（无机化学专业论文）烯烃的氢胺化反应与ti和zr配位化合物的合成.pdf

烯烃的氢胺化反应与髓和z r 配位化合物的合成中文摘要 中文摘要 本文报道了用l e w i s 酸催化的降冰片烯的氢胺化反应，t i c h 催化的异戊二烯 的氢胺化反应及两个含钛和锆的双螯合配体络合物的合成，全文共分为三个部分： 1 在第一部分工作中，我们选用了四种l e w i s 酸为催化剂，成功地催化了降 冰片烯的氢胺化反应，对反应产物进行了表征，并将反应的结果进行比较，提出 了反应机理，并用实验验证我们提出的反应机理。 2 在第二部分工作中，我们以路易斯酸t i c h 为催化剂，成功催化了异戊二烯 和苯胺的氢胺化反应；为合成喹啉衍生物及烯丙基胺的衍生物提供了一种简单易 行的一步反应方法。 3 在第三部分工作中，我们以t i ( n m e 2 ) 4 和z r ( n m e ：z ) 4 为原料，以n 1 ， n 3 - b i s ( p y r r o l e 2 y 1 ) m e t l l y l e n e 】d i e t h y l e n e t r i 锄i n e 为配体合成了两个含钛和锆的双螯 合配体络合物t i ( l ) 2 和z r ( l h , 用核磁共振仪表征了化合物的结构。 关键词：路易斯酸；催化；氢胺化反应；烯烃 作者：程晓娟 指导教师：李亚红( 教授) 烯烃的氢胺化反应与1 r i 和z r 配位化合物的合成 英文摘要 h y d r o a m i n a t i o no f a l k e n ea n ds y n t h e s i so ft i t a n i u m n j11 a n c i 乞i r c o n i u mu 0 m d o u n c i s a b s t r a c t t h i sm p h i l ld i s s e r t a t i o np r e s e n t st h er e s u l t so ft h el e w i sa c i d c a t a l y z e d h y d r o a m i n a t i o no fa l k e n e s ，t i c hc a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o no f2 - m e t h y l b u t a - 1 ，3 d i e n e a n dt h e s y n t h e s e sa n dc h a r a c t e r i z a t i o n s o ft w ob i s l i g a n d c h e l a t e dt i t a n i u ma n d 舭o m u mi m i d ec o m p o u n d s n e ya r ee x p r e s s e di nd e t a i l sa sf o l l o w s ： i nt h ef i r s tp a r t ，l e w i sa c i d - c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o no fa l k e n ei sr e p o r t e d t h e r e s u l t so b t a i n e df r o mt h ed i f f e r e n tc a t a l y s t sa r ec o m p a r e d t h er e a c t i o nm e c h a n i s mi s p r o p o s e da n dc o r r e s p o n d i n ge x p e r i m e n t a lr e s u l t sc o n f i r m e dt h ep r o p o s e dm e c h a n i s m i nt h es e c o n dp a r t ，t i c l 4 一c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o no f2 - m e t h y l b u t a - 1 ，3 - d i e n ei s r e p o r t e d t h er e s u l t so fw h i c hl e dt ot h ec o n t r o l l a b l es y n t h e s i so fa l l y l a m i n ea n d t e t r a h y d r o q u i n o l i n ef r o mi s o p r e n ea n da r o m a t i ca m i n e i nt h et h i r dp a r t ，t h es y n t h e s e sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no ft