钌催化C-H键活化构建C-C键反应的研究进展

根据定位基团类型并结合其反应机理,介绍了近几年来钌催化的C-H键活化构建C-C键的研究进展.参考文献40篇.     

基于铁催化的C-H键活化构建C-C键的研究进展

过渡金属催化的C-H键活化及在此基础上的C-C键形成的反应因其高原子经济性和高效的合成效率而备受人们的关注.铁元素具有含量丰富、廉价、易得、环境友好等优点,在催化反应中得到了越来越广泛的应用.近几年来,人们关于Fe催化的C-H键活化构建C-C键反应的研究也取得了一定的进展.本文对铁催化的C-H键活化构建C-C键的最新研究进展作了综述,并且按照铁催化剂的不同价态进行了分类归纳,也对催化机理进行了阐述与总结.     

Br+活化甲烷C-H键反应机理的理论研究

使用量子化学从头算方法和密度泛函理论对溴正离子活化甲烷分C-H键的反应机理进行了理论研究,以探讨溴正离了成为一种活化甲烷催化剂的可能性.在B3LYP/6-311 G(3df,3p)和MP2/6-311 G(3df,3p)水平下优化了反应通道上各驻点(反应物、中间体、过渡态和产物)的儿何构型.在G2M( )水平下计算了各物种的能量.研究结果表明:CH4与Br (3P)反应存在三条不同的吸热反应途径,与Br (1D)反应存在二条不同的放热反应通道.反应更易于通过单重态反应通道进行.理论结果不仅较好地解释了实验事实,还说明Br 有可能成为一种活化甲烷的催化剂.     

气相中CrO2+活化甲烷C-H键的理论研究

用密度泛函UB3LYP/6-311 G**方法计算研究了气相中CrO 2(2A1/4A")活化甲烷C—H键的微观机理,找到了四条反应通道.对其中涉及的两态反应(TSR)进行了分析,并对影响反应机理和反应速率的势能面交叉现象(potentialenergysurfacescrossing)进行了详细讨论,进而运用Hammond假设和Yoshizawa等的内禀坐标单点垂直激发计算的方法找出了一系列势能面交叉点[crossingpoints(CPs)],并作了相应的讨论.进一步用碎片分子轨道理论[fragmentmolecularorbital(FMO)]对TS1中的轨道相互作用进行了分析,解释了CrO2 活化甲烷C—H键的机理.     

基于钯催化C-H键活化的多米诺反应

近年来,多米诺反应作为一种合成复杂分子的高效手段已得到有机合成化学家的广泛关注。该反应过程中,不需改变反应条件和添加试剂,中间体也无需分离和提纯,实现了原子经济和环境友好。通过C-H键活化直接构建碳-碳键和碳-杂原子键,大大拓展了传统偶联反应的底物范围,同样具有高原子经济性,已经广泛地作为多米诺反应中的一个高效步骤。此外,钯催化剂运用广泛,能够与多种官能团兼容,是多米诺反应的理想金属催化剂。本文综述了基于钯催化C-H键活化的多米诺反应的最新研究进展,以反应中钯的价态变化进行分类,介绍有关反应的特点、优势及其在天然产物合成中的应用。     

Co3O4纳米晶催化氧化甲烷的理论研究：C-H键活化的晶面效应及活性中心

甲烷是一种在自然界中大量存在的原材料,在取代原油和合成重要化工产品等许多领域具有潜在的应用价值. 然而,由于CH₄中C-H键的键能特别大（约~4.5 eV）,如何实现甲烷的绿色有效转化在化学化工领域仍然是一个挑战. 本文采用密度泛函理论对Co₃O₄（001）和（011）晶面活化甲烷C-H键的机理进行了理论研究,得到了如下结论：（1） CH₄的C-H键在Co₃O₄晶面的解离具有很高的活性,只需要克服大约1 eV的能垒;（2）与Co^2＋相连的Co-O离子对是CH₄活化的活性位点,其中两个带正负电荷的离子对C-H解离起着协同作用,帮助产生Co-CH₃和O-H物种;（3）（011）面的反应活性明显大于（001）面,与实验的观察一致. 本文的计算结果表明,Co₃O₄纳米晶面对CH₄中C-H键的活化表现出明显的晶面效应和结构敏感效应,Co-O离子对活性中心对于活化惰性的C-H键发挥了关键作用.     

