金属促进的二氧化碳活化反应研究

发布时间：2017-05-06 10:14

  本文关键词：金属促进的二氧化碳活化反应研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二氧化碳作为碳循环的重要组成部分,广泛存在于大气中,并具有无毒无害且廉价易得等一系列优点。基于二氧化碳活化反应构建碳-碳键,尤其是合成羧酸衍生物被认为是C1类型增碳反应中最为高效的策略之一。然而由于二氧化碳作为碳的最高价氧化物具有高度的热力学稳定性,因而对其的活化往往具有很大的挑战性。一直以来,我们希望通过在温和条件下尽可能简单高效地转化实现对二氧化碳的活化,并基于此完成对一系列具有独特生理活性及在合成上具有广泛应用前景的小分子羧酸的合成,主要包括以下五个部分：第一部分：金属促进的二氧化碳的烯丙基化反应1.我们首次实现了基于烯丙基卤化物的二氧化碳活化反应,在铟的促进下烯丙基氯化物、溴化物、碘化物在2.0 MPa二氧化碳气氛下均能以良好到优秀的收率获得产物3-烯酸。反应具有广泛的底物普适性,对如酯基、氰基等官能团也均能很好的兼容。区域选择性方面,使用线型及支链状的烯丙基卤化物,均能够专一的获得一系列支链状的3-烯酸。2.为了解决铟促进二氧化碳的烯丙基化反应无法放大至克级规模且需要加压等应用方面的限制,我们进一步在常温常压下实现了锌促进的烯丙基溴的温和羧基化反应,并在70 mmol的规模下反应获得10g以上的产物。反应具有优秀的底物普适性及官能团兼容性,对线型的烯丙基溴,专一的生成支链状产物。过程中我们发现添加剂醋酸锂对二氧化碳有一定的活化作用。第二部分：锌促进的二氧化碳的联烯基化/炔丙基化反应1.在二氧化碳烯丙基化反应工作的基础上,我们经过大量的条件筛选,首次实现了温和条件下基于二氧化碳活化的联烯酸合成。在锌的促进下,一级炔丙基溴能够专一同二氧化碳生成联烯酸,并在后续的底物考察中体现了较为广泛的普适性。反应在100 mmol的规模下能够顺利进行,并保持专一的选择性获得10g联烯酸。2.不同于一级炔丙基溴,二级炔丙基溴在室温下同二氧化碳发生专一的炔丙基化反应,生成一系列通过常规方法较难以合成的3-炔酸。进一步我们发展了一类碱促进的异构化反应,3-炔酸能够以较高的收率转化为三取代联烯酸。第三部分：钯催化配体调控的基于炔丙醇碳酸酯的多取代联烯合成在对过渡金属催化的二氧化碳活化反应制备轴手性联烯酸的初步探索中,我们发现在钯催化下从炔丙醇碳酸酯出发,使用不同配体能够调控中间体炔丙基/联烯基烷基钯物种选择性地发生还原消除或β-H消除,生成三取代及1,3-二取代联烯：使用SPhos作为配体时能够专一地获得还原消除产物,而使用我们小组发展的Gorlos-Phos作为配体,则获得单一的β-H消除-还原消除产物。反应对大部分常见官能团均能兼容。二氧化碳对反应有着一定的促进作用,对一些底物,在氩气氛下无法得到产物,而在二氧化碳气氛下反应能够顺利发生。第四部分：镍催化的2-炔基苯胺及高炔丙胺的氢羧化反应在小组李苏华博士工作的基础上,我们对2-炔基苯胺及高炔丙胺的氢羧化反应的底物普适性及官能团兼容性进行了更为全面而深入地考察。反应对各类底物反应均能以专一的区域及立体选择性生成氢羧化产物,同时具有优秀的官能团兼容性。第五部分：二乙基锌促进的邻炔基苯胺的环化羧基化反应研究在不加入过渡金属催化剂的情况下,2-炔基苯胺在二乙基锌的促进下能够直接发生同二氧化碳的高效环化羧基化反应,在常温常压下以优秀的收率获得一系列吲哚-3-羧酸类衍生物。反应对一系列常见的敏感官能团均能较好的兼容。基于这一策略,我们实现了对药物分子LotronexTM的克级合成。