w ot i t a n i u ma n dz i r c o n i u m i m i d e c o m p l e x e st i ( l ) 2a n dz r ( l ) 2 ( l = n ，n 3 - b i s ( p y r r o l e 2 y 1 ) m e t h y l e n e d i e t h y l e n e t r i a m i n e ) w e r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：l e w i sa c i d ；c a t a l y z e ；h y d r o a m i n a t i o n ；a l k e n e w r i t t e nb y ：x i a o j u a nc h e n g s u p e r v i s e db y ：p r o f y a - h o n gl i 苏州大学学位论支独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：毽幽日期：2 乞：! 量 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：毽垒塞缅日期：垒皇：苎：堡 导师签名：栩y日期：犟业 烯烃的氢胺化反应与啊和z r 配位化合物的合成 第一章 第一章文献综述 1 1 引言 含氮化合物如胺，亚胺是重要的药物中间体，因此含氮化合物的制备具有很 高的商业价值。在各种合成方法中，氢胺化反应利用胺对不饱和碳碳键直接加成 形成c - n 键的方法有着特别重要的意义。这是因为氢化胺化反应有着很多突出的 优点：( 1 ) 反应物全部被利用，具有1 0 0 的原子经济性。( 2 ) 反应简单，一步到 位，没有副产物的生成，符合绿色化学要求。( 3 ) 通过选择不同的催化剂，可以对 反应进行区域选择性和立体选择性控制，合成具有手性的有机胺。( 4 ) 是一种很好 的合成含氮杂环的方法【1 1 。由此可见，氢化胺化反应在化工产品的生产、有机合成、 药物合成，尤其是在含氮杂环的抗癌性天然产物的合成中具有极其重要的意义。 氢胺化反应在一般条件下是热力学可行的【2 】，但是n h 键对c c 不饱和键的 2 + 2 环加成由于在加热时是轨道禁止的，因此不能发生反应，但是在光照的条件下 却可以突破轨道禁止变为可行【3 】，或者通过使用催化剂来进行。由于高温时化学平 衡移动隈制了反应的转化率，使得反应温度只能选择相对较低的2 0 0 3 0 0o c 4 1 。 烯烃的氢胺化反应比炔烃的氢胺化反应要难进行得多，这是由于烯烃的c c 双键的低活性和电子云密度的影响【5 1 。特别具有挑战性的研究是通过控制区域选择 性得到反马氏的产物【6 】。由于这些原因，胺对烯烃的反马氏加成成为近年来十大催 化难题之一。随着新一代催化剂的发展，胺对炔烃的加成将很快发展成为一种常 规合成手段，利用氢胺化反应合成含氮杂环的方法也将到广泛的应用。 过去的十年中，是氢胺化反应异常活跃的时期。早期的反应中，大多使用碱和 镧系金属化合物作催化剂。随着对氢胺化反应的研究的进一步深化，大对数的过 渡金属都可以被用来做催化剂。 所谓烯烃的氢胺化反应就是通过n h 键对不活泼的烯烃加成形成更高取代的 胺类。当胺和炔烃发生氢胺化反应时会形成烯胺，烯胺还会异构化生成相关的亚 胺。其中氢胺化反应也包括了胺对丙二烯和二烯烃的加成，对于此类反应，控制 反应的区域选择性尤为重要，因为即使对于一个具有对称性的底物，如二烯烃的 l ，2 一或2 ，1 一及1 ，4 一加成反应也会获得不同的产物( s c h e m e1 ) 。 烯烃的氢胺化反应与而和z r 配位化合物的合成第一章 ；+ h - n r 2 斗h n r 2 三一r 一h n 7 - r 旦h 胁r h三+ h - n = r _ h 7 三h 叭 h 乡一n ：一儿r 。r 旦t h i n 沁飞+ h _ n ，：一h 八2 。rw r 2 。r n h s c h e m e1 1 , 2 ，2 ，1a n d1 , 4a d d i t i o nf o ra l k e n e 活化炔烃烯烃和活化胺这两种主要方法己应用到氢化胺基化反应中阴。烯烃 活化常常用后过渡金属来催化，而炔烃则通过配位到后过渡金属上来使炔烃活化。 一种活化胺的方法是用碱金属来产生高度亲核的胺基物，然后它能直接进攻烯烃。 另一种胺活化方法是将n h 氧化加成到后过渡金属中心。近年来催化氢化胺基化 反应主要以前过渡金属的氟络合物【8 】为基础，镧系金属络合物被用来做立体专一的 环合反应催化剂。 以下主要就烯烃氢胺化反应做一综述。 1 2 稀土化合物催化的烯烃的氢胺化反应 稀土化合物可以高效地催化不饱和c c 键如烯烃，炔烃，二烯烃的分子内氢胺 化反应，但是对分子间氢胺化反应的催化效率却不高。稀土化合物作为催化剂有 很多优点，如高转化率，极好的区域选择性。应用此法可以合成简单生物碱，多 轮的杂环。