组合配体促进的镍催化氟烷基化反应研究

发布时间：2020-09-01 15:03

　　 将氟原子或者含氟基团引入到有机化合物中,将会很大程度地改变母体分子的物理性质、化学性质以及生物活性。由于含氟有机化合物在医药、材料及农药方面具有广泛的应用,因而开发高效、安全、绿色的氟化或者氟烷基化反应方法学具有重要的学术和应用价值。近年来,镍催化以其高效、安全的特点,被广泛应用于氟烷基化反应中,成为有机氟化学领域研究的热点。本论文主要利用组合配体加速反应的概念,通过使用不同配体进行组合,原位生成多种空间和电子效应可调的催化剂,进而实现两种偶联试剂的广谱性兼容。基于以上策略,我们通过组合配体的使用,实现了芳基硼酸的单氟烷基化反应、芳基硼酸的直接二氟甲基化反应和芳基卤化物的单氟烷基化反应。本文主要包括四个部分:第一部分单氟烷基化和二氟甲基化的研究进展我们介绍了含氟有机化合物在实际生产和生活中的应用,同时系统地总结了目前为止向有机分子中引入单氟甲基和二氟甲基基团的方法。其中,详细介绍了过渡金属参与的单氟甲基化及二氟甲基化反应。第二部分镍催化的芳基硼酸的单氟烷基化我们通过组合配体对反应的加速作用,实现了镍催化的芳基硼酸与非活化的1-氟-1-碘烷烃的单氟烷基化反应。该反应具有反应活性高、条件温和、官能团兼容性好等特点。通过机理研究,我们认为该反应通过Ni(0)/Ni(Ⅱ)催化循环进行,并且在催化循环中存在单氟烷基自由基。第三部分镍催化芳基硼酸的直接二氟甲基化我们首次发展了镍催化芳基硼酸的直接二氟甲基化的方法,该反应使用廉价易得的工业化原料BrCF2H作为二氟甲基源,表现出了原子经济性好、反应活性高、条件温和、底物范围广等特点。第四部分还原偶联实现镍催化芳基卤化物的单氟烷基化反应我们利用镍催化还原偶联的方法实现了对于普通芳基卤化物与非活化的单氟烷烃卤化物的直接单氟烷基化反应,具有反应活性高、条件温和、底物范围广泛等优点。该反应还被成功应用于多种药物分子衍生物的单氟烷(甲)基化后期修饰中。组合配体催化的策略为镍催化还原偶联反应提供了一种新的解决方案,同时为药物研发提供了一种合成氟代分子的新方法。
【学位单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O621.251

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本文编号：2809892