【关键词】：二氧化碳 3-烯酸 联烯酸 3-炔酸 联烯 吲哚-3-甲酸 铟 锌 钯 镍
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O621.25
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 前言12-54
• 第一节 二氧化碳简介12
• 第二节 基于二氧化碳活化的碳-碳键构建反应12-50
• 2.1 基于亲核进攻的二氧化碳活化反应13-40
• 2.1.1 弱亲核试剂的羧基化反应14-20
• 2.1.2 卤化物的羧基化反应20-24
• 2.1.3 碳-氧键底物的羧基化反应24-26
• 2.1.4 末端炔的羧基化反应26-27
• 2.1.5 碳-碳多重键的羧基化反应27-33
• 2.1.6 苯炔的羧基化反应33-35
• 2.1.7 芳烃的羧基化反应35-39
• 2.1.8 烯烃的羧基化反应39-40
• 2.2 环金属化类型的二氧化碳活化反应40-50
• 2.2.1 炔烃与二氧化碳的环金属化反应41-46
• 2.2.2 双炔与二氧化碳的环金属化反应46-47
• 2.2.3 烯烃与二氧化碳的环金属化反应47-48
• 2.2.4 联烯与二氧化碳的环金属化反应48-50
• 第三节 基于二氧化碳活化的N-羧基化及O-羧基化反应构建杂环类衍生物50-53
• 第四节 二氧化碳活化反应中存在的问题及我们的一些研究设想53-54
• 第二章 铟促进的二氧化碳的烯丙基化反应研究54-70
• 第一节 研究背景54-61
• 第二节 原料制备61-63
• 第三节 铟促进的二氧化碳的烯丙基化反应研究63-68
• 第四节 机理研究68-70
• 第三章 锌促进的二氧化碳的烯丙基化反应研究70-79
• 第一节 研究背景70
• 第二节 锌促进的二氧化碳的烯丙基化反应研究70-77
• 第三节 醋酸锂的作用研究77-79
• 第四章 锌促进的二氧化碳的联烯基/炔丙基化反应研究79-94
• 第一节 研究背景79-82
• 第二节 原料制备82-86
• 第三节 锌促进的二氧化碳的联烯基化反应研究86-89
• 第四节 锌促进的二氧化碳的炔丙基化反应研究89-93
• 第五节 机理探讨93-94
• 第五章 钯催化配体调控的基于炔丙醇碳酸酯的多取代联烯合成94-103
• 第一节 研究背景94-96
• 第二节 原料制备96
• 第三节 钯催化配体调控的基于炔丙醇碳酸酯的多取代联烯合成96-101
• 第四节 机理研究101-103
• 第六章 零价镍催化的2-炔基苯胺及高炔丙胺的氢羧化反应研究103-110
• 第一节 研究背景103
• 第二节 原料制备103-105
• 第三节 零价镍催化的2-炔基苯胺及高炔丙胺的氢羧化反应研究105-109
• 第四节 机理探讨109-110
• 第七章 二乙基锌促进的2-炔基苯胺的反式环化羧基化反应研究110-117
• 第一节 研究背景110-112
• 第二节 二乙基锌促进的2-炔基苯胺的反式环化羧基化反应研究112-115
• 第三节 反应的应用—Lotronex~(TM)的合成115-117
• 全文总结117-120
• 化合物结构一览表120-137
• 实验部分137-267
• 新化合物数据一览表267-269
• 参考文献269-280
• 博士期间已发表文章及会议摘要280-281
• 待发表的工作281-282
• 致谢282-283

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本文编号：348226