通常稀土化合物催化的氢胺化反应机理被认为是：反应首先发生速率 控制的c c 多重键对l n - n 的加成，接下来是胺底物的快速质子化。 1 9 9 0 年，m a r k s 小组首先报道了一种含有稀土金属的化合物能够催化烯烃分 子内氢化胺化反应的催化体系【9 】，这种稀土化合物的催化剂能够使参加反应的一级 胺或二级胺反应得到相对应的2 甲基取代的氮杂环( s c h e m e2 ) ，并且反应具有极 高的区域选择性。能够在温和的条件下，生成五元环，六元环，以及七元环。但 是相比于相同反应条件下的炔烃，反应速率还是要慢1 0 到1 0 0 倍。 2 烯烃的氢胺化反应与噩和z r 配位化合物的合成第一章 州m e 2 s i 譬n ( s i m 瞄2 口h 扁 h 2 n v 八 b ：- 9 9 ：1 s c h e m e4 r a r e e a r t hm e t a lc a t a l y z e dt e t r a h y d r o s i o q u i n o l i n es y n t h e s i sv i at w o s u b s e q u e n th y d r o a m i n a t i o n s 烯烃的氢胺化反应与啊和z r 配位化合物的合成 第一章 s c h e m e5 p r o p o s e dc a t a l y t i cc y c l ef o ro r g a n o l a n t h a n i d e - c a t a l y z e di n t e r m o l e c u l a r a l k y n eh y d r o a m i n a t i o n 2 0 0 5 年，l i v i n g h o u s e 1 2 1 课题组报道了稀土金属y 的配合物催化的烯烃分子内氢 化胺化，他们课题组使用的是一种含硫酚的钇的络合物作为催化剂。该催化剂对 烯烃的分子内氢胺化有较高的催化效率( s c h e m e6 ) 。 s c h e m e6 y t t r i u mc o m p l e xc a t a l y z e di n t r a m o l e c u l a rh y d r o a m i n a t i o n 4 烯烃的氢胺化反应与n 和z r 配位化合物的合成 第一章 2 0 0 7 年，m a r k s 1 3 】课题组又报道了含邻萘酚的有机磷氧化物配体的稀土配合物 做催化剂，此催化剂可以在室温下高产率地催化烯烃的氢化胺化反应( s c h e m e7 ) 。 s c h e m e7 s a m a r i u m ( 1 1 1 ) c o m p l e xc a t a l y z e da m i n o a l k e n eh y d r o a m i n a t i o n c y c l i z a t i o n 2 0 0 8 年h e s s e n t l 4 1 课题组用合成的稀土金属化合物成功地催化了2 , 2 二苯基4 戊烯基胺底物的氢胺化反应。并利用反应将稀土化合物转化为阳离子型化合物， 也成功地将其应用于氢胺化反应的催化( s c h e m e8 ) 。 砒p hp h 呲型警p h p s c h e m e8 c a t a l y t i ch y d r o a m i n a t i o n c y c l i z a t i o no f2 ，2 - d i p h e n y l - g p e n t e n y l a m i n e 从那时起人们致力于研究空间位阻小的配体的合成，因为这种配体可以改变 催化速率和催化剂的立体选择性。大量的金属茂基化合物和非金属茂基化合物的 配合物被合成出来用于对映立体选择性的氢胺化反应。虽然稀土化合物可以高效 的催化氢胺化反应，但是稀土化合物对氧气和水很敏感，这些都限制了它的应用。 1 3 第四、五副族金属络合物催化的烯烃的氢化胺化反应 早前对第四副族金属的氢胺化反应催化剂的研究表明，这一类型的催化剂体 系只限用于炔烃和丙二烯衍生物的底物的氢胺化反应催化。这方面的工作直到人 们发现第四副族金属阳离子化合物是镧系金属化合物的等电子体时才有了突破性 进展。镧系化合物一直被人们作为z i e 9 1 e r - n a t t a 体系【1 5 】类似的催化剂用做聚合反应 的催化剂。第四副族金属阳离子化合物作为类似的单体系聚合催化剂在过去三十 年中引起了巨大的关注【1 6 1 。镧系化合物可以催化烯烃的氢胺化反应，基于两类化 s 烯烃的氢胺化反应与啊和z r 配位化合物的合成 第一章 合物的密切相似性，第四副族金属阳离子被猜想会对不活泼的烯烃的氢胺化反应 具有催化作用【1 7 - 1 引。 阳离子型的烷基锆化合物 c i ) 2 z r m e + 冈。( x - = m e b ( c 6 f s ) 3 ) 可以在芳香型的 溶剂中，1 催化量的条件下，催化二级氨基烯烃化合物发生环化氢胺化反应 ( s c h e m e9 ) 。 