钯催化的芳基C-H键三氟甲硫基化反应

报道了二价钯催化的高选择性芳基C-H键的三氟甲硫基化反应,其中稳定的三氟甲硫基苯胺2a作为三氟甲硫基试剂,醋酸钯作为催化剂,苯甲酰氯和醋酸银作为添加剂,反应在DMF中120℃条件下实现的.各种取代的吡啶都可以作为该反应的导向基团.反应中苯甲酰氯的添加对活化三氟甲硫基苯胺2a起着关键作用.该反应为合成邻位三氟甲硫基取代苯类衍生物提供了高效方便的方法.     

基于C-H键活化的铜催化二苄胺氧化酰胺化反应

基于铜催化的C-H键活化构建了一类高效的二苄胺氧化酰基化生成N-苄基苯甲酰胺的反应. 该反应使用CuBr作为催化剂, 二乙酸碘苯作为氧化剂, 在温和条件下生成两种酰胺, 总产率最高可达92.0%. CuBr催化剂价廉易得, 催化活性高. 同时这也是首次使用二乙酸碘苯作为氧化剂, 通过二苄胺的直接氧化酰基化反应合成N-苄基苯甲酰胺.     

金属有机框架催化甲烷直接转化研究进展

甲烷作为重要的气态化石能源,广泛存在于天然气中.利用非均相催化剂将甲烷转化为液体燃料是天然气全面经济开发的有效策略之一.目前催化剂普遍存在催化速率较慢、效率不高及催化剂难回收的问题.作为较新出现的晶态多孔材料,金属有机框架(MOFs)已被证明在各种功能化纳米材料的设计和合成中是有前途的非均相催化剂或载体/前体.本文系统...     

基于钯催化的C-H键选择性官能团化构建C-C键

近几十年来,钯催化C—H键的选择性官能团化反应已成为有机合成中构建C—C键的重要策略,基本可以分为三类反应模式:C—H键与芳基或烷基卤化物(或拟卤化物)的交叉偶联反应、C—H键之间的交叉脱氢偶联反应、C—H键与金属有机化合物的交叉偶联反应。本文综述了该领域的最新研究进展,介绍了各类反应的特点、优势及在合成中的应用,提出了今后研究和发展的重点及方向。     

丁烯催化裂解反应中的C-H键型副反应和化学平衡问题

用小型固定床反应器以及氨气程序升温脱附(NH<,3>-TPD)和吡啶吸附红外光谱(Py-IR)研究了醚后碳四液化气中的丁烯在改性纳米ZSM-5沸石催化剂上的催化裂解反应.结果表明,丁烯催化裂解反应的丙烯选择性主要受氢转移和脱氢反应制约.这些C-H键型反应生成烷烃和芳烃副产物,并导致催化剂积炭.低温有利于氢转移(尤其异丁...     

C-H键选择性直接电氧化研究

C-H键是有机化合物中最基本的化学键,C-H键的活化和直接转化避免了反应物的预先官能化,是最终实现烷烃类化合物转化为不同种类有机化合物最直接、高效的转换方式,通过C-H键构建C-X键（X=O、C、N）是非常重要和具有挑战性的研究. C-H键直接电氧化活化过程中以“电子”参与反应,不需要加入额外的催化剂,并可通过选择合适的电极材料、支持电解质、溶剂和反应温度,通过恒电流或者恒电位电解,进行具有特定的反应选择性和区域选择性的C-H键电氧化活化,从而获得含其他活性基团的目标产物.     

Recent Advances in C-O Bond Construction via C-H Activation

Russian Journal of Organic Chemistry - The direct construction of C-O bond by C-H activation is a highly efficient and practical method for the synthesis of esters, ethers, and hydroxy compounds....     

