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《华东理工大学》 2011年
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基于联萘骨架的氮杂环卡宾配体的金属钯和金络合物的合成及应用

王文丰  
【摘要】:本论文主要围绕由联萘胺衍生的氮杂环卡宾配体及其金属钯和金络合物的合成,以及这些金属络合物在均相催化反应中的应用而展开。 1双齿双氮杂环卡宾的钯络合物的合成及其应用 从光学纯的联萘胺出发,合成了一系列带有不同阴离子配体和N-取代基的轴手性氮杂环卡宾配体的二价钯络合物I-la,b,I-2a-d, I-3a和I-4a-h,它们的结构均通过NMR、MS和IR等表征,其中络合物Ⅰ-4c的结构还经过X-Ray单晶衍射分析的确认。 这些氮杂环卡宾的二价钯络合物能够有效地催化二乙基锌诱导极性反转的醛的不对称烯丙基化反应。金属钯中心的阴离子配体X会明显改变反应的速率,而反应的对映选择性则会受到N-CH2R取代基和阴离子X的共同影响。其中,N-CH2R的R为平面的苯基和X为溴离子的钯络合物I-4b是最好效果的催化剂。对于芳香醛和脂肪醛底物,均可取得58-96%的收率,54-66%ee的对映选择性,以及高达syn:anti 99:1的非对映选择性。 2氮杂环卡宾和氮给体的混合配体及其金属钯络合物的合成与表征 从光学纯的联萘胺出发,合成了四个氮杂环卡宾和氮给体混合配体的钯络合物,即氮杂环卡宾-磺酰胺的Ⅱ-7,氮杂环卡宾-水杨醛亚胺的Ⅱ-14,氮杂环卡宾-苯甲醛亚胺的Ⅱ-18,以及氮杂环卡宾-胺基的Ⅱ-19。 它们的结构均通过NMR、MS和IR等表征,其中络合物Ⅱ-7、Ⅱ-14和Ⅱ-18的结构还经过X-Ray单晶衍射分析的确认。在金属钯周围,络合物Ⅱ-7、Ⅱ-14和Ⅱ-18均表现为三齿螯合的配位方式,而络合物Ⅱ-19则可能是由氮杂环卡宾与胺基两齿螯合在钯中心的结构。 3双齿双氮杂环卡宾的二价钯络合物在烯烃双氧化反应中的应用 以PhI(OAc)2作为促进PdⅡ/PdⅣ催化循环的氧化剂,在耐空气和水气的温和条件下,氮杂环卡宾的二价钯络合物能够成功地催化烯烃的双氧化反应,其中,阳离子的钯络合物Ⅰ-2d表现出最高的催化活性。对于1,2-双取代的烯烃底物,它们的双氧化反应能够取得良好的顺式非对映选择性;而对于苯乙烯类衍生物,则会得到其1,2-和1,l-双氧化的混合产物,其中,富电子的衍生物有利于1,1-双氧化产物的生成。 另外,通过同位素标记实验,我们还对该反应PdⅡ/PdⅣ催化循环的机理做了相应的研究,从而对各种产物的分配比例和非对映选择性做出了合理的解释。 4单齿氮杂环卡宾配体的金络合物的合成及其应用 从光学纯的联萘胺出发,合成了一系列单齿氮杂环卡宾配体的金络合物Ⅳ-1,Ⅳ-2a,b和Ⅳ-3-11,它们的结构经过了核磁、质谱和红外等的表征。其中,络合物Ⅳ-1,Ⅳ-2a和Ⅳ-6的结构还得到X-Ray单晶衍射分析的确认,它们的卡宾碳原子和阴离子配体在金的周围均表现为近似直线形的配位方式。 这些氮杂环卡宾的金络合物能够有效地催化联烯-醇Ⅳ-47的分子内环化反应,在室温下能以优秀的收率得到相应的醚产物,但是反应的手性诱导效果(up to 24% ee)却并不理想。 这些氮杂环卡宾的金络合物也能高效地催化1,6-烯炔的分子内环化反应,反应均能以很快的速率顺利进行。其中,络合物Ⅳ-6是最好的催化剂,在0°C下,以最高99%的收率和59%ee的对映选择性得到相应的乙酰氧基环化产物Ⅳ-50a。 以Ph2SO作为氧化剂,氮杂环卡宾的金络合物还能高效地催化1,6-烯炔的氧化重排反应,这实际上是捕获到了金催化1,6-烯炔重排过程中的五元环并三元环的金卡宾中间体B。其中,络合物Ⅳ-2a是最好的催化剂,在10°C下,以最高达99%的收率和65%ee的对映选择性得到相应的醛产物Ⅳ-53。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O621.13

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