村j 1 m o i l c 忑p 2 z r 丽m e + i m e b ：- ( c 6 h s ) 3 9 9 c o n v s c h e m e9 c y c l i z a t i o no fas e c o n d a r ya m i n o a l k e n es u b s t r a t ew i mt h ec a t a l y s t c p 2 z r m e + m e b ( c 6 f s ) 3 。 t a b l e1 c a t a l y t i ch y d r o a m i n a t i o n c y c l i z a t i o nr e a c t i o n so fs e c o n d a r ya m i n o a l k e n e sw i t l l c a t i o n i cg r o u p4m e t a l l o c e n e s 1 8 】 ar e a c t i o nc o n d i t i o n s ：2m o l c a t a l y s t , c d ) s b r , a ra r m bi nc 6 d 6 其中n 一甲基一4 一戊稀胺在1 0 0 。c 时c 6 d 5 b r 中反应速率大- 于 5 0 h ，反应的速率 受反应溶剂的极性影响。这是因为阳离子型催化剂在不同极性溶剂中的溶解性不 同，其中在非极性的苯溶剂中溶解性很差。 2 0 0 5 年t i ( n m e 2 ) 4 被发现可以在高温下催化二烷基活化体的氢胺化1 9 也6 】 6 屯 烯烃的氢胺化反应与砸和z r 配位化合物的合成 第一章 t a b l e2 d i a s t e r e o s e l e c t i v et i t a n i u m - a n dz i r c o n i u m c a t a l y z e d h y d r o a m i n a t i o n c y c l i z a t i o no fa m i n o a l k e n e s e n t r y a m i n o a l k e n e p r o d u c t c a t 【c a t 】【s 】 t t hc i s t r a n s y i e l d r e f p h h 1分人，n h 2 口 1 0 251 1 01 6 81 4 ：12 61 8 2 、p h 1 h 2 分人一，n h 2 日 1 0 25l l o9 63 81 8 2 3 夕认r ，n h 2 h1 5 5511 09 6l ：1 1 37 21 8 6 i 口 1 5 61 51 5 02 21 0 ：1 - 39 61 8 54 但是二级的烯烃胺却不能发生反应，这说明其反应机理中包括了一个酰基亚 甲胺化合物( s c h e m el o ) 的中间体，而二级胺基基团很难形成这种化合物。 m = t i ，z r h f r i = h ，m e ，p h r 2 = m e ，e t n = l ，2 口1 口1 n h 2 m l 2 一n r 2 2 e ： s c h e m e10 p r o p o s e ds i m p l i f i e dm e c h a n i s mf o rt h eh y d r o a m i n a t i o n c y c l i z a t i o no f p r i m a r ya m i n o a l k e n e su s i n gn e u t r a lg r o u p4m e t a lc a t a l y s t s 对于一系列茂基钛化合物的研究表明i n d z t i m e 2 是除t t i ( n m e 2 ) 4 之外催化性 能较好的一种含钛催化剂。螺旋状手性配体桥连二苯酚基的钛、锆化合物不但是 炔烃分子间反马式氢胺化反应的有效催化剂同时也对邻位二苯基取代的氨基烯烃 的环化氢胺化反应有催化作用。而且类似结构的催化剂还可以催化不对称氢胺化 反应。和通常研究的炔烃的氢胺化反应性相反，锆化合物对氨基烯烃的氢胺化反 应催化活性稍高。这一点也通过二氨基钛化合物和二氨基锆化合物的催化活性的 比较得到证明幽( s c h e m e1 1 ) 。 7 船 h n 屯 一 烯烃的氢胺化反应与n 和z r 配位化合物的合成第一章 | e a t = i | 1 0 c a t c 7 d 8 ，11 0 1 2 r i s c h e m e11 6 - c o o r d i n a t eb i s ( a m i d a t e ) 一s u p p o r t e dz i r c o n i u mi m i d oc o m p l e xc a t a l y z e d i n t r a m o l e c u l a ro l e f mh y d r o a m i n a f i o n 有趣的是，此反应和通常由区域电子密度性控制的环化反应过程相反，形成 五元环和形成六元环的反应速率相差很小，在有些例子中甚至是和通常的情况相 反的。 