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碳-碳键的构建一直以来是化学家们研究的热点之一。而使用过渡金属催化重氮参与的C-H官能团化是形成C-C键很有效的方法之一。要高化学选择性、高区域选择性地实现碳氢官能团化,一般的策略是通过导向基的导向来实现,但往往只能实现邻位的C(sp2)-H官能团化,很难发生对位的碳氢官能团化。本文主要通过发展非导向的策略,高效地实现了苯酚、萘酚以及非活化苯高化学选择性、高区域选择性的C(sp2)-H官能团化。本论文主要分为以下五部分:1.金催化重氮参与的苯酚高对位选择C(sp2)-H官能团化我们通过金催化首次实现了未保护苯酚与α-芳基-α-重氮酯的直接C-H官能团化反应。(2,4-tBu2C6H3O)3PAuSbF6通过分解重氮化合物形成金卡宾物种促进了苯酚高化学选择、高区域选择地C-H官能团化反应,可以在室温下以优秀的产率得到相应的产物。反应的特点是反应原料便宜易得,首次经历的是C-H插入而不是O-H插入,底物普适性好,反应条件温和,反应效率高,很容易实现进一步的转化。而且可以在较低的催化剂负载量下实现克级规模的制备,并将其进一步应用于天然产物的结构修饰以及药物的合成中。2.铜催化重氮参与的萘酚高邻位选择C(sp2)-H官能团化高效地实现了苯酚对位的C(sp2)-H官能团化后,我们通过对金属催化剂的进一步筛选,使用更加便宜易得的CuCl2作为催化剂时,可以高效地实现1-萘酚,2-萘酚以及富电子苯酚邻位的C(sp2)-H官能团化。通过进一步的控制实验证明,酚羟基对反应的区域选择性起着至关重要的作用。3.重氮参与的芳烃高对位选择C(sp2)-H官能团化与许多直接官能团导向的C-H官能团化相比较,非导向策略更加灵活但存在很大的挑战。首先,我们使用2,2,2-三氟乙基α-芳基-α-重氮酯高区域选择地实现了非活化芳烃C(sp2)-H烷基化反应。紧接着,我们报道了金催化下未活化芳烃与芳环上带有拉电子基团的α-芳基-α-重氮酯的高区域选择地C(sp2)-H官能团化。这些过程都证明了要实现高区域选择的C-H官能团化可以不通过导向基团的辅助(非导向策略)。在此类反应中,金催化剂、重氮酯基上的三氟甲基以及芳环上的拉电子基团对反应化学选择性和区域选择性起着至关重要的作用。此外,引入的官能团可以进一步合成转化。4.重氮参与的串联环化反应研究通过在Au(I)的催化下,我们实现了富电子芳烃与邻炔基芳基α-重氮酯串联C-H官能团化/conia-ene类型反应,简洁的方法合成了官能化的茚化合物。在整个反应中,金不但催化分子间C-H官能团化形成离子对中间体,而且通过对炔烃的活化,促进了紧接着的分子内5-endo-dig环化。该反应表现出了高的化学和区域选择性,原料方便易得,良好的官能团兼容性以及反应条件温和等特点。5.金催化芳烃对苯乙炔类化合物的芳氢化反应我们在温和的条件下高效地实现了金催化富电子芳烃对未活化炔烃的加成反应。该反应表现出了反应时间短,芳烃的底物范围广,可以拓展到苯甲醚,苯酚以及萘酚等特点。另外,我们也将此方法应用于其他的合成转化中。