發(fā)布時(shí)間：2020-11-14 22:37

　　 在過去的幾十年里,單一催化反應(yīng)體系被廣泛研究并成功地用于大量新反應(yīng)的催化合成,其催化的反應(yīng)類型較為廣泛而且其反應(yīng)機(jī)理的研究也較為清晰。在最近十多年里,鈀銠雙金屬催化反應(yīng)作為一種高效的合成策略,逐漸被合成化學(xué)家所青睞。它能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)單一催化體系難以發(fā)生、而又不能獲得的反應(yīng)轉(zhuǎn)化,能夠以理想的選擇性形成具有新穎骨架結(jié)構(gòu)與底物。本論文研究了鈀銠雙金屬協(xié)同催化和鈀銠不對(duì)稱延遲雙催化及其反應(yīng)機(jī)理。在該研究論文中,結(jié)合銠催化卡賓前體形成的銠卡賓與鈀催化烯丙基酯形成的π-烯丙基鈀酸根離子對(duì)這兩種高反應(yīng)活性中間體,基于鈀銠催化劑的兼容性和鈀銠雙催化反應(yīng)的概念,設(shè)計(jì)不同底物應(yīng)用于不同反應(yīng)類型,以拓寬鈀銠雙催化反應(yīng)體系在有機(jī)合成中的應(yīng)用。本論文主要研究鈀銠協(xié)同雙催化和鈀銠不對(duì)稱延遲雙催化,主要內(nèi)容分如下兩部分:1.鈀銠協(xié)同雙催化,是相互兼容的鈀銠雙金屬同時(shí)獨(dú)立催化活化親核試劑與親電試劑,分別形成被活化的活性物種,進(jìn)而相結(jié)合形成產(chǎn)物的過程。本課題設(shè)計(jì)的鈀銠協(xié)同協(xié)同催化反應(yīng),是基于銠催化N-磺�；�-1,2,3-三氮唑形成的α-亞胺銠金屬卡賓與鈀催化烯丙醇酯形成的π-烯丙基鈀復(fù)合物這兩種活性中間體。在該鈀銠協(xié)同雙催化反應(yīng)體系的研究中,選用N-(4-甲基苯磺酰)-1,2,3-三唑與苯甲酸烯丙酯作為模板反應(yīng)底物,經(jīng)過對(duì)銠催化劑、配體、鈀催化、反應(yīng)溶劑等反應(yīng)條件的篩選和考察,確定了該反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件。并在最佳反應(yīng)條件下,以23-89%的產(chǎn)率,立體專一的合成了47個(gè)(Z)-構(gòu)型多取代烯胺產(chǎn)物。反應(yīng)機(jī)理研究表明,Pd(0)/xantphos催化體系不僅能催化底物形成目標(biāo)產(chǎn)物,但在過度延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間時(shí)也會(huì)進(jìn)一步催化目標(biāo)產(chǎn)物發(fā)生轉(zhuǎn)化重排,使得反應(yīng)產(chǎn)率降低甚至的得不到目標(biāo)產(chǎn)物,該反應(yīng)對(duì)反應(yīng)時(shí)間敏感。2.β-內(nèi)酰胺是一類具有重要生理活性的母體骨架結(jié)構(gòu),在藥物化學(xué)領(lǐng)域具有重要作用。在中的內(nèi)酰胺合成方法中,含有手性季碳的β-內(nèi)酰胺的合成一直以來都是很有挑戰(zhàn)性的課題。本課題結(jié)合鈀銠雙催化反應(yīng)體系,設(shè)計(jì)鈀銠不對(duì)稱延遲雙催化體系,用于含有手性季碳β-內(nèi)酰胺類化合物的合成研究。首先選用N-芐基-N-叔丁基苯甲酰乙酰胺重氮與烯丙醇碳酸酯作為模板反應(yīng)底物,分別對(duì)反應(yīng)使用的配體、溶劑、鈀催化劑、銠催化劑等反應(yīng)條件進(jìn)行篩選和考察,最后確定了該鈀銠不對(duì)稱延遲雙催化反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件。并在最佳反應(yīng)條件下,使用不同取代的烷基重氮和不同的烯丙基碳酸酯試劑,以優(yōu)秀的產(chǎn)率(up to 99%)和立體化學(xué)選擇性(up to 99:1 dr,up to 98%ee),合成了38個(gè)含有手性季碳雙手性中心的β-內(nèi)酰胺類化合物。反應(yīng)機(jī)理研究表明,該反應(yīng)是先經(jīng)歷銠催化的不對(duì)稱芐位C-H插入反應(yīng),再接力串聯(lián)鈀催化的烯丙基化反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)含有手性季碳的β-內(nèi)酰胺類生物活性化合物的合成。而且反應(yīng)的手性控制決定于銠催化的不對(duì)稱C-H插入反應(yīng),鈀銠雙催化反應(yīng)體系有促進(jìn)銠催化C-H插入反應(yīng)轉(zhuǎn)化的作用。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O621.251
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 鈀銠雙金屬催化與銠金屬卡賓化學(xué)綜述
    第一部分 鈀銠雙金屬催化文獻(xiàn)綜述
        1.1 雙金屬催化的作用和特點(diǎn)
        1.2 雙金屬催化體系所面臨的問題
        1.3 鈀銠雙金屬催化體系在有機(jī)合成中的應(yīng)用
            1.3.1 Pd（0）/Rh（I）雙金屬催化
            1.3.2 Pd（Ⅱ）/Rh（I）雙金屬催化
            1.3.3 Pd（0）/Rh（Ⅱ）雙金屬催化
            1.3.4 Pd（0）/Rh（Ⅲ）雙金屬催化
        1.4 對(duì)鈀銠雙催化的小結(jié)與展望
    第二部分 銠金屬卡賓化學(xué)綜述
        2.1 金屬卡賓簡(jiǎn)介
        2.2 α-亞胺銠卡賓的形成和在有機(jī)合成中的應(yīng)用
            2.2.1 N-磺酰基-1,2,3-三唑的合成方
            2.2.2 α-亞胺金屬卡賓在有機(jī)合成中的應(yīng)用
