氮杂环卡宾-铁配合物催化碳-碳偶联反应的研究进展

作为传统贵金属催化剂的理想替代品,铁具有来源广泛、毒性低和环境兼容性好等特点,目前被用于多种环境友好的催化过程。近年来,氮杂环卡宾(NHC)由于其独特的空间和电子性质,常作为配体,不仅能够被应用于贵金属(如钯、镍和铑等)催化,在铁催化中也得到了广泛的应用。本文综述了氮杂环卡宾及铁配合物催化剂的特点,并重点讨论了近十年其催化的碳-碳偶联包括芳基-芳基交叉偶联、芳基-烷基交叉偶联、烷基-烷基交叉偶联等反应中的研究进展。     

氮杂环卡宾-钯配合物催化Buchwald-Hartwig偶联反应最新研究进展*

钯催化的Buchwald-Hartwig偶联反应是用于构建C-N键非常直接有效的方法。氮杂环卡宾-钯配合物具有性能稳定、催化活性高等优点,是Buchwald-Hartwig偶联反应的高效催化剂。对这一领域近3年的研究进展作简要介绍。     

镍N-杂环卡宾配合物在均相催化偶联反应中的应用

 近十几年来, N-杂环卡宾的配位化学和金属有机化学发展迅速, 已成为均相催化反应中研究最为广泛的配体之一. 在许多过渡金属催化的有机合成反应中特别是偶联反应中, N-杂环卡宾与传统有机膦配体相比具有较高的反应性. 镍价格低廉, 在很多反应中有望替代贵金属钯催化剂. 本文总结了镍 N-杂环卡宾化合物在催化交叉偶联反应和还原偶联反应中的最新应用进展.     

含吡啶鎓阳离子的氮杂环卡宾Pd(Ⅱ)配合物的合成、结构及催化性能

合成了四个含吡啶鎓阳离子的氮杂环卡宾钯(II)三碘配合物. 通过核磁共振谱和元素分析对它们进行了表征. 同时利用X射线单晶衍射确定了其中两个配合物的晶体结构. 研究表明该系列配合物对Suzuki-Miyaura偶联具有催化活性.     

多元醇修饰Pd-氮杂环卡宾复合物的制备及其对Suzuki-Miyaura反应的催化行为

提高催化剂在反应体系中的分散性,是有效提高催化剂活性的重要手段。本文利用Ullmann反应在大位阻氮杂环卡宾配体(NHC配体)上修饰丙三醇基团,以此来提高催化剂的分散性,进而促进其催化效率的提升。并通过这种大位阻NHC配体与乙酰丙酮钯的络合反应,制备高活性的钯复合物催化剂,进一步以Suzuki-Miyaura偶联反应为模型反应,评价该催化剂的活性与稳定性。结果表明,该催化剂在多种溶剂中表现出较好的分散性,针对溴苯甲醚和苯硼酸的偶联反应,在不同催化条件下,均表现出良好的催化活性,其中转化数(TON)值最高可达到99000。而且该催化剂针对溴苯与苯硼酸的反应体系中,具有广泛的反应底物适用性。与传统的四-(三苯基膦)钯相比较,该催化剂在空气气氛中仍可保持高效的催化行为,表现出较好的稳定性。     

水溶性氮杂环卡宾钯金属配合物催化的Sonogashira反应

成功合成了一种磺酸钠基团官能团化的水溶性氮杂环卡宾钯金属配合物。在无膦、以水作溶剂的反应条件下,这种水溶性卡宾钯金属配合物能高效催化碘代芳烃和端基炔烃的Sonogashira偶联反应,反应结束后,可以通过萃取的方式把催化剂从反应混合物中分离出来,该催化剂可以重复循环使用四次。     

N-杂环卡宾Ru配合物的合成及其在Suzuki偶联反应中的催化应用

合成了两个新的氮杂环卡宾金属钌配合物1和2,通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱和元素分析对其结构进行了表征,同时,X射线单晶衍射确证了配合物2的结构为cis(I)顺式构型.化合物1和2均能在温和的反应条件下有效催化卤代芳烃和苯硼酸的Suzuki偶联反应,并表现出较高的催化活性.     

