[4+1]、[5+1]和[4+2]关环法合成锇呋喃、锇萘和锇吡啶

论文摘要

金属杂芳香化学是芳香化学与金属有机化学之间相互交叉产生的一个新的研究领域。近年来，由于金属杂芳香化合物具有潜在特殊的光、电、磁学性质而日益引起科学家的关注。此类化合物不仅具有芳香化合物的特点，如环状，共轭，平面结构，低场化学位移，而且由于金属碳（M-C）多重键的存在，还具有金属有机化合物的反应性。目前已知的种类主要有：金属苯，金属苯炔，金属吡啶，金属吡哺鎓，硫杂金属苯，金属吡咯，金属呋喃，金属噻吩，金属萘，金属萘炔，金属苯并呋喃等。其中对金属杂稠环芳烃（金属萘，金属萘炔等）以及部分含其它杂原子的金属杂芳香化合物（金属吡啶等）的研究较少。本文主要研究了金属试剂OsCl2（PPh3）3与炔醇配体HC≡CCH（OH）Ph的反应：通过[4+1]环化法合成出了锇呋喃化合物；通过[5+1]环化法合成出了首例金属萘二聚体以及第二例金属萘炔；首次发现了金属杂1，3-丁二烯与腈类的[4+2]环加成反应，得到首例后过渡系金属吡啶及其衍生物金属吡啶盐。本文主要分为以下五个部分：第一章是绪论，介绍了金属杂芳香化合物的研究现状。从中可以看出，该领域目前的研究重点仍然是合成新颖的金属杂芳香化合物，其中对金属苯的高级同系物（金属萘，金属萘炔等），以及部分含主族杂原子（氮，氧，硫等）的金属杂芳香化合物（金属吡啶）的研究相对较少。基于此研究现状，结合本实验室研究特色，提出了利用[4+1]法合成金属呋喃，[5+1]法合成金属萘以及[4+2]环加成法合成金属吡啶的思路。第二章研究了金属试剂OsCl2（PPh3）3与炔醇配体HC≡CCH（OH）Ph的反应，得到了羟基分子内配位的环状锇乙烯基化合物2-1（Scheme 1）。研究了该化合物的反应性（Scheme 2），发现在加热或碱的作用下2-1可以转化为锇呋喃化合物2-2和2-3。这可以看做是[4+1]环化法在合成金属呋喃方面的应用。2-1与CO以及DPPB（Ph2P（CH2）4PPh2）反应分别得到锇乙烯基化合物2-4和2-5。第三章主要研究了含金属氢的锇卡拜化合物3-2的合成及其反应性（Scheme3），利用金属氢向卡拜碳原子的迁移反应以及苯基的C-H活化，选择性的合成出了首例金属萘二聚体3-3及第二例金属萘炔3-4。并且实现了金属萘向金属萘炔的转化，这也可以看做首例金属苯向金属苯炔的转化，为合成金属苯炔提供了一种具有潜在应用价值的合成方法。另外，3-2还可以与H2O发生[4+1]环化反应得到羟基分子内配位的环状锇乙烯基化合物3-5（Scheme 4）。第四章研究了化合物3-2与乙腈的反应（Scheme 5）。发现它们之间可以发生形式上的[4+2]环加成反应得到首例后过渡系金属吡啶4-2，及其衍生物金属吡啶盐4-1。化合物4-1和4-2具有顺磁性，这在其他金属杂芳香化合物的研究中未见报道。化合物4-1还可以与H2O发生亲核加成反应得到氮、锇杂环己二烯化合物4-3（Scheme 6）。类似的反应在金属杂芳香化学中仅有两例（同一篇报道）。第五章总结了本论文的创新性，并对今后的研究工作进行了展望。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 金属杂芳香化合物概述
• 1.2 金属杂芳香化合物的种类及合成方法简介
• 1.2.1 金属苯
• 1.2.2 金属苯炔
• 1.2.3 金属吡啶
• 1.2.4 金属吡喃鎓
• 1.2.5 硫杂金属苯
• 1.2.6 金属吡咯
• 1.2.7 金属呋喃
• 1.2.8 金属噻吩
• 1.2.9 金属萘和金属萘炔
• 1.2.10 金属苯并呋喃
• 1.3 本论文的设想与目的
• 1.4 参考文献
• 第二章 锇乙烯基化合物及锇呋喃的合成
• 2.1 前言
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 分子内羟基配位的锇乙烯基化合物的合成
• 2.2.2 锇乙烯基化合物的反应性研究
• 2.3 小结
• 2.4 实验部分
• 2.5 参考文献
• 第三章 锇乙烯基二聚体、锇萘及锇萘炔的合成
• 3.1 前言
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 锇乙烯基二聚体的合成
• 3.2.2 含金属氢的锇卡拜合成
• 3.2.3 双锇萘及锇萘炔的合成
• 3.2.4 含金属氢的锇卡拜与水的反应
• 3.3 小结
• 3.4 实验部分
• 3.5 参考文献
• 第四章 锇吡啶和锇吡啶盐的合成
• 4.1 前言
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 锇吡啶盐的合成
• 4.2.2 锇吡啶的合成
• 4.2.3 锇吡啶盐的与水的亲核加成反应
• 4.3 小结
• 4.4 实验部分
• 4.5 参考文献
• 第五章 论文的创新性和研究工作展望
• 5.1 论文的创新性
• 5.2 研究工作展望
• 附录:博士期间发表和交流的论文
• 致谢