二氧化碳参与的氰化和氰甲基化反应研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 闫法超 |
| 答辩日期 | 2022-05-24 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李跃辉 |
| 关键词 | 二氧化碳，氰化和氰甲基化，非贵金属催化，酰胺基金属，均相催化 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 物理化学 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 发展新型、高效的催化氰化反应体系在有机合成和工业化领域均具有重要意义，尤其是发展新型、安全氰源的氰化体系是生物医药、精细化学品以及现代功能材料领域普遍关注的问题。二氧化碳 (CO2)作为一种理想的C1资源，已成功实现了多种类型的催化转化。本论文首先综述了CO2催化转化的研究现状以及简要介绍了不同种类的氰基来源，重点介绍了新型氰源参与的氰化反应、氰甲基化反应研究进展。基于酰胺基金属中间体策略，以CO2/NH3作为新型氰源发展了苄胺的Sandmeyer型反应，并以CO2作为C1合成子，实现了甲酰胺的还原Strecker反应，取得的研究结果如下：1. CO2/NH3作为氰源的镍催化苄基季铵盐的氰化反应。体系以NiBr2/dppe为催化剂，廉价大宗的CO2/NH3作为氰基的碳源和氮源，实现了苄基季铵盐为底物的苄位Sandmeyer型反应，高效地获得了一系列苄腈类化合物。该方法可以方便的实现同位素标记的腈类化合物的构建，利用13C-CO2/NH3实现了同位素标记的色胺前体的合成，并且首次实现了13C-Cysmethynil的合成，为药物活性分子Cysmethynil的生理学研究提供了更为有效的方法。2. CO2/NH3作为氰源的镍催化选择性氰化反应。体系以溴化镍为催化剂，(R,R)-3,5-Me-DIOP和(S,S)-DIPAMP作为配体，实现苄位Sandmeyer型反应选择性调控，高选择性获得支链和直链氰化产物。该反应的成功实现，得益于合理设计配体的电性和空间结构，进而改变中心金属的性质，选择性的得到稳定苄基镍和直链烷基镍活性物种。该反应是首次利用CO2/NH3作为氰源实现的选择性氰化过程，具有良好的官能团兼容性和区域选择性 (最高达98:2, rr)。3. CO2/NH3参与的镍催化氰化反应新机理研究。通过同位素标记实验，证明了氰基的碳和氮来自于CO2/NH3，而硅基异氰酸酯为反应中可能的活性中间体。此外，通过自由基捕获实验，初步证明了反应经历自由基过程。锌粉的对照实验表明苄基一价镍物种是反应的活性金属物种。密度泛函理论 (DFT)计算结果表明，配体的电子和空间效应都会影响烷基镍物种和硅基异氰酸酯的反应性，以及影响β-H 消除和重新插入引起的链行走过程。基于以上实验结果和文献报道，提出了可能的反应循环。4. CO2作为C1连接子的氰甲基化反应及其应用研究。发展了以CO2作为C1连接子，通过甲酰胺的还原Strecker反应合成α-氨基乙腈衍生物的新方法。该反应过程实现了苯胺形式上的氰甲基化，具有良好的化学选择性和官能团耐受性，无需添加配体，且可以放大反应规模。利用13C-CO2可以方便的实现同位素标记的褪黑色素受体的合成，具有一定的实用性。通过氨基乙腈的进一步衍生化，实现了氰甲基导向的吲哚C2-H键的选择性烯基化反应，获得了多种生物活性的烯基化吲哚衍生物。 |
| 页码 | 217 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/30041]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 闫法超. 二氧化碳参与的氰化和氰甲基化反应研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。