PdCl2催化的卤代芳炔与芳基硼酸的偶联反应

论文摘要

Suzuki交叉偶联反应在有机合成中具有重要的地位,使用钯、镍等过渡金属配合物作为催化剂可以达到很高的转化速率,是构成Csp2-Csp2的最常用方法。硅基作为占位基团可以很好的促进原位取代反应,在芳香体系中硅基的存在可以使取代反应具有高度的区域选择性。而当芳香体系中具有两个硅基时,对硅基的选择性取代反应就显得非常重要。本文按文献方法从2-氮杂环丙甲腈出发,通过与双（三甲基硅基）乙炔进行1,3-偶极加成反应,得到3,4-二（三甲基硅基）-1H-吡咯,并以此为吡咯构建模块合成了两种含两个TMS的吡咯衍生物24和11,对其中TMS碘化反应的区域选择性进行了初步研究,将吡咯11的单碘化物与对甲氧基苯硼酸进行Suzuki偶联反应得到2,3,4-三取代吡咯化合物15,并通过X-射线单晶衍射证实了其结构。发现在典型的Suzuki偶联反应条件下,碘代芳炔与芳基硼酸发生偶联反应,得到了二芳炔类化合物。基于上述结果,我们对该类反应的适用范围进行了进一步研究,并通过改变催化剂、溶剂、碱以及反应底物加入量等对反应条件进行了优化。当4-（2-碘代乙炔基）苯甲酸甲酯与对甲基苯硼酸反应时,以结构简单、稳定的PdCl2作为催化剂,甲醇-甲苯-水（3:3:1）为混合溶剂,K2CO3为碱并加入1.5当量的对甲基苯硼酸回流8小时,交叉偶联产物的产率可以达到88%。该条件适用于多种富电子或是缺电子的碘代芳炔和芳基硼酸,产率在69-92%。该催化体系同样适用于溴代芳炔与芳基硼酸之间的偶联反应,对于含吸电子基团的溴代芳炔其偶联产率与碘代芳炔与芳基硼酸的偶联产率基本相同；但对于含供电子基团的溴代芳炔在该条件下交叉偶联反应不能进行,只得到芳基硼酸的自偶联产物。用PdCl2作为催化剂同样可以催化碘代杂芳炔与芳基硼酸之间的偶联反应,本文还合成了4种1-杂芳基-2-芳基乙炔类化合物,均为未见报道的化合物,其产率在82-91%。通过该体系合成二芳炔的产率一般与通过Sonogashira偶联反应得到的产率相当。但在一些情况下我们的方法更有优势。由于该体系中炔基单元来自于亲电试剂,这和Sonogashira偶联反应相反,这使其成为Sonogashira偶联反应的一个补充,为合成二芳炔类化合物提供了一种新的选择。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 Suzuki偶联反应及二芳炔合成的研究进展
• 1.1 引言
• 1.2 Suzuki偶联反应的发展
• 1.2.1 反应机理的研究
• 1.2.2 催化剂的优化
• 1.2.3 底物的扩展
• 1.2.4 反应类型的扩展
• 1.3 芳炔类化合物的合成方法
• 1.3.1 消除反应
• 1.3.2 炔烃复分解反应
• 1.3.3 偶联反应
• 1.4 2,3,4-三取代吡咯的合成
• 1.4.1 吡咯在自然界中的应用
• 1.4.2 2,3,4-三取代吡咯的合成
• 1.5 立题思路
• 2 硅基的选择性取代反应和多取代吡咯的合成
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料与来源
• 2.2.2 原料预处理
• 2.2.3 分析测试仪器
• 2.2.4 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 双（三甲基硅基）乙炔（16）的制备
• 2.3.2 2-氮杂环丙甲腈（18）的合成
• 2.3.3 3,4-二（三甲基硅基）-1H-吡咯（21）的合成
• 2.3.4 2-甲氧羰基-3,4-二（三甲基硅基）-1-N,N-二甲氨基磺酰基吡咯（23）的合成
• 2.3.5 2-甲氧羰基-4-碘-3-三甲基硅基-1-N,N-二甲氨基磺酰基吡咯（24）的合成
• 2.3.6 2-甲氧羰基-3-三甲基硅基-4-（4-甲氧基苯乙炔基）-1-N,N-二甲氨基磺酰基吡咯的合成（15）
• 2.3.7 选择性碘化机理的讨论
• 2.4 小结
• 3 碘代芳炔与芳基硼酸的Suzuki交叉偶联反应
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料与来源
• 3.2.2 分析测试仪器
• 3.2.3 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 碘代芳炔的制备
• 3.3.2 偶联反应的优化
• 3.3.3 底物的扩展
• 3.3.4 反应机理的讨论
• 3.4 小结
• 4 溴代芳炔及卤代杂芳炔与芳基硼酸的偶联反应
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与来源
• 4.2.2 分析测试仪器
• 4.2.3 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 溴代芳炔与芳基硼酸的偶联反应
• 4.3.2 碘代杂芳炔类化合物的制备
• 4.3.3 卤代杂芳炔与芳基硼酸的偶联反应
• 4.4 小结
• 结论
• 创新点摘要
• 参考文献
• 附录A 缩略语表
• 附录B 二芳炔及重要吡咯中间体的核磁谱图
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况