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《南开大学》 2013年
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硼烷、硅烷的脱氢交叉偶联及加成反应研究

高东静  
【摘要】:本论文主要研究了硅烷、硼烷的脱氢偶联及加成反应,包括稀土促进的胺基硼烷加成及脱氢反应,相关重要中间体的分离及表征,以及卡宾催化的硅烷脱氢偶联反应。主要研究内容和结果如下: 1.合成了三联苯胺硼烷加合物ArNH2·BH3(Ar=2,6-(3,5-Me2C6H3)2C6H3),研究了其与稀土烷基和胺基化合物的反应。该加合物和钇、钐的三烷基化合物M(CH2SiMe3)3(THF)2(M=Y,Sm)的反应,生成两个结构新颖的硼烷稳定的三价稀土亚胺化合物[ArN(BH3)YCH2SiMe3]2(3)和[ArN(BH3)SmCH2SiMe3]2(4)。通过X-ray单晶衍射确定了其结构,研究了这两个稀土亚胺化合物的稳定性、催化性能以及反应性。ArNH2·BH3和钇的三胺基化合物Y[N(SiMe3)2]3反应,得到一个脱氢偶联产物钇胺基化合物[ArN(BHNHAr)]2Y(BH4)(THF)。ArNH2·BH3和卡宾稳定的镱胺基化合物[IiprYb{N(SiMe3)2}2](Iipr=1,3-diisopropyl-4,5-dimethylimidazol-2-ylidene)反应,得到一个新颖的BH3插入Yb-N键的产物[(μ2-ArNH)2{YbN(SiMe3)2}{Yb(BH3)N(SiMe3)2}](5),显示了零价配体卡宾对稀土-N键反应性的调控。 2.合成了氮杂卡宾镱二胺基加合物[(Iipr)Yb{N(SiMe3)2}2](6)(Iipr=1,3-diisopropyl-4,5-dimethylimidazol-2-ylidene)和[(Kpr)2Yb{N(SiMe3)2}2](7),与DippNH2的反应分别得到(Iipr)Yb(NHDipp)2和[(Iipr)2Yb{N(SiMe3)2}NHDipp];7与苯乙炔的反应得到(Iipr)2Yb(CCPh)2;7与HN(SiHMe2)2反应得到[(Lpr)2Yb{N(SiHMe2)2}2]。研究了这些不同位阻的加合物制备稀土氢化物的反应,探索了这类加合物催化醛硅基化的性质。合成了三齿螯合配体稳定的稀土二烷基化合物([NNN]M(CH2SiMe3)2,[NNN]=[2-C(H)NDippC6H3NHC(Ph) NDipp]-,Dipp=2,6-ipr2C6H3,M=Y,Sm),尝试了合成相关稀土二氢化合物。发现该类稀土二烷基化合物能高效催化异戊二烯聚合,得到3,4-选择性产物。 3.使用卡宾作为催化剂研究了Si-O偶联脱氢反应,筛选了不同卡宾催化硅烷和醇脱氢反应的活性,发现异丙基氮杂环卡宾具有最好催化活性。研究了异丙基氮杂环催化的多氢硅烷和醇的反应,能快速高选择性地得到硅醚。尝试了不同位阻的硅烷和醇的反应,重点探索了醇官能团取代基的影响,发现该卡宾催化的反应具有很好的官能团适用性,常见的碳碳不饱和键,-X,-OMe,-C=N-R以及-NH2均不影响反应。研究了溶剂极性对催化速率的影响,发现CH3CN能有效促进反应,用该方法合成了小分子催化剂脯氨醇硅醚。 4.探索了卡宾催化的硅烷水解反应,发现能高产率地得到-Si-O-Si-结构的硅氧烷。重点研究了二级硅烷的水解反应,如PhMeSiH2、Ph2SiH2、Ph(vinyl)SiH2、 Et2SiH2和Ph(allyl)SiH2等,得到用途广泛的环硅氧烷化合物,能选择性地得到单一的三聚或四聚环硅氧烷。研究了卡宾和水催化的环硅氧烷开环聚合反应,得到分子量分布较窄的聚硅氧烷,研究了卡宾催化二级硅烷的串联反应,能得到聚硅氧烷高分子化合物。
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:O621.25

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