鈀催化的碳氫鍵活化反應研究.pdf

1、過渡金屬催化的碳氫鍵活化反應已經(jīng)成為構筑碳-碳鍵最為有效的手段之一，近年來得到了廣泛的關注和深入研究。尤其是導向基團輔助的碳氫鍵活化反應，由于其具有非常好的區(qū)域選擇性和較高的反應活性，一直是該領域研究的熱點。本論文以氨基作為導向基團，系統(tǒng)地研究了鈀催化的芳烴區(qū)域選擇性的碳氫鍵官能化反應。此外，我們還研究了鈀催化的吲哚類化合物的直接官能化反應。主要研究內容和結果如下:
　　 1.鈀催化氨基導向的碳氫鍵烯基化以及環(huán)氨化反應
　

2、　 發(fā)展了鈀催化的未取代氨基導向的C(sp2)-H鍵的烯基化以及環(huán)氨化反應。各種聯(lián)芳基-2-胺可以和不同類型烯烴反應，高區(qū)域選擇性地得到菲啶衍生物，其中烯烴可以是缺電子烯烴、芳基烯烴以及烷基烯烴。當使用α-支鏈的苯乙烯時，可以得到三環(huán)的含氮七元雜環(huán)化合物。此外，叔丁基乙烯參與反應，可以直接得到芳烴碳氫鍵烯基化的產(chǎn)物。通過環(huán)鈀中間體的實驗和分子間同位素效應實驗證明了反應可能涉及到一個氨基導向的碳氫鍵插入過程。通過控制性實驗，我們提出了反

3、應的可能機理，證明了反應是經(jīng)由伯胺導向的碳氫鍵烯基化，緊接著發(fā)生氫胺化環(huán)化過程進行的。
　　 2.鈀催化氨基導向的碳氫鍵芳基化反應
　　 (1)研究了水相中二價鈀催化的未取代氨基導向的聯(lián)芳基-2-胺與芳基硼酸的芳基化反應?？扇苄糟y鹽的使用，能成功解決鈀催化劑的中毒問題，從而有效地提高反應的活性和區(qū)域選擇性，高產(chǎn)率得到的C(sp2)-H芳基化的產(chǎn)物。機理研究還表明，銀離子在反應中不僅起到了氧化劑的作用，而且它還是一個促進劑

4、，可以促進環(huán)鈀中間體的形成。水的加入對反應產(chǎn)率的提高也有著至關重要的作用，DMSO/H2O體積比為2∶1時，反應的效果最好。
　　 (2)發(fā)展了酸性體系中二價鈀催化的未取代氨基導向的聯(lián)芳基-2-胺與芳基碘代物的芳基化反應。該反應活性高，催化劑的用量低，2.5 mol％的Pd(OAc)2就能夠獲得較高的產(chǎn)率。此外，在三氟乙酸體系中，反應后氨基并沒有發(fā)生轉化，得以完全保留。當使用2'-取代以及3'-取代的聯(lián)芳基-2-胺做反應底物時，

5、可以完全得到單芳基化的產(chǎn)物;當使用未取代的以及4'-取代的聯(lián)芳基-2-胺時，可以單一得到雙芳基化的產(chǎn)物。
　　 3.鈀催化氨基導向的碳氫鍵羰基化反應
　　 發(fā)明了一種菲啶酮類化合物的合成新方法:使用5 mol％的Pd(OAc)2做催化劑、1.5當量的Cu(TFA)2做氧化劑，在三氟乙醇溶液中，70℃下聯(lián)芳基-2-胺可以和一氧化碳氣體直接進行羰基化環(huán)化反應。該反應底物廣泛性好，可以適用于各種有用的官能團。在常壓的一氧化碳氣

6、體中就能高產(chǎn)率得到具有重要生理及藥物活性的菲啶酮類化合物。應用該方法，我們還高效地合成了生物活性分子Phenaglydon和PJ34。根據(jù)環(huán)鈀中間體的實驗結果，我們提出了反應的可能機理。
　　 4.鈀催化的吲哚碳氫鍵同芳基硅試劑的直接芳基化反應
　　 報道了酸性體系中Pd(OAc)2催化下的吲哚同芳基硅氧烷的直接偶聯(lián)反應。在TBAF和Ag2O的共同作用下，可以高活性和區(qū)域選擇性地得到C2-芳基化的吲哚產(chǎn)物。反應在室溫下即

7、可以進行，條件溫和。緩慢加入芳基硅氧烷，可以明顯提高分子間偶聯(lián)反應的收率。各種官能團取代的吲哚以及硅氧烷化合物，都可以進行反應。值得注意的是，缺電子的芳基硅氧烷活性非常好，能以很高地收率得到芳基化的吲哚產(chǎn)物。
　　 5.鈀催化的吲哚區(qū)域選擇性自身氧化偶聯(lián)及一鍋法合成乙酰氧化聯(lián)吲哚的反應
　　 發(fā)展了鈀催化的吲哚區(qū)域選擇性的自身偶聯(lián)反應，反應條件溫和，在Cu(OAc)2·H2O的存在下，室溫時反應就能高效地在DMSO溶液中