有機鈦試劑在金屬催化交叉偶聯反應中的套用

《有機鈦試劑在金屬催化交叉偶聯反應中的套用》是依託香港理工大學深圳研究院，由李幸威擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：有機鈦試劑在金屬催化交叉偶聯反應中的套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李幸威
• 依託單位：香港理工大學深圳研究院

項目摘要

從1960年後期開始經過近數十年間的研究和探索，不單鎂能作為非過渡金屬有機化合物套用於轉移金屬化和有機親電子體構建碳-碳鍵，其他非過渡金屬有機化合物如鋅、硼、錫、鋁、鋯、矽等亦能用作轉移金屬化試劑進行交叉偶聯反應。 事實上以有機鈦與有機鎂或有機鋰試劑相比，有機鈦的親核性較弱以使它在化學合成的套用上有一定的優點。但有機鈦的報導多年來則集中於與羰基化合物的加成反應上, 有關套用於交叉偶聯反應上的報導則很少。 至2009年Kwong和Gau兩研究小組報導了利用鈀-膦配體絡合物催化芳基卥與有機鈦進行偶聯反應合成並聯芳基化合物, 為偶聯反應增加了另一路徑。 在催化芳基卥與有機鈦進行偶聯反應取得成果後, 本研究計畫探索利用鈀-膦配體絡合物催化芳基磺酸鹽, 以擴大底物套用範圍。此外亦將探索其他金屬催化該偶聯反應的可行性以及研究實現不對稱偶聯反應。

結題摘要

背景 雖然不少研究已發現鋅、硼、 錫、鎂、鋁、鋯、矽等能用作轉移金屬化試劑和有機親電子體進行交叉偶聯反應構建碳-碳鍵。但它們於催化反應中有不同的局限性例如： 有機鎂進行Kumada-Corriu交叉偶聯反應時，不溫和的反應條件使官能團兼容性差, Stille交叉偶聯反應中的有機錫試劑毒性強以致它不被廣泛套用。 Negishi交叉偶聯反應及Suzuki-Miyaura 交叉偶聯反應為現時有機合成反應中最常用的交叉偶聯反應, 但某些底物在Negishi 交叉偶聯反應和Suzuki-Miyaura 交叉偶聯反應下產能不高, 所以開發新的高效及高官能團兼容性的偶聯反應仍然十分重要。 研究內容、重要結果 我們發現鈀- 吲哚類膦配體絡合物能進行催化芳基磺酸酯類底物與有機鈦進行交叉偶聯反應，及後測試及調節了不同反應條件， 探索出加入K3PO4 (0.25倍)能提高催化效能。利用經調較的反應條件,不同的芳基磺酸酯類底物以及環芳基磺酸酯類底物能高效地跟有機鈦合成出聯芳基化合物(70 %-95%)。 我們透過調節吲哚類膦配體的電子特性和空間因素, 研發出新的吲哚類膦配體，NMe2-CMPhos並利用0.2 -4mol% 鈀－NMe2-CMPhos催化芳基/雜芳基／烯基甲磺酸與有機鈦進行偶合反應生成聯芳基化合物/聯芳基雜環化合物。另外這是首次在沒有加入鹼及溶劑的反應條件下，非過渡金屬有機化合物和芳基磺酸酯類底物之間的碳-碳成鍵反應。有助開拓探索非過渡金屬有機化合物作為鹼，溶劑及親核體的研究，降低交叉偶聯反應的成本以提高其實用性。 在探索不同金屬去催化芳基碘與有機鈦進行偶合反應，在測試及調節不同的反應條件後，我們利用碘化銅和吲哚類膦配體，在溫和的反應條件下高效催化3-甲氧基碘和4-甲基鈦生成聯芳基化合物（85%）。 科學意義 (1)首次催化有機鈦和芳基及甲基磺酸酯等活性低的有機親電子體進行交叉偶聯反應,高效生成多樣聯芳基化合物/聯芳基雜環化合物。 (2)發現有機鈦在進行交叉偶聯反應中作為溶劑，鹼及親核體的特性,能減少反應工驟，降低成本，其概念有助開發簡易的交叉偶聯反應以提高套用性。 (3) 首次利用平價金屬如銅去催化有機鈦跟芳基碘反應生成聯芳化合物, 有助開拓低成本的交叉偶聯反應。