Cu催化烷基鹵代物及磺酸酯參與偶聯(lián)反應(yīng)的研究.pdf

1、過渡金屬催化烷基鹵代物參與的偶聯(lián)反應(yīng)由于可以直接對飽和碳中心進(jìn)行修飾而成為現(xiàn)代有機(jī)合成的重要方法。本論文在第一章首先綜述了Cu催化烷基鹵代物及磺酸酯參與偶聯(lián)反應(yīng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，然后簡要介紹了其他過渡金屬催化此類反應(yīng)的最新成果。比較了Cu和其他過渡金屬催化的反應(yīng)特性和機(jī)理，從而得出結(jié)論:Cu催化此類反應(yīng)的機(jī)理不同于其他過渡金屬，發(fā)展新的Cu催化體系能夠很好補(bǔ)充現(xiàn)有的催化體系，完成其他過渡金屬催化的難點(diǎn)問題。
　　 針對目前Cu催

2、化此類反應(yīng)的親核試劑主要集中于格氏試劑的問題，我們選擇用有機(jī)硼試劑來作為新的親核試劑，這樣將解決格氏試劑的缺陷。在第二章，我們發(fā)現(xiàn)在LiO(t)Bu的輔助下，有機(jī)硼試劑能很好地轉(zhuǎn)金屬化到Cu催化中心上，并進(jìn)一步與烷基鹵代物及磺酸酯反應(yīng)，得到碳-碳連接產(chǎn)物，提供了第一例Cu催化烷基鹵代物的Suzuki-Miyaura反應(yīng)。該反應(yīng)具有以下特點(diǎn):1）良好的官能團(tuán)兼容性;2）對芳環(huán)上碳鹵鍵的反應(yīng)惰性，甚至能保留碳碘鍵;3）sp3C-OTs對比s

3、p3C-Cl的高反應(yīng)選擇性;4）反應(yīng)經(jīng)歷非自由基歷程。以上特性，使得我們發(fā)展的新方法不僅拓展了Cu催化烷基化反應(yīng)的概念和范圍，也有效地補(bǔ)充了Pd或Ni催化的Suzuki-Miyaura反應(yīng)。
　　 而Ni等過渡金屬催化二級烷基鹵代物參與的反應(yīng)被認(rèn)為經(jīng)歷自由基歷程，我們選擇用Cu作為新的催化中心，將有可能導(dǎo)致新的反應(yīng)過程。在第三章，我們發(fā)現(xiàn)在CuI/LiOMe/TMEDA的催化體系下，二級溴代烷烴能與二級烷基格氏試劑高效反應(yīng)，此外

4、，對于其他金屬催化中的惰性底物(R-OTs)，也能很好地參與反應(yīng)。該反應(yīng)是第一例過渡金屬催化非活化二級烷基親電試劑和二級烷基親核試劑的偶聯(lián)反應(yīng)，為兩個三級碳的直接連接提供了有效方法。更為重要的是，反應(yīng)產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)分析顯示得到構(gòu)型反轉(zhuǎn)產(chǎn)物，證明反應(yīng)傾向于SN2取代過程。因此，以容易制備的手性二級醇為起始原料，該反應(yīng)又為立體控制的碳碳鍵生成提供了通用方法。
　　 目前過渡金屬催化此類反應(yīng)的親核試劑主要集中在碳親核試劑，我們選擇用二

5、硼試劑作為親核試劑，將拓展此類反應(yīng)的范圍。在第四章，我們發(fā)現(xiàn)在CuI/LiOR的催化體系下，一級和二級烷基鹵代物能與二硼試劑進(jìn)行反應(yīng)，提供了第一例過渡金屬催化非活化鹵代烷烴的硼化反應(yīng)。通過該反應(yīng)可以合成一系列骨架不同且官能團(tuán)豐富的一級和二級烷基硼酸酯，而類似產(chǎn)物很難通過其他方法制備。同時，我們將烷基硼酸酯產(chǎn)物成功運(yùn)用于Pd催化的Suzuki-Miyaura反應(yīng)．實(shí)現(xiàn)sp3C-sp2C鍵的構(gòu)建。初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果排除了SN2反應(yīng)機(jī)理，顯示出與