鈀催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)研究.pdf

1、過渡金屬催化的碳?xì)滏I活化反應(yīng)已經(jīng)成為構(gòu)筑碳-碳鍵最為有效的手段之一，近年來得到了廣泛的關(guān)注和深入研究。尤其是導(dǎo)向基團(tuán)輔助的碳?xì)滏I活化反應(yīng)，由于其具有非常好的區(qū)域選擇性和較高的反應(yīng)活性，一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本論文以氨基作為導(dǎo)向基團(tuán)，系統(tǒng)地研究了鈀催化的芳烴區(qū)域選擇性的碳?xì)滏I官能化反應(yīng)。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(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.鈀催化氨基導(dǎo)向的碳?xì)滏I烯基化以及環(huán)氨化反應(yīng)
　

2、　 發(fā)展了鈀催化的未取代氨基導(dǎo)向的C(sp2)-H鍵的烯基化以及環(huán)氨化反應(yīng)。各種聯(lián)芳基-2-胺可以和不同類型烯烴反應(yīng)，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(dāng)使用α-支鏈的苯乙烯時(shí)，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(yīng)，可以直接得到芳烴碳?xì)滏I烯基化的產(chǎn)物。通過環(huán)鈀中間體的實(shí)驗(yàn)和分子間同位素效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證明了反應(yīng)可能涉及到一個(gè)氨基導(dǎo)向的碳?xì)滏I插入過程。通過控制性實(shí)驗(yàn)，我們提出了反

3、應(yīng)的可能機(jī)理，證明了反應(yīng)是經(jīng)由伯胺導(dǎo)向的碳?xì)滏I烯基化，緊接著發(fā)生氫胺化環(huán)化過程進(jìn)行的。
　　 2.鈀催化氨基導(dǎo)向的碳?xì)滏I芳基化反應(yīng)
　　 (1)研究了水相中二價(jià)鈀催化的未取代氨基導(dǎo)向的聯(lián)芳基-2-胺與芳基硼酸的芳基化反應(yīng)?？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(yīng)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(jī)理研究還表明，銀離子在反應(yīng)中不僅起到了氧化劑的作用，而且它還是一個(gè)促進(jìn)劑

4、，可以促進(jìn)環(huán)鈀中間體的形成。水的加入對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的提高也有著至關(guān)重要的作用，DMSO/H2O體積比為2∶1時(shí)，反應(yīng)的效果最好。
　　 (2)發(fā)展了酸性體系中二價(jià)鈀催化的未取代氨基導(dǎo)向的聯(lián)芳基-2-胺與芳基碘代物的芳基化反應(yīng)。該反應(yīng)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(yīng)后氨基并沒有發(fā)生轉(zhuǎn)化，得以完全保留。當(dāng)使用2'-取代以及3'-取代的聯(lián)芳基-2-胺做反應(yīng)底物時(shí)，

5、可以完全得到單芳基化的產(chǎn)物;當(dāng)使用未取代的以及4'-取代的聯(lián)芳基-2-胺時(shí)，可以單一得到雙芳基化的產(chǎn)物。
　　 3.鈀催化氨基導(dǎo)向的碳?xì)滏I羰基化反應(yīng)
　　 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(dāng)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?xì)怏w直接進(jìn)行羰基化環(huán)化反應(yīng)。該反應(yīng)底物廣泛性好，可以適用于各種有用的官能團(tuán)。在常壓的一氧化碳?xì)?/p>

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(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出了反應(yīng)的可能機(jī)理。
　　 4.鈀催化的吲哚碳?xì)滏I同芳基硅試劑的直接芳基化反應(yīng)
　　 報(bào)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(yīng)。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(yīng)在室溫下即

7、可以進(jìn)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(yīng)的收率。各種官能團(tuán)取代的吲哚以及硅氧烷化合物，都可以進(jìn)行反應(yīng)。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(yīng)
　　 發(fā)展了鈀催化的吲哚區(qū)域選擇性的自身偶聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，在Cu(OAc)2·H2O的存在下，室溫時(shí)反應(yīng)就能高效地在DMSO溶液中