氮杂环卡宾催化的不对称安息香缩合反应

N-Heterocyclic carbene (NHC) plays an important role in catalytic processes, as the catalyst it has shown high activities in organic reactions. Synthesis of chiral triazole carbene, the structure and the application of NHCs in asymmetric catalytic benzoin reactions are described. The aims are to broad students' vision and make students feel the charm of organic chemistry through extension of undergraduate curriculum content. Meanwhile, their ability of finding, analyzing and solving problems on the basis of generalizing and thinking about the knowledge will be improved.     

氮杂环卡宾催化二氧化碳羧化反应的研究进展

二氧化碳是一种来源丰富的可再生资源,科研工作者一直致力于开发能够高效转化二氧化碳的催化体系。氮杂环卡宾在有机化学中是一类非常重要的催化剂,利用氮杂环卡宾-过渡金属配合物催化实现二氧化碳的高效化学转化受到了人们的广泛关注。本文主要根据氮杂环卡宾-过渡金属配合物进行分类,总结归纳了近年来氮杂环卡宾-过渡金属配合物催化二氧化碳羧化反应的研究进展。     

水溶性亚胺配体/钯催化的室温 Suzuki 反应

 设计并合成了一种新型水溶性亚胺双齿配体 I, 并得到其单晶结构. 该配体具有半配位效应和绿色化学特征, 与氯化钯组成的催化体系在空气和室温条件下, 可有效催化乙醇水溶液中的溴代芳烃与芳基硼酸的 Suzuki 交叉偶联反应. 在 n(ArBr) = 0.5 mmol, n(ArB(OH)₂) = 0.75 mmol, x(PdCl₂) = 1%, x(I) = 2%, n(K₂CO₃) = 1.0 mmol, c(EtOH) = 50% 水溶液的优化条件下, 经 20 min 反应, 分离收率即可达到 99%.     

Pd-NHC络合物催化交叉偶联反应的新进展

钯催化的交叉偶联反应能非常有效且方便构建碳-碳键并应用于农药、医药、新型材料和有机中间体等领域.多年来,各种不同结构的配体以及新型的催化体系被不断开发出来.其中N-杂环卡宾(NHC)配体毒性低,稳定性好,同时在反应过程中具备良好的配位能力,因而被作为新一代催化体系应用于各种不同的交叉偶联反应中.根据NHC结构特点综述了近年来新开发的Pd-NHC催化剂及其在多种交叉偶联反应中的应用.     

水溶性氮杂环卡宾金属配合物的研究进展

氮杂环卡宾(NHCs)金属配合物作为一类重要的催化剂一直是有机合成领域研究的热点。近年来,通过引入水溶性配体而得到的水溶性氮杂环卡宾过渡金属配合物受到广大科研工作者的青睐。本文主要总结了水溶性NHCs的分类、合成及其在C-C偶联反应、复分解反应以及催化加氢反应中的应用,并对水溶性NHCs金属配合物的发展趋势进行了展望。     

氮杂环卡宾配位的单核型一价铁硫酚基配合物

含硫配体的低价铁物种被认为是固氮酶配位活化氮气时的活性金属物种, 但与之相关的含硫配体的单核型低价铁配合物的合成非常具有挑战性, 报道很少. 我们发现通过含氮杂环卡宾配体的三配位一价铁配合物(IMes)₂FeBr (IMes=1,3-bis(mesityl)imidazole-2-ylidene)与大位阻硫醇钾KSAr* (Ar*=2,6-(2',4',6'-Prⁱ₃C₆H₂)₂C₆H₃)的反应可以合成得到单核型一价铁硫酚基配合物[(IMes)Fe(SAr*)] (1). 配合物1为顺磁性配合物. 单晶X-射线衍射表征显示该一价铁配合物的铁中心除与一个氮杂环卡宾配位外还与大位阻硫酚配体的硫原子和2-位芳环以σ:η⁶-的方式配位. ⁵⁷Fe-穆斯堡尔谱、电子顺磁共振谱和理论计算共同表明配合物1的基态自旋量子数S=1/2. 配合物1可催化N₂与KC₈和Me₃SiCl反应, 生成N(SiMe₃)₃, 转换数(TON)可达87.     

