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题目:钯催化炔烃转化反应:氯苯加速效应与羰化Sonogashira偶联

关键词:钯催化偶联反应;氯苯效应;三取代烯烃;三嗪羧酸酯;炔酮

  摘要


钯催化的偶联反应是构建碳碳键的重要方法。钯催化体系体现出了优异的化学反应活性和普遍的官能团兼容性,推进了过渡金属均相催化的发展。构建碳碳键是有机合成的重要任务之一,钯催化反应以其得天独厚的优势受到广泛青睐,并发展出了很多有机人名反应。Sonogashira反应是构筑spC-sp2C键,合成炔类化合物的有力武器。传统Sonogashira偶联反应条件温和、高效且具有良好的官能团兼容性,但其双金属催化体系存在催化剂用量大,炔自偶联副反应等局限性。基于配位化学原理,通过催化体系设计,提高催化效率是目前此类反应的研究热点。本论文研究发现,氯苯添加剂可极大促进钯对于Sonogashira偶联反应的效率,基于此,开展了以下三方面工作:

第一,发展了一种高效的氯苯协同钯催化Sonogashira-hydroarylation的串联反应,此催化体系可方便的由碘代芳烃与端炔一锅法制得三取代烯烃。研究表明,在钯催串联反应中氯苯存在明显的加速催化循环的作用。Pd2(dba)3和催化量PhCl成功地催化了对称和非对称的三取代烯烃化合物的合成。通过研究乙炔和碘苯在氘代乙醇中的反应、催化活性实验以及GC-MS监测反应过程,我们发现三苯乙烯的烯基氢来源于溶剂,而氯苯对两步催化循环均有加速作用。

第二,基于氯苯对于钯催化串联反应的加速效应,我们还发展了氯苯促进的Sonogashira偶联、Suzuki-Miyaura反应和芳氢化反应,并利用这些催化反应逐步构建了π共轭体系。实验表明,氯苯效应广泛的存在于钯催化的有机反应之中,是一种很好地添加剂,结合多种有机反应是构筑大型π共轭体系的一种有效途径。

第三,使用超级酯—三嗪羧酸酯作为羰基给予体,发展了钯催化羰化Sonogashira偶联反应,提供了一种清洁、高效的炔酮合成方法。实验表明,该反应无需CO、铜、配体、盐,仅仅是在醋酸钯和溶剂乙腈体系下就可以实现底物的高效转化。我们实现了芳基、烷基、环烷基、杂环芳烃、二茂铁基、多环芳烃等基团炔酮的合成,体现了该反应体系广泛的官能团兼容性,其中底物可以是邻位带有羧酸基团的超酯,体现出了高效的反应选择性。机理研究表明,三嗪环作为强电子基团,极大的活化了羰基碳氧键。质谱分析发现了反应过程中超级酯与钯形成活性物种,并提出了此反应的可能机理。