基于三氮唑(TA)的PAr3-Au系列金属配合物设计合成及催化性质的研究

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近年来,金(Au)催化剂在均相催化领域取得到了很大的发展,随着新型配体化合物和Au催化剂的设计制备,Au离子各种新型配位模式与新的化学反应被发现与报道。膦配体是常见的具有代表性新型配体化合物,其推动着金(Au)催化反应的创新发展。其中,1,2,3-三氮唑(TA)作为功能化基团,与Au离子有很强的配位能力和氢键接受能力。基于此,本论文将金(Au)催化剂、膦配体和1,2,3-三氮唑(TA)有机的结合在一起,设计并制备了一系列新型金(Au)催化剂,用于研究氢胺化反应、A3不对称偶联反应和Au(I)氧化还原反应。本论文主要从以下几个方面开展研究,即Au(I)催化氢胺化反应、新型轴手性联芳TA-PPh2配体的设计制备及拆分、TA-PPh2-Au(I)催化A3不对称偶联反应和Au(I)氧化还原反应。一、TA-Au-P金属配合物催化炔烃与脂肪胺分子间氢胺化反应研究研究了催化炔烃与脂肪胺分子间高效氢胺化反应的新型金属催化体系;我们将三氮唑(TA)与Au-P金属配合物进行配位,形成新型TA-Au-P金属配合物。通过TA-Au与Zn(OTf)2协同催化,实现了脂肪胺与非活化炔烃进行分子间高效氢胺化反应,最高的催化产率为93%,接下来进行了底物拓展(>50 examples),表现出令人满意的底物适应性和良好的催化效果。二、新型轴手性联芳TA-PPh2配体的设计制备及拆分研究我们利用芳香环π-π堆积诱导手性三氮唑骨架合成,设计和制备一系列1,2,3-三氮唑(TA)手性联芳配体,研究发现:制备得到的三氮唑体系具有良好的配位能力和潜在的应用价值。通过广泛调研传统BINOL-系列轴手性分子手性拆分的相关文献,结合两种类型轴手性分子的共异性,尝试了多种类型的光学拆分方法,通过氨基酸酯化法成功拆分Stack-TA-OH;采用Stack-TA-PPh2外消旋体与手性钯盐配位,结晶,再解离即可以得到光学纯的手性分子Stack-TA-PPh2(>99%ee)。对得到的Stack-TA-OH单晶进行结构解析,确定了Stack-TA轴手性分子的基本骨架。对光学纯的Stack-TA-PPh2进行了热稳定性质的研究,发现Stack-TA-PPh2在65℃及以下的温度条件下,具有很强的热力学稳定性;实验表明萘环上C2位连接大体积的功能团十分利于增强的π-π堆积作用,从而可以提供足够的空间位阻,可以提高分子Stack-TA-PPh2的热力学稳定的轴手性。结果表明所设计的三氮唑体系具有优良的配位能力和潜在的应用价值。三、设计制备新型手性催化剂TA-PPh2-Au(I),催化醛、仲胺和炔烃的A3不对称偶联反应设计制备得到轴手性金属配合物j-a(TA-PPh2Au Cl)和轴手性金属配合物j-b(TA-PPh2Au OTf)2;通过核磁1H NMR、13C NMR、31P NMR、XRD单晶衍射和元素分析对轴手性金属配合物j-a(TA-PPh2Au Cl)和轴手性金属配合物j-b(TA-PPh2Au OTf)2进行了表征;确定了轴手性化合物TA-PPh2空间结构与配位方式;接着探究了利用手性联芳系列金属配合物TA-PPh2Au进行不对称催化芳香甲醛、仲胺和炔烃分子间A3不对称偶联反应,实验结果表明,最高催化产率为93%,最高不对称偶联产物ee值为66%,同时拓展了反应底物(14 examples),通过此类反应我们更加了解该类新型手性联芳体系化合物,为研究此类新型轴手性联芳体系化合物提供研究实验与理论基础。四、Au(I)氧化还原催化烯丙基环己二酮系列化合物与芳基重氮盐的环化反应我们探究浓度、温度、各种Lewis base及其使用当量、各种溶剂和催化剂对催化烯丙基二酮环化反应的影响,得到了催化烯丙基环己二酮系列化合物环化反应的最优条件,然后我们进行了底物拓展(16 examples),得到令人满意的底物适应性和良好的催化效果,其中环化反应的最高分离产率为93%。这是首次实现过渡金属催化剂催化烯丙基环己二酮环化反应制备功能化二氢呋喃分子的例子,为制备功能化呋喃分子及其衍生物提供了一条新的可行性的实验路线。这项研究进一步拓宽了金氧化还原化学的范围。
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