镍催化氮杂环丁酮和丁二烯环加成反应机制的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法对镍催化1-Boc-3-氮杂环丁酮和2,3-二甲基-1,3-丁二烯的环加成反应进行了理论研究. 计算结果表明, 该反应采用氧化加成机制而非实验推测的β-碳消除机制. 氧化加成机制主要由3个基元反应步骤组成, 分别为氮杂环丁酮底物中C—C(=O)键的氧化加成、 二烯顺式插入Ni—C(=O)键、 以及还原消除生成八元氮杂环产物, 其中烯烃插入是整个反应的决速步骤, 反应能垒为86.74 kJ/mol. 通过探讨烯烃分别插入到Ni—C(=O) 键和Ni—C(sp³) 键的2种反应途径分析了烯烃插入步骤的区域选择性, 得到了与实验数据基本一致的结果.     

三氟甲磺酸铜(Ⅱ)催化炔烃选择性转移氢化合成顺式烯烃

顺式烯烃是许多生物活性分子的基本结构单元, 在材料科学、 药物化学和农药等领域都有着广泛的应用. 我们以异丙醇为氢源, 研究了4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽配合三氟甲磺酸铜催化的炔烃选择性转移氢化反应, 实现了高选择性顺式烯烃(Z/E >99/1)的合成. 该反应体系不需要使用高压设备, 操作简便、 安全, 对氟、 氯和溴等卤素取代的炔烃表现出良好的底物兼容性. 最后, 进行了对比实验, 并提出了可能的反应机理.     

烯丙位和高烯丙位酰胺基环烯烃环氧化的非对映选择性

五到七元环的烯丙位酰胺基环烯烃在有机溶剂中环氧化均得到很好的顺式立体选择性. 但对于高烯丙位酰胺基取代的环戊烯环氧化的非对映选择性则取决于具体的酰胺基: 4-乙酰胺基环戊烯得到与烯丙位系列类似的很好的顺式选择性, 但是4-苯甲酰胺基环戊烯环氧化的选择性变差. 对于高烯丙位环己烯系列, 4-乙酰胺基环己烯得到的是相应的顺式环氧化物, 而4-苯甲酰胺基环己烯环氧化除了得到顺式环氧产物以外, 还得到可能由反式环氧化物分子内环化生成的另一化合物: 外型-2-氧杂-3-苯基-4-氮杂双环[3.3.1]壬-3-烯-8-醇. 量子化学计算及其衍生物的环氧化结果支持这一结论. 该类高度顺式非对映选择性的酰胺基取代环烯烃的环氧化可用于具有特定立体结构的类似物的合成.     

VCl2(PPh3)2甲醇溶液光还原氮和放氢反应动力学及氮还原氢化机理的探讨

进行了VCl_2(PPh_3)_2甲醇溶液光还原氮和放氢反应动力学的研究,提出了肼是氮还原为氨的中间物的动力学证据。说明Ⅴ(Ⅱ)络合物是活性物种。氮分子的光还原氢化反应的可能机理是:以形成线形桥式双核钒(Ⅱ)的双氮基络合物活化,受氢原子攻击,形成配位的二亚胺和游离的肼,肼再还原质子化变成氨。     

(E)-烯二炔化合物的高选择性合成

3-烯-1,5-二炔是许多烯二炔类抗癌抗生素和发光材料的重要片断. 发展了一种高选择性合成E-烯二炔化合物的两步法: (1) CuBr₂为卤化剂, 温和高效合成双卤代烯烃; (2)通过双卤代烯烃和末端炔烃的Sonogashira偶联反应构建烯二炔化合物.     

VCl2,VCl3络合物溶液的光还原氮和放氢反应

在氮气氛下,以紫外光辐照VCl_2(C_2H_5OH)_4,VCl_3(C_2H_5OH)_4络合物的乙醇溶液和VCl_2(H_20)_4,VCl_3(H_20)_4的水溶液,可使N_2还原成N_2H_4和NH_3,同时溶剂质子还原放氢。两个还原反应是竞争电子的。放氢反应是催化反应,可能经过一个含氢的中间络合物。氮的还原可能经过一个双核钒的双氮基络合物。     

钯催化苯乙烯类分子胺氟化反应研究

报道了烯烃分子间的氧化双官能团化反应, 用金属钯作为金属催化剂, 三价碘为氧化剂, 氟化银为氟源, 磺酰胺类为亲核试剂, 实现了苯乙烯的分子间胺氟化反应, 得到α-F代苯乙胺类化合物; 反应是经过烯烃的反马氏氮钯化得到碳钯键, 再经过三价碘氧化成高价钯的中间体来形成C—F键, 在分子中的特定位置引入氟原子. 该反应的一个特点是选择性地得到反马氏胺氟产物.     