大多数的第四副族中性金属催化体系若是没有相邻的二烷基配位基团则会大 大减弱其对氨基烯烃的催化活性。除了二( 三苯基瞵的) 氨基锆的化合物可以催 化氨基己烯的环化反应 2 7 , 2 1 , 2 8 】。 第四副族的中性金属催化剂不能催化二级氨基烯烃的氢胺化反应，这也支持 了这样一种机理，即第四主族的中性金属催化剂不可以和二级的氨基烯烃形成一 种金属酰亚胺。不过最近又有报道，压迫几何构型的锆催化剂和z r ( n m e 2 ) 4 和二吡 咯甲基锆化合物对二级氨基烯烃的环化反应有催化作用( s c h e m e1 2 ) 。 ：s 穗 ”久 1 5 7 9 0 t o f ，0 4 h 1 i 弋n _ u p h p h s c h e m e12 d i p y r r o l y l m e t h a n ez i r c o n i u mc o m p l e x e sc a t a l y z e dc y c l i z a t i o n o fs e c o n d a r ya m i n o a l k e n e s 也存在着这样一种广为争议的和镧系金属化合物催化相似的机理认为反应是 通过烯烃对金属一氨基间盯一键的插入反应完成的 2 9 , 3 0 。 很多研究表明t i c l 4 和钽的亚氨基阳离子化合物可以催化降冰片烯和苯乙烯与 苯胺的氢胺化反应 ( p h c h 2 ) 2 t a d n c m e 3 + b ( c 6 f 5 ) 4 】。这些反应的副产物主要是由于 苯胺对芳环的亲电子取代效应形成的。这种付克产物会随着芳环电子密度的减小 8 毽卧 烯烃的氢胺化反应与前和z r 配位化合物的合成第一章 而减少。t i c h 催化苯乙烯的氢胺化反应具有生成马氏产物的选择性，而过渡金属 催化剂催化的氢胺化反应大多是形成反马式产物的，还发现这些氢胺化反应的产 物会不可逆的重排形成氢烷基化的产物。 在2 0 0 4 年，l u t za c k e m 踟【3 i 】报道了用t i c l 4 催化降冰片烯的分子间氢胺化反 应( s c h e m e1 3 ) ，并提出了反应机理( s c h e m e1 4 ) 。接着，在2 0 0 5 年，l u t z a c k e m a n n 【3 2 】又报道了用t i c l 4 催化苯乙烯的分子间氢胺化反应，但这次l u t z a c k e r m a n n 提出催化是因为t i c l 4 的l e w i s 酸性在起作用。但是还没有证明可以解释 t i c l 4 在反应中起什么作用。 竺t o l 旦u e n e 莳上h 囝 + r ，l 丫。 l 一一6 、， _ h 2 r 旷+ 审 i r 。 r s c h e m e13 t i c h - c a t a l y z e di n t e r m o l e c u l a rh y d r o a m i n a t i o n 9 犬桫 犬审r 烯烃的氢胺化反应与弼和z r 配位化合物的合成第章 l 2 t i ( n h p h ) 2 5 s c h e m e1 4 p r o p o s e dm e c h a n i s mf o rt i c l 4 一c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o nr e a c t i o n s o f n o r b o m e n e 尽管已经有许多机理被提出，但是关于这些催化剂前聚体反应的机理还是没 有被完善地解释。 1 4 均质锌化合物催化的烯烃的氢胺化反应 以n 异丙基2 异丙基胺环庚三稀胺的锌甲基化合物3 3 。习和环庚三稀胺【3 6 1 的 锌烷基化合物为催化剂，可以在较低温度下( 8 0 1 2 0o c ) 催化邻位双烷基活化的氨基 烯烃的氢胺化反应。值得注意的是当有苯胺离子硼酸 p h n m e 2 h b ( c 6 f 5 ) 4 被加 入其中作为协同催化剂时，其催化性能会大大的提高。其催化的性质更类似于 l e w i s 酸，而非镧系金属化合物类的催化机理那样包括不饱和c 。c 键对金属氮键的 插入。这种催化剂适用于含多种官能团化合物，包括氨基化合物，磺胺化合物， 醚类，呋喃，吡啶，噻吩，硫缩醛类。这是因为它们缺乏有活性的金属。烷基键。 二级胺炔丙基醚的环化可生成1 ，4 嗪，这是因为其双键可迁移使初始的氢胺化反应 产物异构化生成热力学稳定的芳基醚化合物( s c h e m e1 5 ) 。 1 0 烯烃的氢胺化反应与面和z r 配位化合物的合成 第一章 h b n n 丫八旷飞 弋 叫删伏讹 、- 夕- 0 1r n o i p h n m e 2 h b ( c 6 f 5 ) 4 c 8 0 6 ，1 2 0 ( 2 8 h 卜誊 s c h e m e15 h y d r o a m i n a t i o nu s i n gh o m o g e n e o u sz i n cc a t a l y s t s 这类催化剂的活性与和氮原子相连的取代基有关 3 3 - 3 5 】，当取代基是环己基时 反应的活性是最佳的( s c h e m e1 6 ) 。