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Anderson型杂多酸的可控烷氧化修饰及其催化性能研究

张江威  
【摘要】:Anderson型杂多酸是多酸(POM)中最灵活的基本拓扑结构单元。其有机共价修饰化学是目前多酸化学领域的一个研究热点。三羟甲基多元醇有机配体(简称triol)作为一类奇特的螯合配体,能够非常有效地稳定多酸的结构。这种基于triol的POM-linker策略能有效地构筑稳定的多酸基功能材料,从而引起广泛关注。本论文在前人研究的基础上,提出了直接修饰多酸的合成策略,并以此为基础合成了一系列Anderson型杂多酸烷氧衍生物及其相应的异构体。在总结系列实验规律,综合运用理论计算方法的基础上,本文提出了Anderson型杂多酸烷氧化可控有机修饰的合成方法学,并对相应的反应机理、手性自拆分、异构体转变和催化性能进行了深入研究和系统探索。本论文研究工作主要分为六个部分:(一)采用直接修饰法,利用triol配体对Anderson型杂多酸进行单侧烷氧化共价修饰,获得了δ型异构体,并成功实现其对映异构体的手性自拆分。(二)通过质子化μ2-O形成反应位点,进而采用triol配体共价修饰,首次合成单侧烷氧化共价修饰χ异构体,开启了Anderson型杂多酸μ2-O反应化学研究新领域。(三)首次制备了二醇共价修饰模式的Anderson型杂多酸烷氧衍生物,实现质子控制的可控的制备ψ,δ以及χ异构体。并进一步拓展到带羧基二醇烷氧有机配体对Anderson型杂多酸的共价修饰。(四)以单侧修饰的δ型异构体为前驱体,发展了一种逐步制备双侧不对称修饰的Anderson型杂多酸烷氧衍生物的高效可控的合成方法。(五)首次从实验上证实1:6杂多酸也可以具有类似七钼酸的蝴蝶形拓扑构型,这一亚稳构型能够被triol配体稳定,形成Anderson型杂多酸烷氧衍生物的β型异构体。研究发现以MnIII为中心杂原子的β型异构体可以作为高效的催化剂,有效地催化双氧水氧化KA油制备己二酸。(六)发现单侧修饰的δ型异构体能够有效催化分子间交叉脱氢偶联,进而将一些简单的有机配体通过(CDC)[4+1]环加成反应生成不同五元杂环化合物。该反应条件温和、原子经济、底物宽广、产物选择性高,是一种高效的杂环化合物绿色生产路线。本论文研究为可控制备不同取代模式的Anderson型杂多酸烷氧衍生物提供了可靠便捷的合成方法学,对Anderson型杂多酸烷氧化共价修饰的研究领域具有一定的引领作用,同时也为Anderson型杂多酸基有机无机杂化功能材料的设计与可控合成奠定基础。


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