癸硼氢作为硼氢化试剂

本文指出癸硼氢可以作为一种新的硼氢化试剂;它与烯烃在四氢呋喃中反应,然后经碱性过氧化氢氧化水解,可获得正常的硼氢化产物.即自莰烯可获得内异莰醇和外异茨醛,自Δ~2-胆甾烯获得3α-,2α-和3β-胆甾醇的混合物,自Δ~5-胆甾烯获得6α-胆甾醇和6α-胆甾酮;癸硼氢也可将3-胆甾酮还原为3β和3α-胆甾醇的混合物.据反应进行情况以及产品的结构,证明癸硼氢的硼氢化反应亦是通过顺式加成的机制,并且从双键位阻较小的一面进行反应.在Δ~5-胆甾烯的硼氢化反应中,癸硼氢的反应性较乙硼氢差,空间效应可能是这种差别的原因之一.莰烯、Δ~2-胆甾烯及3-胆甾酮与癸硼氢的反应的分子比分别为2. 3至2. 5∶1;1. 5∶1和6至7∶1.     

配位体对VCl_2·Ln络合物溶液光还原氮和溶剂质子还原放氢反应的影响

在固氮酶中,N_2和H_2O~+的还原反应是竞争电子的过程。我们曾报道过,以近紫外光辐照VCl_2、VCl_3的水或醇的溶液时,可使N_2分子还原质子化变成N_2H_4和NH_3,同时发生溶剂质子的还原放氢反应。这个放氢反应是主要反应,而且是一个催化循环反应。为了提高V~(2+)光还原氮的能力,本工作选用了一些含O、N、P原子又具有π电子的配位体(Ln),把     

甲基三氧化铼与双氮席夫碱原位配位及催化烯烃环氧化

以2-吡啶甲醛与苯胺及其衍生物缩合制备了3个双氮席夫碱配体,对其结构进行了表征.研究了席夫碱配体与甲基三氧化铼(MTO)在催化反应体系中的原位配位作用对MTO催化30%H2O2环氧化烯烃反应的影响.结果表明,含吸电子基羧基的双氮席夫碱配体(I)由于具有适宜的配位能力和酸性,在较低温度下与MTO配位可显著提高烯烃环氧化反应选择性,而反应速率没有明显降低.例如,以30%H2O2为氧化剂环氧化环己烯,当I与MTO的摩尔比为2,反应温度10℃时反应4 h,环己烯的转化率达到94.6%,环氧化物选择性高达99.0%.不具羧基的双氮席夫碱配体与MTO配位,尽管可以提高环氧化物的选择性,但同时却降低了MTO的催化活性.     

二叔丁基二氮杂环丙酮-Cu催化的烯烃氧化成酮的研究

以二氯甲烷为溶剂,1,2-二叔丁基二氮杂环丙酮为配体,溴化亚铜作催化剂,过氧化叔丁醇为氧化剂,催化氧化偕二取代烯烃氧化成酮,获得较好的产率(up to 91%).该反应具有操作简单、催化剂用量少、选择性高等优点,为芳香端烯的断键氧化提供了好的方法.     

可见光诱导有机光催化合成二氟乙基苯并噁嗪（英文）

苯并噁嗪是药物和功能分子中的重要结构.报道了一种利用有机光催化剂在可见光诱导下合成二氟乙基苯并噁嗪的方法.以二氟甲基亚磺酸钠作为二氟甲基化试剂,通过烯烃的氧化二氟甲基化双官能团化反应,可将一系列烯酰胺转化为二氟乙基苯并噁嗪类化合物,该方法操作简单,底物适用广泛.     

