非膦钯配合物催化噻吩的选择性C-H芳基化反应的研究

发布时间：2017-09-28 14:24

  本文关键词：非膦钯配合物催化噻吩的选择性C-H芳基化反应的研究

  更多相关文章： C-H活化 氮杂环卡宾钯配合物 二亚胺钯配合物 噻吩衍生物

【摘要】：芳杂环化合物广泛存在于医药、农药等生物活性物质及新材料中。随着金属有机化学的发展,钯催化的C-H直接芳基化反应已成为联芳杂环类化合物一种十分重要的合成方法。与传统的偶联方法相比,不需要进行卤化或金属化等预活化步骤,大大降低了生产成本,更加符合原子经济学和绿色化学的要求。然而一般有机化合物中都含有多个C-H键,如何选择性地得到目标产物成为一个难题。本文以噻吩衍生物为底物,通过对催化剂的结构设计及反应条件的优化,试图使用少量催化剂高选择性地获得α-或β-位芳基化产物。(1)选择性α-位C-H直接芳基化。本文以大位阻卡宾BIAN-IPr为基本骨架,设计并合成了12个含有不同辅助配体的氮杂环卡宾钯配合物,并对其结构进行了1H NMR、13C NMR、MS及元素分析表征,其中有5种钯配合物进行了单晶培养和表征。通过对其活性及反应条件的筛选,找到了一种最佳的催化体系。以噻吩衍生物(1.0 mmol)和溴代芳烃(1.5 mmol)为底物,0.05mol%的C1为催化剂,(2.0 mmol)KOAc作碱,(30mol%)Piv OH为添加剂,DMAc作溶剂,空气条件下,130o C反应24h。利用该催化体系成功催化了44个噻吩衍生物α-位芳基化反应的进行,无论对富电子还是缺电子的底物,甚至是大位阻的底物,都具有很好的催化活性、反应选择性及底物适用性。对于一些高活性的底物,催化剂用量可以降低至0.01mol%。(2)选择性β-位C-H直接芳基化。本文设计并合成了5个二亚胺钯配合物,并对其结构进行了1H NMR、13C NMR表征。通过对其活性及反应条件的筛选,找到了一种最佳的催化体系。以噻吩衍生物(1.0 mmol)和芳硼酸(2.0 mmol)为原料,2.0mol%的C2为催化剂,(4.0 mmol)TEMPO为氧化剂,冰乙酸(3 m L)为溶剂,空气条件下,60o C反应24h。利用该催化体系成功催化了36个噻吩衍生物β-位芳基化反应的进行,尤其是对富电子底物具有很好的催化活性和反应选择性。(3)研究表明,强给电子的卡宾钯配合物有利于噻吩类α-位芳基化反应的进行,而给电子能力相对较弱的二亚胺钯配合物则有利于β-位芳基化反应的进行,这种选择性的差异,不仅与催化剂有关,还与其反应条件有关,最终导致了两种不同的反应机理。
【关键词】：C-H活化 氮杂环卡宾钯配合物 二亚胺钯配合物 噻吩衍生物
【学位授予单位】：广东药科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O621.251
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章 前言8-31
• 1.1 过渡金属钯催化的C-H直接芳基化的机理10-11
• 1.2 C-H直接芳基化反应在药物合成中的应用11-15
• 1.3 过渡金属催化的C-H直接芳基化反应15-28
• 1.4 本课题的提出及设计思路28-31
• 第二章 卡宾钯配合物的合成及其促进的噻吩类 α-位C-H直接芳基化研究31-55
• 2.1 实验试剂与仪器31-34
• 2.2 氮杂环卡宾钯配合物的合成与表征34-44
• 2.3 卡宾钯配合物在噻吩类 α-位直接芳基化反应中催化性能的研究44-53
• 2.4 小结53-55
• 第三章 二亚胺钯配合物的合成及其促进的噻吩类 β-位C-H直接芳基化研究55-66
• 3.1 实验试剂与仪器55-57
• 3.2 二亚胺钯配合物的合成及其表征57-59
• 3.3 二亚胺钯配合物在噻吩类 β-位直接芳基化反应中催化性能的研究59-64
• 3.4 小结64-66
• 第四章 结论66-68
• 参考文献68-80
• 附录80-107
• 部分产物核磁数据表征80-90
• 部分核磁谱图90-107
• 硕士期间发表的论文107-108
• 致谢108

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本文编号：936346