过渡金属催化C-C键和C-O键活化反应的研究

摘要

过渡金属催化碳-碳键的活化反应是当代金属有机化学的研究热点之一。碳-碳单键由于具有较高的热力学稳定性和动力学惰性,以及碳-碳σ键轨道的扭曲趋向性等原因,使过渡金属对碳-氢键的活化相对容易得多。为了促进碳-碳键的活化反应,必须采取某些措施使碳-碳键的活化在热力学或动力学上优于碳-氢键的活化。目前,实现这一目的的方法主要是采用一些特殊的底物。本文基于上述问题设计合成了一系列含有氮原子导向基团的底物,例如:8-乙酰基喹啉、8-苯甲酰基喹啉、10-苯并喹啉酸乙酯或10-羟甲基苯并喹啉等,这些底物在铑金属催化作用下,与芳基硼酸偶联,通过C-C键活化反应,得到了一种新的喹啉酮化合物及联芳基化合物。该研究是一种构建碳-碳键骨架的新方法。
　　近年来,人们对碳-氧键的活化反应也取得了可喜的研究进展。但是,与碳-氢键活化、碳-碳键活化相比,仍然具有较大的差距。低价过渡金属有机化合物与酯类化合物碳氧键发生氧化加成反应,有两个不同的位置:一个是金属插入到烷-氧键中;另一个是金属插入到酰-氧键中。其中,酰基碳-氧单键的活化反应的研究较少。通过酰基碳-氧单键的活化、切断反应可以提供酰基用于构建酮类化合物。我们选用具有导向基团的反应前体如喹啉酸甲酯或喹喔啉酯,通过导向基团的螯合作用将金属络合物导入可以活化的位置,然后与芳基硼酸偶联合成了一系列喹啉酮或喹喔啉酮化合物。喹啉酮类衍生物是一类重要的杂环化合物,是一些药物或生物活性分子的骨架或前体,例如微管蛋白抑制剂,大麻素受体配体,用于治疗骨代谢紊乱的药物,抗溃疡剂等。通过该实验方法,我们提供了一种构建类似化合物有效的合成路径。

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第一章 绪论

1.1 金属有机化学概述

1.2 过渡金属催化碳-碳键断裂反应的研究

1.3 过渡金属催化碳-氧键断裂反应的研究

1.4 本论文研究内容

第二章 基础实验部分

2.1 实验仪器与药品

2.2 溶剂和试剂的处理

2.3 部分催化剂的制备[76b]

第三章 铑催化C-Cσ键嫁接反应的研究

3.1 选题背景和设计原理

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 铑催化羧酸酯与有机硼化合物C-C键断裂反应的研究

4.1 选题背景和设计原理

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 铑催化C-O键断裂反应的研究

5.1 选题背景和设计原理

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 铑催化伯醇与芳基硼酸C-C键断裂偶联反应的研究

6.1 选题背景和设计原理

6.2 实验部分

6.3 结果与讨论

6.4 本章小结

第七章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录1：简写符号及其意义

附录2：部分化合物的NMR图谱

致谢