镍或铜催化C(sp2)-C(sp3)键构建研究

摘要

过渡金属催化C-C键交叉偶联反应是合成化学中的强有力工具。过去的几十年，大量的过渡金属催化交叉偶联反应新方法被人们报道，并广泛用于合成复杂的天然分子中。相比于其他类型的C-C键构建反应，如C(sp2)-C(sp2)键，C(sp3)-C(sp3)键，C(sp2)-C(sp3)键构建反应由于其在合成中有着广泛的应用，其新合成方法研究一直是人们关注的重点。相比于钯、铱等过渡金属，铜和镍金属在经济上便宜、毒性低，近来这两种金属催化C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应一直是人们研究的重点。本文在第一章先简要陈述了铜和镍金属催化C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应。
　　有机金属试剂参与交叉偶联反应主要包括如下试剂:有机锌试剂，格氏试剂，硼试剂，锆试剂、锡试剂和硅试剂等。而传统的亲电试剂主要是卤化物和磺酸酯类化合物。近来环氧及吖啶与C（sp2）负试剂（锌试剂、硼试剂）的开环交叉偶联构建C(sp2)-C(sp3)键的反应引起了人们很大的兴趣，相比于传统的卤化物和磺酸酯类卤化物，环氧和吖啶发生开环偶联反应后还可以引入烷基醇和烷基胺，这是其作为合成子的优势所在。同时，通过炔烃与烷基亲电试剂的氢-烷基化构建C（sp2)-C（sp3）键的反应最近也受到人们追捧，其优点是该类反应不需要使用金属试剂而且炔烃相对于金属试剂来说易得、对空气和水分不敏感、反应条件温和、官能团兼容性好。同时还有控制炔烃加成反应区域选择性的潜能，近而可以合成多种取代类型的烯烃化合物。
　　针对目前环氧开环反应大多使用比较强的C（sp2）类型亲核试剂，如金属锂试剂，格氏试剂。其缺点是反应官能团兼容性差、原料来源受限。硼试剂相比于这些强亲核试剂，更加稳定易得，官能团兼容性好。在第二章中，我们报道了CuI催化下环氧与芳基硼的开环反应。这是首例Cu催化芳基硼与环氧的开环反应。反应不仅对于普通单取代环氧是合适的底物，对于1，1-二取代环氧底物也适用。芳基环氧化合物，通过微调反应条件也能得到理想的产率。相比于格氏试剂和锂试剂的开环反应，反应有着良好的官能团兼容性。
　　烯烃是一类重要的有机分子，广泛存在于材料、医药行业中。传统的合成方法，如消除反应、还原反应、缩合反应、Julia-Kocienski烯化反应等依然在现代合成中被使用。最近，炔烃与sp3亲电试剂的分子间氢-烷基化构建C(sp2)-C(sp3)键的反应受到人们重视。这类反应的优点是原料易得、并且有控制反应区域和立体选择性的潜能。然而炔烃和非活化C（sp3）类型亲电试剂之间的交叉偶联反应的例子是非常少的。在第三章中，我们选择末端炔烃和烷基碘为偶联底物，报道了第一例末端炔烃与C(sp3)类型亲电试剂的马氏选择性氢-烷基化反应。反应不需要使用敏感的金属试剂，操作简单，原料易得，反应条件温和，选择性高，官能团兼容性好。为1，1-二取代烯烃提供了高效的合成策略。

目录

声明

摘要

第一章 镍和铜催化C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应研究进展

1．1 引言

1．2 镍催化C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．2．1 镍催化锌试剂参与的C(sy)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．2．2 镍催化格氏试剂参与的C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．2．3 镍催化硼试剂参与的C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．2．4 镍催化还原偶联构建C(sp2)-C(sp3)键的反应

1．3 铜催化C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．3．1 铜催化格氏试剂参与的C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

1．3．2 铜催化硼试剂参与的C(sp2)-C(sp3)键交叉偶联反应

参考文献

第二章 铜催化芳基硼与环氧的交叉偶联反应

2．1 三元环氧和吖啶参与的交叉偶联反应进展

2．2 课题的提出

2．3 铜催化芳基硼与环氧的交叉偶联反应

2．4 铜催化芳基硼与三元吖啶的交叉偶联反应

2．5 铜催化环氧开环反应的机理探讨

2．6 实验部分

2．7 本章小结

参考文献

第三章 镍催化末端炔烃马氏选择性氢-烷基化反应：1，1-二取代烯烃的合成

3．1．2 炔烃和sp3类型亲电试剂的氢-碳化反应

3．2 课题的提出

3．3 镍催化末端炔烃马氏选择性氢-烷基化反应

3．4 炔烃氢-烷基化反应用于复杂天然产物的修饰

3．5 炔烃氢-烷基化克级反应及产物转化

3．6 炔烃氢-烷基化机理研究

3．7 实验部分

3．8 本章小结

参考文献

第四章 全文工作总结

附录

博士期间发表论文及其他成果

致谢