二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物和Au（Ⅰ）催化的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)研究.pdf

1、本論文對(duì)Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的影響因素和研究進(jìn)展進(jìn)行了較詳細(xì)的文獻(xiàn)總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的系統(tǒng)研究：Ⅰ研究了二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)室在以前的研究中發(fā)現(xiàn)二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物是一類(lèi)高效的環(huán)鈀催化劑，對(duì)Heck反應(yīng)、芳基汞的二聚、有機(jī)相中的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)都有較好的催化活性。以下工作是二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)中應(yīng)用的進(jìn)一步研究，主要集中在兩個(gè)方面： 二茂鐵亞

2、胺環(huán)鈀化合物作為催化劑在純水中Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的應(yīng)用及超聲輻射作用對(duì)該反應(yīng)的影響在以前研究的基礎(chǔ)上，首先研究了Cat．1在水相中催化苯基硼酸和芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)Cat.1可以有效催化芳基碘代物、溴代物參與的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，對(duì)芳基氯的催化效果較差；芳基鹵代物上的取代基和位阻效應(yīng)對(duì)該反應(yīng)的影響較小。0.1 mol％Cat.2催化帶有強(qiáng)吸電子基的芳基氯與苯基硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)可以得到91％的分離收率

3、(Scheme 1)。研究了超聲輻射作用(40 KHz，70℃)對(duì)上述水相中Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的影響(Scheme 1)，發(fā)現(xiàn)超聲輻射可以明顯縮短反應(yīng)時(shí)間。以對(duì)甲氧基碘苯的反應(yīng)為例，反應(yīng)時(shí)間由原來(lái)的20h縮短為1h時(shí)，收率由83％增加為86％。 二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物作為催化劑通過(guò)Suzuki偶聯(lián)反匣合成雜環(huán)類(lèi)聯(lián)芳化合物的應(yīng)用A、二茂鐵亞跤環(huán)鈀化合物作為催化劑合成吡啶雜環(huán)類(lèi)聯(lián)芳化合物根據(jù)文獻(xiàn)合成硼試劑3-吡啶硼酸頻那酯，并考查了

4、Cat.Ⅰ催化3-吡啶硼酸頻那酯與系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(Scheme 2)。發(fā)現(xiàn)以DMF/H<,2>O(3/1，v/v)/K<,2>CO<,3>或Cs<,2>CO<,3>/110℃為反應(yīng)體系時(shí)，作為一種無(wú)膦的環(huán)鈀催化劑，1 mol％Cat.Ⅰ可以有效的催化3-吡啶硼酸頻那酯和系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)；反應(yīng)中對(duì)芳基鹵代物的活性為ArI>ArBr>>ArCl，芳基底物上的吸電子基促進(jìn)反應(yīng)，給電子基對(duì)反應(yīng)有一定的抑

5、制作用，芳基氯代物上的位阻效應(yīng)嚴(yán)重影響反應(yīng)結(jié)果。應(yīng)用此方法以較高收率合成了一系列芳基吡啶(包括聯(lián)吡啶)衍生物。 研究了在1.0 equiv苯基硼酸存在下，3,5-二溴吡啶的選擇性Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)(Scheme 3)。Cat.Ⅰ在DMF/KF·2H<,2>O(120℃)條件下，可以99/1(ratio ofbis/mono) 的選擇性得到3,5-二苯基吡啶，收率54％； Cat.Ⅱ在toluene/methanol(4/1，v

6、/v)/K<,2>CO<,3>(reflux，75℃)條件下，可以63/27(ratio ofmono/bis)的選擇性得到3-溴-5-苯基吡啶，收率65％。進(jìn)一步研究了上述Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)的應(yīng)用，通過(guò)在不同反應(yīng)條件下增加不同底物的濃度，可以調(diào)節(jié)不同底物的收率，發(fā)現(xiàn)獲得較高單取代產(chǎn)物收率的反應(yīng)條件為：toluene/methanol(4/1，v/v)/K<,2>CO<,3>(reflux，75℃)，Cat.Ⅱ，5.6 equiv．3

7、,5-dibromopyridine；獲得較高雙取代產(chǎn)物收率的優(yōu)化條件是：DMF/KF·2H<,2>O(120℃)，Cat．Ⅰ，3.0 equiv,．PhB(OH)<,2>。在以上優(yōu)化反應(yīng)條件下，分別以較高的優(yōu)先優(yōu)先選擇性和收率合成了兩個(gè)系列共20個(gè)芳基吡啶類(lèi)衍生物，其中10個(gè)新化合物經(jīng)HRMS證實(shí)。研究結(jié)果表明反應(yīng)的優(yōu)先選擇性和收率受取代基和位阻效應(yīng)影響較小。以其它多個(gè)含有相同反應(yīng)位點(diǎn)的鹵代物和不同鈀催化劑參與反應(yīng)的結(jié)論為依據(jù)，提出在

8、不同反應(yīng)條件下進(jìn)行的單、雙取代反應(yīng)的決速步驟均為氧化加成步驟，并對(duì)1.0摩爾苯基硼酸存在下及不同投料比條件下的單/雙取代反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行闡述。以1.0摩爾苯基硼酸反應(yīng)下的機(jī)理為例，如下圖(Scheme 5)： B、二茂鐵亞胺環(huán)鈀化合物作為催化劑合成噻吩雜環(huán)類(lèi)聯(lián)芳化合物研究了0.5 mol％Cat.Ⅰ催化的3-噻吩硼酸和系列芳基鹵代物的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在溫和條件下(80℃)，芳基碘代物、溴代物可以中等到高的收率得到3-

9、取代苯基噻吩類(lèi)化合物。吸電子基對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用，給電子基不利于反應(yīng)的進(jìn)行。此反應(yīng)體系不能催化芳基氯參與的反應(yīng)(Scheme 6)。測(cè)定部分化合物的熒光光譜發(fā)現(xiàn)此類(lèi)化合物具有發(fā)光性能。 Ⅱ以PPh<,3>AuCl為催化劑初步研究了金催化芳基氯參與的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)以PPh<,3>Au(Ⅰ)C1為催化劑、以DAB-Cy為配體，研究了不同條件下的4-硝基氯苯與芳基硼酸的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的優(yōu)化條件為：K<,2>CO<,