中氮茚1位上的氧化Heck反应研究

菜单

摘要：中氮茚是一类应用十分广泛的芳香杂环化合物，属于吲哚异构体。在过渡金属钯催化下，中氮茚可以发生3位上碳氢键的氧化Heck反应。而中氮茚1位上的氧化Heck反应却未见报道。基于此，我们设计一种直接从中氮茚1位上碳氢键出发的,以氧气作氧化剂的氧化Heck反应。本文重点探索添加剂、溶剂等因素对反应产率的影响。结果表明使用0.5倍当量KOAc作为添加剂和混合溶剂（DMA:DMSO = 9:1，1 mL）时，产率达到了78.8%。本文还探索了反应物之一烯烃的适用范围，研究发现该反应对许多官能团（如：羰基、酯基）具有很好的兼容性。64079

毕业论文关键词：钯催化，碳氢键活化，氧化Heck反应，中氮茚，绿色化学

Abstract: Indolizine, the isomer of indole, is a kind of widely applicable aromatic heterocycle. Indolizine can occur an oxidative Heck reaction through palladium catalyzed C-H activation at the 3-position. However, there is not nearly reported at the 1-position. Herein, we design an oxidative Heck reaction which proceeds selectively at the 1-position through palladium catalyzed C-H activation under mild conditions. Moreover, this reaction uses oxygen gas as an oxidant. This paper is mainly focus on the effect of additives and solvents. The experimental results show that the highest yield of the reaction is 78.8 percent, when 0.5 equivalent KOAc was added as an additive and 1 mL mixed solvent (DMA:DMSO = 9:1) was used in this reaction. Besides, the paper also explores the scope of olefin. We can find that this reaction have good compatibility for different kinds of functional groups, such as carbonyl and ester group.

Keywords: Palladium catalyzed C-H activation, Oxidative Heck reaction, Indolizine, Green chemistry

1 前言 3

2 实验部分 7

2.1 实验仪器与试剂 7

2.2 实验步骤 7

3.1 反应条件探索 8

3.2 烯烃范围探索 11

3.3 产物表征 12

结论 16

参考文献 17

致谢 18

1 前言

2010年美国有机化学家查理德-赫克、两名日本科学家根岸英一和铃木章由于在“钯催化交叉偶联反应”研究领域做出了杰出贡献，被授予诺贝尔化学奖。其中以化学家赫克命名的Heck反应是指卤代烃与烯烃在钯催化下发生交叉偶联反应。如图一所示为Heck反应的循环，经历钯的氧化加成、钯和双键配位、顺式共平面插入、顺式共平面的β-H消除和还原消除五个步骤。反应中Pd（0）作为催化剂，在其中循环（如图一）。文献综述

Heck反应在底物普适性和官能团兼容性等方面具有显著的特点，因此该反应自发现至今，已经被广泛用于生物、医药、农药、材料等各个领域。[1]

然而，这类传统的Heck反应中反应物之一必须是卤代烃，由于卤代烃不能直接从自然界获得，需要从各种碳氢化合物出发，经各种反应制备而来。而且卤代烃在反应过程中会产生大量的卤化氢，为了不对反应造成影响，需要加入过量的碱来中和卤化氢，这样就会有大量的无机盐产生，不但原子利用率低而且对环境造成污染。更重要的是，传统的Heck反应需要加入既不稳定又昂贵的低价态贵金属催化剂配体和前体，这就需要反应必须在无水无氧的苛刻条件下进行[2]

针对传统的Heck反应的诸多缺点，化学家们近年来开发出一类新型Heck反应：氧化Heck反应。这类反应可直接从碳氢键出发，与烯烃发生交叉偶联反应，反应中脱去一分子氢，通常添加以稳定而廉价的高价态过渡金属为催化剂，在一种氧化剂的参与下进行。这种新型的氧化Heck反应无需使用卤代芳烃作为起始原料，而是直接从碳氢键出发，也无需使用昂贵的配体，并且反应条件温和，可在空气中进行，其中有部分反应可以使用氧气作为唯一的氧化剂（如图二）。正是由于氧化Heck反应具有诸多优点，这类反应目前已经成为有机化学领域的研究热点和前沿。