但是用此催化剂尝试催化合成非对映选择性产 物，效果不佳。 c y i 叫删仪m e c y 0 1m o i 【p h n m e 2 h 】【b ( c 6 f 5 ) 4 】 c e d e 1 2 0 ，8 h 8 6 y i e l d 1 ：1d r s c h e m e16 h y d r o a m i n a t i o nu s i n gh o m o g e n e o u sz i n cc a t a l y s t s 1 5 碱金属化合物催化的烯烃的氢胺化反应 1 5 1 分子问氢胺化反应 脂肪族烯烃的氢胺化反应只能在高温和高压下进行，否则反应将不能进行或 者反应的产率很低。t a b l e3 列举了一些具有代表性的反应实例 烯烃的氢胺化反应与1 r i 和z r 配位化合物的合成第一章 t a b l e3 s e l e c t e de x a m p l e sf o ra l k a l im e t a l c a t a l y z e da m i n a t i o no fa l i p h a t i co l e f i n s a l k e n ea m i n e p r o d u c tc a t a l y s t r e a c t i o nc o n di t i o n s y i e l d h 门 0 l _ n a , p y1 0 0 0 c ，4 1 5 5 b a r 8 0 p h n h 2 、n ，p h n a 2 7 5 0 c ，4 1 5 5 b a r 7 5 h , n h 2 声2n h a 小 n a n h 2 2 5 0 0 c ，8 0 0 9 5 0 b a r 3 2 f h 0n a 2 2 5 0 c 9淤 0 弋* l 八n h 2 o n h 3 u n a n h 22 5 0 0 c ，8 0 0 - 9 5 0 b a r 1 8 遥 肪( l i n e h n h 1 5 0 0 c 1 7 一 厂i 飞厦e d a 胺和1 ，3 丁二烯的反应在碱( 碱金属，烷基锂等) 做催化剂时可以生成相应的1 ，4 加成产物。由于反应选用的胺的结构不同和溶剂的不同，导致生成的产物以e 构型 或者z 构型为主。相似的，在碱的存在下芳基烯烃选择性地和胺发生反应，通过氮 原子对不与芳环成键的烯烃双键的进攻生成氢胺化反应产物，这个过程取决于中 间体i i 的稳定性( s c h e m e1 7 ) 。 r - 每毒 h r m t m n 一+ 。一m 气_ 一“n 一 矗 一 r - - h i 掣人是、 mr 人内、r r r n h r 7 s c h e m e17 t h ea t t a c ko ft h en i t r o g e no nt h eo l e f i n i cc a r b o na t o mt h a ti sn o tb o n d e d t ot h ea r o m a t i cr i n g 其中b e l i e r 课题组就二乙基胺锂这种碱催化剂对乙烯和二乙胺的氢胺化反应 做了大量的研究。 1 2 烯烃的氢胺化反应与瓢和z r 配位化舍物的合成第一章 2 0 0 0 年b e l i e r t 3 7 课题组报道了用碱催化的多米诺型异构氢胺化反应合成安非 他命药品的方法。他们是从芳胺和多种一级或者二级胺出发，利用正丁基锂作催 化剂，合成的产物产率高达9 1 ( s c h e m e1 8 ) 。 旷+ 凸一 n 9 1 u s c h e m e18 n - b u t y l l i t h i u m - c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o no fa l l y l b e n z e n ew i t l lp i p e r i d i n e 2 0 0 5 年b e l l e r 3 8 i 课题组报道了二乙基胺锂催化的乙烯和二乙胺的氢胺化反应， 在加入了t m e d a 或者p m d t a 后，反应的产率大大提高，在较温和的条件下反应 产率可高达9 2 ，而且他们的研究发现在高温下用碱催化可实现更多脂肪族烯烃的 氢胺化反应( s c h e m e1 9 ) 。 、h + 一型坠l ；i jt m e d a ( t m e d a - i n s c h e m e19 h y d r o a m i n a t i o no fe t h y l e n ew i t hd i e t h y l a m i n e 1 5 2 分子内氢胺化反应 a t e s 和q u i n e t 3 9 】第一次报道了不活泼烯烃和一级和二级胺的分子间环化和氢 胺化反应。