Bu4NOAc作用下Ru催化芳烃邻C-H键直接官能化反应的研究

摘要

在过渡金属催化的交叉偶联反应中，通过C-H直接芳基化替代传统的交叉偶联反应，即利用简单(杂)芳烃替代难以合成的有机-金属试剂一直是化学工作者研究的热点之一，同时寻找无溶剂或应用环境友好的溶剂进行反应也是绿色化学研究的目标之一。本文使用了廉价易得、环境友好的Bu4NOAc作为溶剂，RuCl3·xH2O为催化剂催化合成一系列含杂原子导向基团(DG)芳烃与芳基卤化物的C-H直接芳基化，获得了很好的反应结果。
　　经过研究表明，Ru催化直接邻(o-)C-H芳基化反应，在反应温度为120℃，Bu4NOAc作为溶剂，2-苯基吡啶、N-苯基吡唑、苯乙酮N-(对甲氧基苯基)亚胺和2-苯基恶唑啉与一系列官能化的(杂)芳基溴化物反应，得到单芳基化和二芳基化产物，产率良好(99％-50％)。溶剂Bu4NOAc中乙酸根离子充当碱和相对较低熔点的Bu4N+盐(乙酸盐和溴化物的混合物)，其表现了离子液体的性质。双用途的离子液体介质适合无配体的Ru催化的二芳基化反应(最优的预催化剂:RuCl3·xH2O)与Ru-phosphane催化剂(1-5mol％)催化的选择性单芳基化反应(最优的预催化剂:RuCl2(p-cymene)2/(p-Tol)3P=14)。此外，Bu4NOAc可以促进Ru(Ⅲ)→Ru(Ⅱ)还原反应，有助于提高催化效率。研究还表明Bu4NOAc可以回收重复利用，回收率达到97％。
　　直接芳基化反应使联芳基化合物的合成更加简洁和经济，而且其合成策略奠定了其在有机合成化学中的地位。无溶剂钌催化直接o-C-H芳基化反应在绿色天然产物的合成和有机功能材料制备的探索中也表现出巨大的潜力，丰富了有机化学和绿色化学的研究内容。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．2 金属催化交叉偶联反应研究

1．3 C-H活化

1．4 金属Ru催化溴代偶联反应研究

1．5 单芳基化和双芳基化选择性研究

1．6 钌催化未活化卤代芳烃直接芳基化的机理研究

1．7 本章小结

第二章 研究内容及意义

2．2 研究意义

第三章 实验部分

3．1 实验试剂及仪器

3．2 实验内容

3．2．1 以Bu4NOAC为溶剂直接o-C-H芳基化反应Ru催化剂筛选

3．2．2 phosphane-Ru催化功能化芳基溴化物直接单芳基化

3．3 不同芳基溴化物的直接o-C-H芳基化实验及产物表征

3．3．1 2-苯基吡啶的直接芳基化的一般方法及产物表征

3．3．2 N-苯基吡唑的直接芳基化的一般方法及产物表征

3．3．3 2-苯基-2-恶唑啉的直接芳基化的一般方法及产物表征

3．3．4 4-甲氧基-N-(1-苯基亚乙基)苯胺的直接芳基化方法及产物表征

第四章 结果讨论

4．1 以Bu4NOAc为溶剂直接D-C-H芳基化反应Ru催化剂筛选

4．2 芳基溴化物的直接o-C-H芳基化底物拓展

4．3 Bu4NOAc的回收实验

4．4 本章小结

第五章 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况