三甲基膦和氮杂环卡宾支持的铁、钴、镍配合物的合成及催化性质研究

摘要

过渡金属配合物在催化反应中应用广泛。合成金属配合物并探究它们在催化反应中的性能是多年来研究的热点。金属配合物的性质取决于金属中心的特性和配体的性质，不同的配合物在催化反应中所表现出的性能不尽相同。本博士论文探索了廉价金属铁、钴、镍配合物的合成及其催化性质。
　　1.以三甲基膦支持的零价镍为催化剂，氯代芳烃席夫碱为底物，实现了碳-氯键的活化及胺基化反应。通过席夫碱中碳-氮双键的锚定作用，可以选择性地进行单胺基取代反应或双胺基取代反应。尤其是单胺基化反应，在已有的报道中很难得到如本文所述的高选择性高效率的取代结果。反应中所用的碱为氢氧化钠，与碳氮交叉偶联反应中常用的叔丁醇钠、叔丁醇钾相比具有廉价易得的特点。值得一提的是添加剂正四丁基溴化铵的加入能大大提高反应效率。此外，在本工作中还进行了反应机理的探究，我们认为反应的关键步骤是胺、碱和金属中心的协同作用，金属和胺的电性起到了关键作用。
　　2.合成了新型[C，N]型双螯合氮杂环卡宾镍配合物。对[CNC]型钳式氮杂环卡宾镍配合物的合成方法进行了探索，并找到了一种简单而不损失产率的方法。在对这几种镍配合物的催化性能探索时发现，[C，N]型双螯合镍配合物在Kumada偶联反应中有较高的催化效率。以0.5 mol％的催化剂量即能够催化低活性的氯代芳烃与格式试剂的碳碳交叉偶联反应。
　　3.通过碳-氢键活化和直接还原法合成了金属氢化物并对它们的催化性能进行了探索。三甲基膦支持的一价钴氢配合物与亚磷酸三苯酯发生简单配位，而三甲基膦支持的零价铁和钴配合物则能实现亚磷酸三苯酯苯环上碳-氢键的活化，形成铁氢和钴氢配合物。五氟溴苯与三甲基膦支持的零价铁反应，继而与硼氢化钠反应则能得到五氟苯基二价铁氢配合物。该五氟苯基铁氢配合物对于醛、酮的硅氢化有良好的催化性能。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 过渡金属催化的碳氮偶联反应

1．1．1 钯催化的碳氮偶联反应

1．1．2 铜催化的碳氮偶联反应

1．1．3 镍催化的碳氮偶联反应

1．1．4 本课题的立题思想

1．2 氮杂环卡宾金属配合物的合成及催化应用

1．2．1 概述

1．2．2 胺基功能化的NHC配合物

1．2．3 本课题的立题思想

1．3 金属氢化物的合成及催化应用

1．3．1 金属氢化物的合成及在催化反应中的应用

1．3．2 本课题的立题思想

第二章 镍催化的芳香氯代物的选择性胺基化

2．1 结果与讨论

2．1．1 反应模版的建立及最优条件筛选

2．1．2 反应底物拓展

2．2 实验部分

2．2．1 实验方法

2．2．2 实验试剂

2．2．3 表征方法

2．2．4 原料的制备

2．2．5 碳氮偶联反应的基本步骤

2．3 小结

第三章 胺基功能化的NHC镍配合物的合成及性质研究

3．1 [C，N]型芳香胺功能化的NHC镍配合物的合成

3．1．1 [C，N]型芳香胺NHC配体的合成

3．1．2 [C，N]型芳香胺NHC镍配合物的合成

3．2 芳香胺功能化的[CNC]型钳式NHC镍配合物的合成方法探索

3．2．1 [CNC]型钳式NHC配体的合成

3．2．2 [CNC]型钳式NHC配合物的合成

3．3 芳香胺功能化的NHC镍配合物的催化性质探索

3．4 实验部分

3．4．1 实验方法

3．4．2 实验试剂

3．4．3 表征方法

3．4．4 配体的合成

3．4．5 NHC镍配合物的合成

3．4．6 Kumada偶联反应步骤

3．5 小结

第四章 三甲基膦支持的铁氢和钴氢配合物的合成及催化性能探索

4．1 亚磷酸三苯酯与富电性钴的反应

4．2 亚磷酸三苯酯与富电性铁的反应

4．3 还原法合成五氟苯基铁氢化合物及其催化性质的研究

4．4 实验部分

4．4．1 实验方法

4．4．2 实验试剂

4．4．3 表征方法

4．4．4 原料的制备

4．4．5 亚磷酸三苯酯与富电性钴的反应

4．4．6 亚磷酸三苯酯与富电性铁的反应

4．4．7 五氟澳苯与富电性铁的反应及其催化反应

4．5 小结

第五章 总结论

5．1 镍催化的芳香氯代物的选择性胺基化

5．2 胺基功能化的NHC镍配合物的合成及性质研究

5．3 三甲基膦支持的铁氢和钴氢配合物的合成及催化性能探索

附录

参考文献

致谢

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