三甲基膦支持的新型铁钴镍类配合物在sp3C-H键及N-H键活化中的应用

摘要

铁、钴和镍属于过渡金属Ⅷ族元素，是迄今为止人类使用最广泛的一类金属。在现代合成化学的发展中，铁、钴、镍由于价格便宜、毒性低、环境友好等优势，越来越受到人们的重视。三甲基膦是一种强支持配体，它具有配位能力强、容易制备、光谱性能简单易辩等优点。三甲基膦与过渡金属能形成稳定的配合物并具有良好的反应活性及其选择性。三甲基膦支持的铁、钴和镍类化合物化学性质活泼，可以活化C-H键及N-H键等惰性键。
　　 本论文以三甲基膦支持的铁、钴和镍的化合物为原料，开展对sp3碳氢键及氮氢键活化的研究工作，主要分为一下两部分:
　　 1.三甲基膦支持的富电性的铁类化合物在sp3碳氢键活化中的应用
　　 到目前为止，碳-氢键的活化的研究主要集中sp2型碳-氢键上，并且已经取得了显著的进步;而对于普通的sp3型碳-氢键，由于饱和烷烃中没有类似与sp2型碳-氢键体系中的π轨道可以和金属中心发生相互作用，它的活化要困难的多。金属铁作为一种廉价易得的金属在实现非活性的碳-氢键的选择性活化方面，具有不可比拟的优势。
　　 钳式配体是一种双配位三螯合的多齿配体，可以和多种金属形成稳定结构的配合物。钳式配体通过配位原子与金属的双螯合作用能够使配体与金属原子紧密结合。再经过双环金属化作用可以构建双五元环或六元环从而实现中心原子的惰性键活化。这一方法被广泛应用于sp3碳氢键等惰性键的活化。
　　 本课题利用Fe(PMe4)4与2-亚甲基双-4-6-二叔丁基苯酚型钳式配体反应，通过双环金属化作用得到了sp3碳氢键活化后的新型铁类化合物。并推测了该反应的可能机理。
　　 2.三甲基膦支持的的富电性的钴、镍类化合物在氮氢键活化中的应用
　　 过渡金属配合物对氨、胺类以及酰胺类化合物中N-H键的活化在以这类化合物为底物的催化循环中起着十分重要的作用。但是此类化合物的N-H活化并不是简单易行的，原因在于此类化合物的氮原子上含有一对孤对电子，而这对孤对电子很容易与过渡金属的空轨道发生配位进而阻碍了N-H键的活化。
　　 本课题组利用2-氨基二苯甲酮为底物研究N-H键的活化，羰基的吸电子作用和苯环的共轭作用削弱了氮上孤对电子的配位能力，而氧原子作为锚定基团的环金属化作用进一步促进了N-H键的活化。使2-氨基二苯甲酮与Ni(CH3)2(PMe3)3Co(CH3)3(PMe3)3和CoCH3(PMe3)4反应，得到了N-H键活化的产物，并推测了可能的反应机理。
　　 新化合物采用IR，1HNMR，13CNMR，31PNMR等手段进行表征，获得单晶的化合物进一步用单晶结构证实。