绿色磷光四配位氮杂环卡宾铜(Ⅰ)配合物的合成及发光性质

为了制备发光性能优良的新型四配位氮杂环卡宾铜髣配合物,以咪唑、苯并咪唑、2-溴-5-氟-6-甲基吡啶和溴化苄为初始原料,反应生成氮杂环卡宾配体(Ph-Im-flumePy)PF_6和(Ph-BenIm-mePy)PF_6,随后卡宾配体与Cu粉及配体双(2-二苯基膦)苯醚(POP)反应,制备出2个四配位类型的氮杂环卡宾铜髣配合物[Cu(Ph-Im-flumePy)(POP)]PF_6(P1)和[Cu(Ph-BenIm-flumePy)(POP)]PF_6(P2)。通过核磁、质谱技术对产物结构进行了表征。系统研究了配合物的紫外-可见吸收光谱、发射光谱以及发光寿命等光学特性。结果表明,配合物P1和P2的最低吸收峰分别位于325和335 nm处。粉末状态下,配合物P1在514 nm处有较强的绿光发射,量子发光效率为82.6%,激发态寿命为56μs;而配合物P2的波长在516 nm处,量子发光效率为49.2%,激发态寿命为50.6μs。在PMMA(10%,w/w)膜片中,配合物P1的发射波长蓝移至505 nm处,激发态寿命为40.7μs,量子发光效率为38.0%;而配合物P2的发射波长位于508 nm处,激发态寿命为61μs,量子发光效率为44.2%。     

金属氮杂环卡宾配合物的抗肿瘤活性研究进展

自1978年顺铂成功地被开发成癌症临床治疗药物以来,金属配合物作为小分子抗癌药物的开发成为人们的研究热点。其中,氮杂环卡宾能与多种过渡金属中心形成稳定的共价键,这种特殊的稳定性使得金属氮杂环卡宾配合物具有被开发成药物的潜能。近年来,金属氮杂环卡宾配合物被发现具有良好的抗癌活性,激发了广大无机药物化学研究者的研究热情。综合笔者课题组在金属氮杂环卡宾抗肿瘤配合物方面的前期研究,本文将对银、金、铑和铂氮杂环卡宾配合物的抗肿瘤活性及作用机制进行综述,以期为新型金属氮杂环卡宾抗肿瘤化合物的设计合成提供参考。     

环钯化二茂铁亚胺卡宾络合物的合成、表征及其对Buchwald-Hartwig胺化反应的催化性质

合成了一个新的二茂铁亚胺环钯化卡宾络合物, 并经过IR, 1H NMR, 13C NMR, HRMS和X射线衍射对其单晶结构进行鉴定. 新合成的催化剂对空气和湿气都很稳定, 并且对氯代苯参与的Buchwald-Hartwig胺化反应有较好的催化活性, 在摩尔分数为0.5%的催化剂用量下, 3 h即可以达到中等以上的收率.     

新型氮杂环卡宾钯催化剂的合成及应用

以对甲基苯胺和二苯甲醇为原料,设计并合成了饱和氮杂卡宾(SIPr^*),并与金属钯络合制得催化剂(SIPr^*)Pd(cin)Cl。将催化剂用于Suzuki-Miyaura偶联反应研究了其活性。结果表明：在反应条件(以氢氧化钾为碱,二氧六环为溶剂,0.5 mol%催化剂,于110 ℃反应30 min)下拓展了20种底物,收率均较高,TOF可达792 h^-1。     

α-二亚胺钯配合物的合成及催化Suzuki偶联反应

设计合成并表征了3个具有不同骨架结构的α-二亚胺钯配合物,并在有氧条件下催化不同溴代芳烃与芳硼酸的Suzuki偶联反应,重点考察了配合物骨架结构、碱性强度、溶剂极性和不同反应温度对催化反应的影响。结果表明,α-二亚胺类钯配合物能催化Suzuki偶联反应,采用质子溶剂、无机碱,以及较高反应温度都有利于偶联反应的进行,能够高效制备一系列联芳类化合物。