Ti(O-i-Pr)4-NaNp-N2固氮体系在PtCl2(PPh3)2存在下和H2的反应

1975年Chatt等采用质子酸对稳定的钼钨分子氮络合物进行还原质子化反应,取得了生成氨的结果.我们在1979年开展了过渡金属氢化物与稳定和不稳定的分子氮络合物反应的研究,同样也取得了生成氨的结果.这个结果为在温和条件下H_2和配位氮分子氢化反应制取氨准备了实验基础.采用的稳定分子氮络合物有[Mo(N_2)_2(dppe)_2](Ⅰ),trans-[Mo(N_2)_2(PMePh_2)_4](Ⅱ);不稳定固氮体系有[Ti(O-i-Pr)_4-NaNp-N_2]     

Os络合物催化烯烃加氢和异构化反应（英文）

综述了近年来锇络合物用于催化烯烃加氢和异构化反应的研究进展.Os催化剂在H_2分子和转移加氢二个方面用于烯烃加氢反应均表现出较高的活性和选择性.因此它有望成为有机合成中的一个强有力的工具.     

镍促进电化学还原交叉偶联合成偕二氟烯烃（英文）

偕二氟烯烃是一类重要的含氟有机化合物,在有机合成化学和药物化学研究领域展现出独特的结构优势.例如,偕二氟烯基可以便利地转化为单氟烯基、二氟烷基、三氟甲基以及其他多种含氟结构.偕二氟烯基结构作为羰基理想的电子等排体在药物设计研究中也有广泛的应用.报道了一种镍促进的电化学还原交叉偶联反应合成功能化的偕二氟烯烃.该反应在非分隔电解槽中进行,在温和的电化学还原条件下,实现了三氟甲基烯烃烯丙基脱氟、氧化还原活性羧酸酯脱羧或者烷基卤化物脱卤素的有机结合.反应可有效避免使用化学计量的金属粉末或有机还原剂.该反应为含偕二氟烯基功能结构的生物活性分子提供了有效的合成途径.     

烯烃的选择性电化学氧化:研究进展与前景（英文）

烯烃类化合物,如乙烯和丙烯,是工业生产的关键原料,它们可以通过选择性氧化转化为环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)等高附加值的化学品.目前,烯烃类化合物转化主要通过热化学途径实现,通常需要高温高压条件,并可能导致过度氧化生成CO₂,因而选择性较低,且对经济和环境效益不友好.与此相对,电催化反应以电能作为驱动力,通过优化催化剂、电解液和反应电位等,有望在相对温和的条件下提高反应的选择性和能量效率,为高选择性烯烃氧化提供一种潜在策略.然而,当前烯烃的电化学选择性氧化的电流密度较低,整体生产成本相对较高,因此,有必要进一步研发高效且稳定的电化学选择性氧化烯烃的体系.本文综述了近期关于烯烃选择性电化学氧化的研究进展,研究主要集中在两个方面:一是烯烃在电极和电解液界面上直接进行电化学氧化的方法;二是通过电化学反应原位生成氧化剂(如Cl₂和H₂O₂)后,再对烯烃进行氧化的间接方法.对于烯烃的直接电化学氧化,反应的选择性可以通过调控几何效应和电子效应来优化.具体来说,通过引入如氯离子这样的物种,减少催化剂表面的可用...     

肼在Ir(100)表面吸附与解离的第一性原理研究

采用密度泛函理论,结合周期性平板模型,研究了N_2H_4在Ir(100)表面上的吸附和脱氢分解.计算了N_2H_4以及其脱氢中间体(N_2H_x,x=1,2,3)的最稳定的吸附位置和吸附结构,分析了其电子结构.在Ir(100)面上,N_2H_4以反式构象的形式优先吸附在顶位,N_2H3,N_2H_2及N_2H均以顺式构象吸附在桥位,它们的吸附能均较高,说明N_2Hx均能稳定吸附在Ir(100)面上,且均为化学吸附,N_2H_2吸附能最大.通过N_2H_4的一系列脱氢反应(N_2H_x→N_2H_(x-1)+H),确定了每步反应的反应能量、过渡态的结构以及所需活化能,结果表明,N_2H_4逐步脱氢得到N_2和H_2环境友好型产物的反应是可行的,且第三步反应为速控步.     

