过渡金属催化的碳—碳和碳—氮偶联反应

论文摘要

过渡金属催化的偶联反应是形成碳-碳键、碳-氮键最为有效的手段之一,已经被广泛地应用于有机化学的许多领域。近年来对偶联反应的研究和报导层出不穷,主要集中在寻找新的催化剂、配体和催化体系进行反应,进一步探索理解反应机理,扩大反应的应用领域。本论文简要综述了最近几年Hiyama偶联反应、Suzuki偶联反应、Sonogashira偶联反应、Glaser偶联反应、Ullmann类型的偶联反应的进展,在新的催化体系中对这些反应进行了研究和发展。主要内容如下:1、发展了水相中无氟参与的钯催化的Hiyama偶联反应。反应以H2O-PEG（聚乙二醇）混合体系作溶剂,以Pd（OAc）2作催化剂,使用NaOH促进反应进行。反应在60℃空气中进行,大多数底物2-9h就能完成反应。底物的广泛性好。通过简单的乙醚萃取就可以实现产物与催化体系的分离,催化体系可以循环利用8次。讨论了可能发生的反应机理。与文献报导的催化体系相比,本体系不需要配体的参与,避开了TBAF等含氟试剂的使用,对空气和水稳定,反应条件温和,底物的适用范围广,产物容易分离,催化剂可循环使用。2、发展了水相中硅胶促进的钯催化的溴代杂环化合物的Suzuki偶联反应。反应以H2O-PEG混合体系作溶剂,在空气中进行。底物的适用范围广,溴代杂环化合物、溴代萘和溴代乙烯都可以实现Suzuki偶联反应。通过简单的乙醚萃取就可以实现产物与催化体系的分离。催化体系可以循环利用18次。透射电镜表征显示催化剂Pd（OAc）2形成了尺度均匀分散度很好的Pd纳米颗粒,并且在循环利用中得到了很好的保持。本体系使用硅胶作添加剂,不需要配体的参与就可以实现杂环化合物在水相中的Suzuki反应,产物容易分离,并且催化剂能够多次循环使用。3、发展了水相中无铜参与的钯催化的Sonogashira偶联反应。反应以H2O-丙酮混合体系作溶剂。碘代芳烃的偶联反应以Pd（OAc）2作催化剂,NaOH作碱,不需要铜盐的参与,避免了胺的使用,也不需要配体的辅助,60℃空气中1h就能完成。溴代芳烃的偶联反应在PdCl2和PPh3的共同催化下进行。底物有广泛的适用性。在本体系中,“一锅法”实现了多取代芳烃的乙炔基化反应和苯并呋喃的合成。4、研究了三价金催化的末端炔烃自身偶联反应。在简单金盐HAuCl4·4H2O的催化下实现了末端炔烃自身偶联反应。反应的成功之处在于使用1.5当量的碘作氧化剂。芳香炔的反应活性较高,脂肪炔较低,炔醇不能参与反应。同时HAuCl4·4H2O也可以催化对甲氧基碘苯与苯乙炔的反应。探讨了金催化的反应机理。5、发展了硅试剂参与的铜催化的含氮杂环化合物的N-芳基化反应。采用催化量的Cu2O在2,2’-联吡啶的辅助下催化含氮杂环化合物与芳基硅氧烷的反应,在50℃空气中进行,12-24h就能以良好到优秀的产率得到目标产物。以甲醇作溶剂,后处理方便。底物的适用范围广,各种唑类化合物和2-吡啶基酰胺都能顺利参与偶联反应。实现了N-乙烯基化反应。反应产率普遍高于文献报导的产率。探讨了可能的反应机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 前言
• 1.1 钯催化的卤代芳烃与有机硅试剂的偶联反应研究进展
• 1.2 钯催化的卤代杂环化合物参与的SUZUKI反应研究进展
• 1.3 水相中钯催化的SONOGASHIRA偶联反直研究进展
• 1.4 过渡金属催化的末端炔烃自身偶联反应研究进展
• 1.5 铜催化的含氰杂环类化合物的N-芳基化反应研究进展
• 1.6 本论文的主要研究内容
• 1.7 参考文献
• 第二章 水相中无氟参与的钯催化的HIYAMA偶联反应
• 2.1 简介
• 2.2 实验设计、结果与讨论
• 2.3 实验部分
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 水相中硅胶促进的钯催化杂环溴代物的SUZUKI偶联反应
• 3.1 简介
• 3.2 实验设计、结果与讨论
• 3.3 实验部分
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 第四章 水相中无铜参与的钯催化SONOGASHIRA偶联反应
• 4.1 简介
• 4.2 实验设计、结果与讨论
• 4.3 实验部分
• 4.4 本章小结
• 4.5 参考文献
• 第五章 金催化的末端炔烃自身偶联反应
• 5.1 简介
• 5.2 实验设计、结果与讨论
• 5.3 实验部分
• 5.4 本章小结
• 5.5 参考文献
• 第六章 铜催化的硅试剂参与的含氮杂环化合物的N-芳基化反应
• 6.1 简介
• 6.2 实验设计、结果与讨论
• 6.3 实验部分
• 6.4 本章小结
• 6.5 参考文献
• 总结与展望
• 附录一 化合物一览表
• 附录二 附图
• 博士期间已发表和待发表的论文
• 致谢