Recent advances in the diversification of chromones and flavones by direct C-H bond activation or functionalization

Chromone and flavone are both central backbones of natural products and clinical medicines. Synthesis of diversely functionalized chromones and flavones constitutes significant research contents of the modern synthetic science because abundant molecular libraries of such types are crucial in providing candidate compounds for the discovery of new pharmaceuticals and functional materials. The direct C-H bond activation or functionalization on these heterocyclic backbones provides highly powerful tools for the rapid accesses to densely functionalized chromone and flavone derivatives. Considering the importance of the functionalized chromone and flavone compounds as well as the notable advances in the synthesis of such products by direct C-H activation or functionalization, we review herein the research advances in the C-H bond activation and functionalization reactions of chromone and flavones, in hope of showing the current states and promise of the research domain.     

负载型离子液体在C-H键电氧化活化中的应用研究

本文将1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体修饰在多壁碳纳米管上,制备出离子液体/碳纳米管复合材料,并研究了对甲氧基甲苯（p-MT）在该复合离子液体水溶液体系中的电氧化性能. 同时,通过循环伏安法和计时电流法考查了扫描速率、温度、反应底物浓度等因素对电氧化性能的影响,研究了p-MT在该体系中的动力学过程. 实验结果表明,p-MT在复合离子液体水溶液体系中发生不可逆的电氧化反应,且该过程受扩散控制,扩散系数为7.69×10^-10 cm²·s^-1. 适当地升高温度和增大反应底物浓度都有利于促进p-MT中C-H键选择性电氧化为相应醛基,选择性可达到95%. 通过在不同结构电解槽中进行恒电位电解研究,发现离子液体/MWCNTs复合电解质在一室型电解槽中进行p-MT电氧化的电解效率更高、对目标产物对甲氧基苯甲醛（p-MBA）的选择性也更好.     

The activation of the C-H bond in acetylene by second row transition metal atoms

Summary The C-H activation reaction of acetylene by second row transition metal atoms has been studied including electron correlation of all valence electrons. Binding energies have been computed for both -coordinated complexes and C-H insertion products. It is found that for most atoms the -coordinated complexes are thermodynamically favoured, just as in the case for the corresponding ethylene reaction. The barrier height for the C-H insertion increases from acetylene to ethylene and to methane. This is in line with the experimental finding that there should be an inverse relation between C-H bond strengths and the difficulty to activate these bonds. To explain the detailed differences between the C-H activation of acetylene and ethylene, the interaction with two, rather than one, - and *-orbitals for acetylene is of key importance. The barrier height for the acetylene reaction increases significantly between niobium and molybdenum going to the right in the periodic table, just as for all oxidative addition reactions previously studied. The origin of this increase is that noibium has one empty 4d-orbital but for molybdenum all 4d-orbitals are occupied. Rhodium has the lowest barrier for C-H activation for all systems studied.     

Erratum to: Recent Advances in C-O Bond Construction via C-H Activation

Russian Journal of Organic Chemistry - The second author should be Chen-Fu Liu.     

无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应

喹啉是一类重要的杂环化合物,喹啉类化合物的合成方法研究备受关注。通过喹啉的碳-氢键直接官能化反应制备取代喹啉类衍生物是一种简便而有效的方法。然而,喹啉的C5位选择性碳-氢键官能化反应仍然存在挑战,目前大多在过渡金属催化下实现,无过渡金属条件下的反应亟待开发。本文按成键类型(碳-卤键、碳-氮键、碳-氧键、碳-硫键和碳-碳键)分类综述了近年来在无过渡金属条件下喹啉C5位碳-氢键官能化反应的研究进展,并对该领域的研究现状及所存在的问题进行了总结。     

过渡金属催化的惰性碳氢键卤化反应研究进展

卤化反应是有机化学中最重要的反应之一,近年来,过渡金属催化的碳氢键卤化反应已经成为合成有机卤化物的重要方法.本文综述了过渡金属催化的惰性碳氢键卤化的研究进展,按照不同的过渡金属(钯、铜、铑、钌、钴)对底物范围和反应机理等进行详细的探讨,并对该领域的局限性和未来发展进行了总结和展望.