非过渡金属催化的有氧氧化体系的构建及应用
[Abstract]:Oxidation is one of the most basic transformations in organic synthesis, and selective oxidation is the most important and challenging research topic. Many traditional oxidation methods have some shortcomings in safety and environmental friendliness. Oxygen is getting more and more attention because of its rich source, low price, clean and so on. From the point of view of economy and environmental protection, oxygen as oxidant is undoubtedly the best choice in oxidation reaction. The development of appropriate catalysts and catalytic systems for selective aerobic oxidation is still a hot topic for scientists. In recent years, catalysts such as stable nitrogen-oxygen free radicals (TEMPO,AZADOs,ABNO) and DDQ have been increasingly used in selective catalytic oxidation reactions. On the basis of literature and previous research work of our group, we have successfully constructed several non-transition metal-catalyzed aerobic oxidation systems and applied them to oxidation reactions. The catalytic oxidation system of ABNO/TBN/KPF_6/O_2 was constructed. The reaction system consisted of ABNO as catalyst, TBN and KPF6 as cocatalyst, oxygen as terminal oxidant and water as green reaction solvent. Using cyclohexanol as the model substrate, the effects of different salt cocatalyst, nitroxyl radical catalyst, amount of ABNO, oxygen pressure, reaction temperature, TBN and KPF_6 dosage on the reaction were investigated. Under the optimized reaction conditions, the gas phase internal standard yield of cyclohexanone can reach 96% for 1.5 h. In addition, it is found that active secondary alcohols and inactive secondary alcohols can efficiently react to the target products in this catalytic system, and a series of ketones can be easily obtained in this aqueous phase reaction. The catalytic oxidation system of ABNO/KOH/O_2 was constructed and applied to the synthesis of 2-substituted -4H-3H-3-benzo-VA and 2-substituted quinazoline compounds. In this system, ABNO is used as catalyst, KOH as important cocatalyst and oxygen as terminal oxidant. Taking the reaction of o-aminobenzyl alcohol and benzaldehyde as the model reaction, the effects of KOH, oxygen, nitroxyl radical catalyst, alkali and solvent on the reaction were investigated. A series of 2-substituted -4H-3H-1-benzo VA and 2-substituted quinazoline compounds were prepared under the optimized reaction conditions. The yield of the products was 72-97. In the study of mechanism, the role of KOH is emphatically investigated. The results show that KOH promotes the cycle between ABNOH and ABNO. A new synthetic route of azadamantane-nitroxyl radical was explored. The reaction route starts with 1: 3-adamantanediol. The reaction steps are ring opening, hydroxaldehyde reaction, hydroxyl protection, oxime formation, reduction, ring closing, deiodization, deprotection, oxidation and so on. Finally, 4-(2-hydroxyphenyl) methyl-1-methyl-2-azamantane nitroxyl radical was synthesized. The DDQ/TBN/AcOH/O_2 catalytic oxidation system was constructed and successfully applied to the aerobic oxidation of diaryl methane sp~3C-H bond. Under the optimum reaction conditions, the diarylmethane compounds can be directly converted into diaryl ketones in high yield. In the part of mechanism exploration, the role of AcOH in the reaction was investigated, and the role of H _ 2O in the reaction was determined by means of isotope labeling. It is found that diarylmethane first reacts with AcOH in the presence of DDQ to produce intermediate products, and then H _ S _ 2O acts as nucleophilic reagent to participate in the conversion of intermediate products to products.
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O643.36
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