反应在或2 0o c 5 0o c 下在n f 中进行，用5 1 6m 0 1 催化量的n b u l i 作 为前催化剂( s c h e m e2 0 ) 。 耻等峨p 驴 争p + p s c h e m e2 0 h y d r o a m i n a t i o no fu n a c t i v a t e da l k e n e s 通常对一级的链烯基胺会得到环化的氢胺化反应产物及异构的烯烃产物的混 合物。但是2 ，2 二取代的底物却由于邻位二烷基效应而使得异构化受到抑制。另 一方面，二级胺在同样的反应条件下生成吡咯烷和哌啶类的产物的速度要快的多， 但烯烃异构化的程度会减小。锂取代的化合物的结构与反应所用溶剂的选择密切 相关。四氢呋喃：甲苯( 1 ：1 ) f l o 混合液可以有效地抑制烯烃的异构化【4 0 j 。 1 3 烯烃的氢胺化反应与n 和z r 配位化合物的合成 第一章 通过相应的四氨基化合物和正丁基锂的去质子化反应得到的二聚的脯氨酸取 代的二氨基联萘二锂盐【a 成为首例具有手性主官能团碱金属催化剂，其可用于催 化氨基烯烃的不对称分子内氢胺化反应【4 。 a 】 最近t o m i o k a l 4 2 禾l j 用一个手性配体b o x 与正丁基锂催化剂完成了对二苯乙烯 取代物的不对称氢胺化环化的催化反应，其中产物的e e 值高达9 1 。此反应在甲苯 中6 0o c 下给出动力学主产物，当溶液换成t h f 时，产物却以热力学桥连环化产物 为主( s c h e m e2 1 ) 。 10 t o o l b o x 5 m 0 1 n - b u l i 5 m 0 1 h n i p r = ，t o l u e n e - 6 0 ( 2 。5 h 5 m 0 1 n b u l i 5 m 0 1 h n i p r 2 t h f - 7 8 t o r t e x o - p r o d u c t + 朋e s c h e m e21 i n t r a m o l e c u l a rh y d r o a m i n a t i o no f a l k e n ev i al i t h i u ma m i d e o t t e r l o 4 3 1 课题组报道了用芳香氨基链烷烃为底物，利用催化量的正丁基锂催 化分子内氢胺化反应，合成了3 - 甲基四氢异喹啉和3 ，4 一二甲基四氢异喹啉。但是 遗憾的是，用此方法区域控制合成四氢异喹啉化合物的尝试没有成功。在此条件 下手性苄胺衍生物的环化也没有实现区域可控( s c h e m e2 2 ) 。 m e 0 p r 0r 1 n - b u l i ( 1 6 m 0 1 ) ，2 0 1 2 2 n b u l i ( 1 6 m 0 1 ) 。6 0 ( 3 ( 6 2 - 8 5 哟 r = h m e r 2 = 1 1 p r b n 。c h ( m e ) p h s c h e m e2 2 n b u t y l l i t h i u m - c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o na r o m a t i ca m i n o a l k e n e s 1 4 吟七， 降瞅 专 烯烃的氢胺化反应与啊和z r 配位化合物的合成 第一章 i c h i k a w a 4 4 课题组报道了一种分步合成脯氨酸的方法，反应包括了一步亲核氧 化加成。通过此种反应可生成具有光学活性的脯氨酸( s c h e m e2 3 ) 。 f 3 c , r 罢 t s 6 8 8 5 ；a n t i ：s y n = 7 0 ：3 0 - 9 2 ：8 【r = c h 2 0 p m b ，p h 2 4 - ( o m e ) 2 c 6 h 3 1 n a h ，1 2 0 d m f r = c h 2 0 p m b 气y 嗍 s c h e m e2 3 b a s e - c a t a l y z e dh y d r o a m i n a t i o no ft o s y l a m i d e p a r k e r 4 5 1 课题组用相似的方法合成了可待因的衍生物。在这个反应中苯甲磺酰 胺的磺酰基还原得到的氮原子通过分子内加成生成c - n 键。尽管之前没有报道过磺 胺烯烃可以进行环化反应，但此反应中在一定量的碱催化剂条件下可高产率的得 到预期产物( s c h e m e2 4 ) 。 m e 、 l i ，n h 3 ，t - b u o h j 品了fm e 、 s c h e m e2 4 。i n t r a m o l e c u l a ra d d i t i o no ft h ea n i o ng e n e r a t e d b yr e d u c t i v ed e t o s y l a t i o no ft h et o s y l a m i d e 1 6 其他类型的催化剂催化的烯烃的氢胺化反应 过渡金属催化的同种类氢胺化反应，通常反应时间久。