二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物和Au（Ⅰ）催化的Suzuki偶聯(lián)反應研究.pdf

1、本論文對Suzuki偶聯(lián)反應的影響因素和研究進展進行了較詳細的文獻總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上對該反應進行了以下兩個方面的系統(tǒng)研究：Ⅰ研究了二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物在Suzuki偶聯(lián)反應中的應用本實驗室在以前的研究中發(fā)現(xiàn)二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物是一類高效的環(huán)鈀催化劑，對Heck反應、芳基汞的二聚、有機相中的Suzuki偶聯(lián)反應都有較好的催化活性。以下工作是二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物在Suzuki偶聯(lián)反應中應用的進一步研究，主要集中在兩個方面： 二茂鐵亞

2、胺環(huán)鈀化合物作為催化劑在純水中Suzuki偶聯(lián)反應的應用及超聲輻射作用對該反應的影響在以前研究的基礎(chǔ)上，首先研究了Cat．1在水相中催化苯基硼酸和芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應的應用。發(fā)現(xiàn)Cat.1可以有效催化芳基碘代物、溴代物參與的Suzuki偶聯(lián)反應，對芳基氯的催化效果較差；芳基鹵代物上的取代基和位阻效應對該反應的影響較小。0.1 mol％Cat.2催化帶有強吸電子基的芳基氯與苯基硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應可以得到91％的分離收率

3、(Scheme 1)。研究了超聲輻射作用(40 KHz，70℃)對上述水相中Suzuki偶聯(lián)反應的影響(Scheme 1)，發(fā)現(xiàn)超聲輻射可以明顯縮短反應時間。以對甲氧基碘苯的反應為例，反應時間由原來的20h縮短為1h時，收率由83％增加為86％。 二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物作為催化劑通過Suzuki偶聯(lián)反匣合成雜環(huán)類聯(lián)芳化合物的應用A、二茂鐵亞跤環(huán)鈀化合物作為催化劑合成吡啶雜環(huán)類聯(lián)芳化合物根據(jù)文獻合成硼試劑3-吡啶硼酸頻那酯，并考查了

4、Cat.Ⅰ催化3-吡啶硼酸頻那酯與系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應(Scheme 2)。發(fā)現(xiàn)以DMF/H<,2>O(3/1，v/v)/K<,2>CO<,3>或Cs<,2>CO<,3>/110℃為反應體系時，作為一種無膦的環(huán)鈀催化劑，1 mol％Cat.Ⅰ可以有效的催化3-吡啶硼酸頻那酯和系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應；反應中對芳基鹵代物的活性為ArI>ArBr>>ArCl，芳基底物上的吸電子基促進反應，給電子基對反應有一定的抑

5、制作用，芳基氯代物上的位阻效應嚴重影響反應結(jié)果。應用此方法以較高收率合成了一系列芳基吡啶(包括聯(lián)吡啶)衍生物。 研究了在1.0 equiv苯基硼酸存在下，3,5-二溴吡啶的選擇性Suzuki偶聯(lián)反應(Scheme 3)。Cat.Ⅰ在DMF/KF·2H<,2>O(120℃)條件下，可以99/1(ratio ofbis/mono) 的選擇性得到3,5-二苯基吡啶，收率54％； Cat.Ⅱ在toluene/methanol(4/1，v

6、/v)/K<,2>CO<,3>(reflux，75℃)條件下，可以63/27(ratio ofmono/bis)的選擇性得到3-溴-5-苯基吡啶，收率65％。進一步研究了上述Suzuki偶聯(lián)反應的應用，通過在不同反應條件下增加不同底物的濃度，可以調(diào)節(jié)不同底物的收率，發(fā)現(xiàn)獲得較高單取代產(chǎn)物收率的反應條件為：toluene/methanol(4/1，v/v)/K<,2>CO<,3>(reflux，75℃)，Cat.Ⅱ，5.6 equiv．3

7、,5-dibromopyridine；獲得較高雙取代產(chǎn)物收率的優(yōu)化條件是：DMF/KF·2H<,2>O(120℃)，Cat．Ⅰ，3.0 equiv,．PhB(OH)<,2>。在以上優(yōu)化反應條件下，分別以較高的優(yōu)先優(yōu)先選擇性和收率合成了兩個系列共20個芳基吡啶類衍生物，其中10個新化合物經(jīng)HRMS證實。研究結(jié)果表明反應的優(yōu)先選擇性和收率受取代基和位阻效應影響較小。以其它多個含有相同反應位點的鹵代物和不同鈀催化劑參與反應的結(jié)論為依據(jù)，提出在

8、不同反應條件下進行的單、雙取代反應的決速步驟均為氧化加成步驟，并對1.0摩爾苯基硼酸存在下及不同投料比條件下的單/雙取代反應的反應機理進行闡述。以1.0摩爾苯基硼酸反應下的機理為例，如下圖(Scheme 5)： B、二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物作為催化劑合成噻吩雜環(huán)類聯(lián)芳化合物研究了0.5 mol％Cat.Ⅰ催化的3-噻吩硼酸和系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應，發(fā)現(xiàn)在溫和條件下(80℃)，芳基碘代物、溴代物可以中等到高的收率得到3-

9、取代苯基噻吩類化合物。吸電子基對反應有促進作用，給電子基不利于反應的進行。此反應體系不能催化芳基氯參與的反應(Scheme 6)。測定部分化合物的熒光光譜發(fā)現(xiàn)此類化合物具有發(fā)光性能。 Ⅱ以PPh<,3>AuCl為催化劑初步研究了金催化芳基氯參與的Suzuki偶聯(lián)反應以PPh<,3>Au(Ⅰ)C1為催化劑、以DAB-Cy為配體，研究了不同條件下的4-硝基氯苯與芳基硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應。發(fā)現(xiàn)反應的優(yōu)化條件為：K<,2>CO<,