初探
• 1.3 基于联萘骨架的双齿双氮杂环卡宾配体的钯络合物在不对称催化的二乙基锌诱导极性反转的醛的烯丙基化反应中的应用
• 1.4 本章小结
• 第2章 基于联萘骨架的螯合氮杂环卡宾和氮给体混合配体的钯络合物的合成及其表征
• 2.1 引言
• 2.2 基于联萘骨架的氮杂环卡宾和氮给体混合配体的钯络合物的合成及表征
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于联萘骨架的双齿双氮杂环卡宾配体的阳离子钯络合物在烯烃双氧化反应中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 双氮杂环卡宾配体的阳离子钯络合物在烯烃双氧化反应中的应用
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于联萘骨架的单齿氮杂环卡宾配体的金络合物的合成及其在不对称催化反应中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 基于联萘骨架的单齿氮杂环卡宾金络合物的合成及其在联烯醇的分子内环化反应中催化活性的初探
• 4.3 氮杂环卡宾配体的金络合物在1,6-烯炔的不对称分子内环化以及1,6-烯炔的不对称氧化重排反应中的应用
• 4.4 本章小结
• 全文总结
• 实验部分
• 参考文献
• 附录
• 附录一 已知化合物一览表
• 附录二 新化合物数据一览表
• 附录三 单晶衍射的相关数据
• 附录四 已发表和待发表的论文
• 致谢
• 卷内备考表