但是这个过程却可以 被微波辐射加速 4 6 4 引。这也使得这种合成方法更具有吸引力。 很多磷化氢和金的配合物被证明是烯烃分子内氢胺化反应的有效催化剂，反 应得到杂环化合物。通过微波辐射使得反应完成时间比普通的热力学条件下的反 应时间缩短很多。2 0 0 6 年c h i m i n gc h e m 9 】课题组首先报道了用微波作为热源的金催 化有机反应( s c h e m e2 5 ) 。 1 5 烯烃的氢胺化反应与豇和z r 配位化合物的合成第一章 1 - 5 m o l ( p r 3 ) a u o t f p h m e 。1 0 0 ，1 2 - 4 8 h o r d c e ，3 0 m i n ，i j v i r r a d i t i o n s c h e m e2 5 t h eu s eo fm i c r o w a v er a d i a t i o na sah e a ts o u r c ef o rg o l d ( i ) 一c a t a l y z e d o r g a n i cr e a c t i o n s 2 0 0 8 年，b ea _ u c h e m i n 【5 课题组发现了一种光诱导的氢化胺基化反应。在三氟 甲磺酸，和紫外线照射的条件下，可以发生烯烃的氢化胺化反应。这为氢胺化反 应提供了一种新型催化剂( s c h e m e2 6 ) 。 q r +e 孓燃 r n x ， z n = 1 - 2 ，x ，y 。z = c ho rn u pt o8 1 y i l e d s c h e m e2 6 p h o t o c a t a l y t i ci n t e r m o l e c u l o rh y d r o a m i n a t i o n 在2 0 0 5 年，j o h na m 0 1 d 刚课题组报道了用b r o n s t e d 酸作为催化剂催化烯烃的分 子间氢胺化反应，反应得到两种产物。并提出了反应机理，认为碳正离子中间体 是反应得以进行的关键( s c h e m e2 7 ) 。 5 m o i p h n h 3 b ( c e f s ) ； e t 2 0 c 6 d 6 肛r 2 1 lj h g s c h e m e2 7 b r o n s t e da c i dc a t a l y z e di n t e r m o l e c u l o rh y d r o a m i n a t i o n 1 7 本论文研究的目的和意义 在过去的几十年里，烯烃的氢化胺化反应一直是国际上一个研究的难点，因 为此类反应存在诸如较苛刻的反应条件，催化剂昂贵，反应时间长、反应的收率 和选择性低等的缺点，而用一些便宜易得的催化剂来催化烯烃的氢化胺化反应的 报道较少。2 0 0 5 年，a c k e r m a n 报道了t i c l 4 催化苯乙烯的氢化胺化反应，他认为在 1 6 o n j _ ， o 蜀铲汀 烯烃的氢胺化反应与n 和z r 配位化合物的合成第一章 此反应中，是t i c h 的路易斯酸性在起作用。受到文献的启发作用，我们课题组发 现了对空气和水汽都很稳定且可以回收的b i c l 3 也可以催化降冰片烯的分子间氢胺 化反应，使用这种新l e w i s 酸催化剂有着易得、容易操作及环境友好的优点。但是 此类l e w i s 酸催化剂的催化反应的机理还有待于探讨。为了延续我们之前的研究， 也为了进一步研究多种l e w i s 酸催化烯烃的氢胺化反应的范围、局限性及机理。于 是我们又尝试了多种l e w i s 酸( f e c l 3 ，a i c l 3 等) 对降冰片烯的氢胺化催化反应，将结 果进行比较。提出了反应机理，并用实验结果证明了我们提出的碳正离子机理。 而在探索机理过程中发现了利用芳胺和异戊二烯合成四氢喹啉化合物的方法。 1 8 参考文献 1 】f o rg e n e r a lr e v i e w so nh y d r o a m i n a t i o n ，s c e ( 1 a ) c h e k u l a e v a ，i a ；k o n d r a t j e v a , l ； r u s s v c h e m r e v 1 9 6 5 ，3 4 ，6 6 9 ( 1 b ) s t e i n b o m ，d ；t a u b e ，r ；c h e m z 1 9 8 6 ， 2 6 , 3 4 9 ( 1c ) t a u b e r i na p p l i e dh o m o g e n e o u sc a t a l y s i sw i t ho r g a n o m e t a l l i cc o m p o u n d s ( e d s c o m i l s ，b ；h e r r m a n n ，w a ) ，w e i n h e i m