钌催化芳烃C-H键间/对位选择性功能化反应研究

【摘要】：本论文主要对过渡金属钌催化的芳烃C-H键间/对位选择性功能化的方法进行了系统研究,其中兼顾含氟基团引入方法以及烯烃的芳基烷基化方法。主要包括以下三个章节:第一章鉴于芳烃在重要化合物结构中的中心意义,以简单芳烃为起始,高效构建复杂的取代芳烃,始终是合成化学研究的重要方向。经典合成方法存在的诸多限制因素,使过渡金属催化的芳烃C-H键功能化方法得以逐步登上历史的舞台。而对芳烃C-H键功能化选择性的控制,成为各类方法必须考量的首要因素。相较于邻位,取代芳烃的间/对位C-H键选择性功能化方法将填补传统合成方法的空缺,但同时面临更高难度的挑战。此章节以前述为引,展开对芳烃C-H键间/对位选择性功能化方法发展现状的描述,回顾了近年来利用钯、铱、钌等过渡金属不同的反应活性和一些设计精巧的导向基团实现选择性功能化的合成方法,并对相应反应的适用性和机理等进行了分析。第二章此章展示了本论文发展的过渡金属钌催化的苯胺衍生物间/对位选择性二氟烷基化反应。此反应以嘧啶基为辅助基、廉价易得的氟代羧酸酯为氟烷基化试剂,兼容一系列取代的苯胺衍生物,通过此方法可快捷的得到相应的间/对位选择性二氟烷基化的产物。经深入的机理研究得出结论,C_(Ar)-H键和N-H键参与的环钌化过程是实现此远程选择性氟烷基化反应的关键步骤。第三章多组分反应因其可从简单的前体出发,高效且步骤经济性的构建复杂的化合物骨架,而与两组分反应有着本质上的不同。本论文在此章实现了首例挑战性的具有间位选择性的三组分C-H键加成反应。含氟卤代烃和包括芳基乙烯、非活化烯烃以及非末端烯烃在内的烯烃都可作为此策略的反应组分。详尽的机理研究使用了动力学同位素效应实验、自由基钟实验和密度泛函理论计算等手段。此策略提供了一条合成多种含氟且具有复杂骨架的化合物的途径,此类化合物包括具有潜在生物活性的1,1-二芳基化合物和其他具有合成应用潜力的化合物。