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金配合物及无金属催化的sp~3C-H键、不饱和烃官能化研究

薛其才  
【摘要】:发展绿色高效的催化体系对节省成本和保护环境有重大意义。使用空气作氧化剂或无金属催化剂,实现绿色、高效直接sp3C-H键、不饱和烃官能化是我们追求的目标。本论文中,我们设计、合成了三价金配合物,研究了可见光促进的,金催化的sp3C-H键官能化。我们还使用无金属催化剂,研究了苄基sp3C-H键、不饱和烃的官能化。本论文主要包括: 一、可见光促进的金催化叔胺与酮的Mannich反应 我们发展了可见光促进的三价金配合物催化叔胺邻位sp3C-H键构建C-C键的新方法。该方法以空气作氧化剂,操作简单。含各种取代基的四氢异喹啉类物质都能高效率的与长链甲基酮等反应,高产率的生成相应的C-C偶联产物。三价金配合物1d显示了很高的光致氧化还原催化活性,丰富了金的光化学知识。 二、可见光促进的金催化叔胺sp3C-H键的膦化 C-P键广泛存在于DNA、蛋白质等有机物中。近年来,由C-H键直接转变为C-P键引起了人们的广泛关注。在可见光照射下,我们以三价金配合物为催化剂,实现了叔胺邻位sp3C-H键的膦化。该方法使用空气作氧化剂,条件温和,二芳基氧膦、亚磷酸酯等都能与叔胺偶联。 三、n-Bu4NI催化的苄基C-H键的胺化 我们发展了n-Bu4NI催化的苄基C-H键直接构建C-N键的新方法。初级和次级苄基C-H键都能高效率的与胺反应。含有各种取代基的苯并三氮唑和苯并咪唑都能高产率的得到C-N键偶联产物。需要特别指出的是,嘌呤衍生物也能发生反应,该反应为嘌呤N-9烷基化提供了新的高效的方法。我们还设计、开展控制性实验,对反应机理进行了研究。 四、n-Bu4NI催化的烯烃区域选择性双官能化 我们发展了n-Bu4NI催化烯烃区域选择性双氧化、羟化胺化的新方法。芳香羧酸、肉桂酸、巴豆酸和脂肪羧酸都能与芳香基烯烃发生反应,高产率的生成相应的双氧化产物。苯并三氮唑、吲唑、苯并咪唑和咪唑也能与芳香烯烃发生加成反应,高效率的得到一系列羟化胺化产物。该反应具有很好的区域选择性。 五、无金属催化的硫酚与炔烃选择性合成E式乙烯基砜和亚砜 我们发展了无金属催化的“一锅法”选择性合成E式乙烯基砜和亚砜的新方法。反应在50℃进行时,硫酚和炔烃能够快速进行加成氧化,高选择性的合成E式乙烯基砜。当反应在室温条件下进行时,硫酚和炔烃也能高效的进行反应,高产率的得到E式乙烯基亚砜。该反应体系不使用金属催化剂,以廉价易得的30%双氧水为氧化剂,操作简单。


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