底物与条件控制苯胺与丙烯醛/烯酮的化学选择性偶联反应（英文）

金属催化碳氢键活化已经成为制备高附加值有机化合物的一类高效方法,由于碳氢键广泛存在,所以对它们进行化学、区域、立体选择性的活化作为一大挑战已经被人们日益所关注,然而氧化还原选择性控制的研究十分少见.通常而言,有机氧化还原反应定义为得失氢氧原子,例如消除氢负离子为氧化反应,而失去一个质子则为中性反应.在已有的研究中单独的氧化、还原反应已经被广泛研究,而且被大量用于医药合成、精细化工品的制备以及各类先进材料的生成.但是在同一反应体系下同时调控三种氧化态的研究目前未见报道,因此发展这类选择性控制的反应十分重要.我们此前已经实现了Rh(Ⅲ)/Ir(Ⅲ)催化苯胺和烯酮还原偶联合成四氢喹啉和高烯丙基苯胺两种产物,同时也能得到中性的1,2-二氢喹啉产物.在此工作的基础上,我们希望能够进一步实现相同反应组分的氧化偶联.为此,我们仔细分析取代的苯胺与烯酮的可能反应路径,发现可能的关键物种G—含有Rh(Ⅲ)的六元杂环中间体有望实现这类氧化过程,当用丙烯醛做底物时,物种G有可能实现円-氢消除得到氧化的二氢喹啉酮和Cp*RhXH,通常Cp*RhXH很容易发生自身的还原消除得到Cp*Rh(Ⅰ)使反应终止,但是,丙烯醛的存在有可能重新活化Cp*RhXH使得催化循环一直进行下去.另一种情况是中间体G发生质子解然后脱水得到亚胺物种,亚胺很容易被亲核试剂进攻得到中性的氮杂缩醛类产物.当然,外加银盐氧化剂还有可能得到另一种氧化型的喹啉盐.基于这种思路,我们发展了Rh(Ⅲ)-催化碳氢活化N-取代的苯胺与丙烯醛/烯酮的选择性偶联反应,反应可以化学选择性专一地制备三类不同的杂环化合物.当氮-吡啶基苯胺与丙烯醛反应时,反应类型为氧化过程,经历了转移氢化的过程,其中烯醛为主要的氢受体,得到二氢喹啉酮产物;如果定位基换成嘧啶时,在相似的反应条件下,反应类型为氧化还原中性过程,生成氮杂缩醛醚类产物;氮-吡啶基苯胺和烯酮反应在AgBF_4的氧化作用下同样可以发生氧化反应得到喹啉盐类化合物.至此,我们实现了导向基团对氧化反应和中性反应的控制,氧化剂的种类对反应路径的改变.反应的底物范围广泛,官能团容忍性好,我们期待这类氧化还原多样性的杂环合成方法能促进更多新颖反应的发现.     

硝基苯在离子液体EMimBF4中的选择性电还原

采用循环伏安法和恒电位电解法研究了离子液体EMimBF4中硝基苯在微铂电极上的选择性电还原特性. 研究结果表明, 硝基苯在铂电极上的电还原反应为双分子八电子三步骤电化学过程: 第一步反应为准可逆单电子转移步骤, 产生阴离子自由基; 第二步为二电子转移步骤, 并伴有随后的双分子不可逆自由基偶合反应和快速质子化及脱水反应, 主要产物为氧化偶氮苯; 第三步是二电子转移产生偶氮苯的过程. 通过控制电位, 可以选择性地合成氧化偶氮苯和偶氮苯; 在EMimBF4中, 硝基苯和水的浓度变化对电化学行为产生较大影响.     

二氟烯醇硅醚与烯烃的马氏区域选择性氢二氟烷基化反应

烯烃是一类广泛应用于工业生产和实验室合成的重要基础化工原料.通过烯烃的氢二氟烷基化反应,可在烯烃中一步选择性地引入二氟烷基结构单元,实现一些高附加值的复杂功能分子的合成,因而引起了合成和药物化学工作者的广泛关注[1].近年来,通过光氧化还原催化或外加氧化剂的方法,经过自由基历程已成功实现了烯烃的反马氏区域选择性氢二氟烷基化反应合成直链型的加成产物(Scheme 1,a)[2].