                2.2.2.1 銠卡賓在含氮雜化合成中的應(yīng)用
                2.2.2.2 銠金屬卡賓的對(duì)映立體選擇性環(huán)加成
                2.2.2.3 金屬卡賓的對(duì)映立體選擇性芳基化反應(yīng)
                2.2.2.4 金屬卡賓參與的環(huán)擴(kuò)增及其1,2-遷移反應(yīng)
        2.3 銠催化烷基重氮在C－H插入官能化反應(yīng)中的應(yīng)用
            2.3.1 銠催化的C－H插入反應(yīng)
            2.3.2 銠催化分子內(nèi)芐位C－H插入反應(yīng)有機(jī)合成中的應(yīng)用
        2.4 小結(jié)
    第三部分 研究課題的討論與確立
        3.1 選題背景與理論依據(jù)
第二章 分子間鈀銠協(xié)同雙催化反應(yīng)及其反應(yīng)機(jī)理研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)部分
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器
            2.2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑原料
            2.2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        2.2.2 反應(yīng)原料的合成與制備
            2.2.2.1 N-Ts-1,2,3-三氮唑（1a）的合成方法
            2.2.2.2 烯丙醇酯與烯丙醇碳酸酯的合成方法
        2.2.3 Rh（II）/Pd（0）協(xié)同雙催化的反應(yīng)研究
            2.2.3.1 Rh（II）/Pd（0）協(xié)同雙催化的反應(yīng)條件篩選與優(yōu)化
            2.2.3.2 .Rh（II）/Pd（0）協(xié)同雙催化的反應(yīng)底物拓展
        2.2.4 Rh（II）/Pd（0）協(xié)同雙催化反應(yīng)機(jī)理研究
            2.2.4.1 控制對(duì)照實(shí)驗(yàn)
            2.2.4.2 同位素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)
        2.2.5 Rh（II）/Pd（0）協(xié)同雙催化可能的反應(yīng)機(jī)理
        2.2.6 反應(yīng)選擇性控制實(shí)驗(yàn)以及產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
            2.2.6.1 反應(yīng)選擇性控制實(shí)驗(yàn)
            2.2.6.2 產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
    2.3 化合物的結(jié)構(gòu)表征數(shù)據(jù)
    2.4 化合物4ha與5ad的X-Ray及其數(shù)據(jù):
    2.5 結(jié)果與討論
    2.6 結(jié)論
第三章 鈀銠雙催化合成含手性季碳的β-內(nèi)酰胺與反應(yīng)機(jī)理研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和實(shí)驗(yàn)儀器
            3.2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑原料
            3.2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
        3.2.2 反應(yīng)原料的合成與制備
            3.2.2.1 手性銠催化劑的制備
            3.2.2.2 烯丙基試劑的制備
            3.2.2.3 苯甲酰乙酸乙酯的水解
            3.2.2.4 烷基重氮化合物的制備
        3.2.3 Pd（0）/Rh（Ⅱ）不對(duì)稱雙催化的反應(yīng)條件篩選與優(yōu)化
            3.2.3.1 手性銠催化的不對(duì)稱C－H插入反應(yīng)條件篩選
            3.2.3.2 Pd（0）Rh（II）不對(duì)稱雙催化的反應(yīng)條件篩選與優(yōu)化
            3.2.3.3 反應(yīng)底物適應(yīng)性考察
            3.2.3.4 反應(yīng)機(jī)理研究
            3.2.3.5 叔丁基的脫除實(shí)驗(yàn)
    3.3 原料烷基重氮與內(nèi)酰胺類化合物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表征
    3.4 化合物3aa與6aa單晶結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
    3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
    3.6 小結(jié)
第四章 本文研究結(jié)果與討論
    4.1 結(jié)果
    4.2 討論
    4.3 創(chuàng)新之處
    4.4 對(duì)未來的發(fā)展與展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)介

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本文編號(hào)：2884026