硼催化的烯烃、炔烃氢芳基化反应的理论与实验研究

批准号:
21903043
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
王国强
依托单位:
学科分类:
B0307.化学反应机制
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
烯烃或炔烃等不饱和烃的氢芳基化反应具有高原子经济性、步骤经济性的特点,被认为是构建碳-碳键的最有效途径之一。有机硼试剂由于具有过渡金属催化的特质,近年来被广泛应用于氢化、硅氢化、硼化等反应,然而其在氢芳基化反应方面的研究鲜有报道。本项目拟以硼路易斯酸为催化剂,在我们前期硼催化1,3-共轭二烯的氢芳基化反应的工作基础上,通过量子化学计算结合实验研究,系统研究烯烃氢芳基化反应机理,阐明底物对活化模式及区域选择性的影响;深入考察不同硼路易斯酸催化剂的反应效率及其影响因素;在反应机理和催化剂效率研究的基础上,利用自动化反应路径搜索程序理论评估新反应底物,包括惰性烯烃、炔烃、联烯等不饱和烃的反应活性,筛选出潜在可行的反应体系,并实验验证。项目拟采用理论模拟先行,实验验证与其相互反馈验证的策略,力争建立硼催化的高效、高选择性氢芳基化反应体系,为构建碳-碳键提供新的策略。
英文摘要
Hydroarylation reaction of alkenes or alkynes is considered as one of the most efficient method for the C−C bond-forming reaction, due to its high atom and step economy. Over the past decade, Organoboron compounds has demonstrated extensive applications in a wide variety of reactions, including hydrogenation, borylation and hydrosilylation. However, the borane-catalyzed hydroarylation reaction has been rarely reported so far. In this project, based on our preliminary results on borane-catalyzed hydroarylation of 1,3-conjugated dienes with phenols, we plan to investigate the detailed mechanism of hydroarylation of alkenes and the role of substrates on the activation mode and selectivity via a combination of quantum chemical calculations and experimental studies. Additionally, the catalytic efficiency of different boron-catalysts will also be thoroughly investigated. On the basis of mechanism and catalyst efficiency investigations, we will further investigate the reactivity of other substrates, including unactivated alkenes, alkynes and allenes. The reactivity of these substrates will be evaluated and screened first using the automatic reaction path search program, and then verified by experimental studies. These works will establish an efficient and highly selective borane-catalyzed hydroarylation reaction system, and provide a new strategy for the carbon-carbon bond-forming reactions.
烯烃或炔烃等不饱和烃的氢芳基化反应是构建碳-碳键的最有效途径之一。但目前仍存在诸多亟待解决的关键科学问题,如通常需要使用过渡金属催化剂以及预官能团化芳基反应底物。我们在之前的研究发现,有机硼试剂具有的“类金属”的反应活性,可用于非金属的不饱和烃的氢芳基化反应,具有良好的应用前景,但相关反应选择性的调控机制及其底物适用范围等仍不清楚。针对以上问题,本项目通过理论计算结合实验研究的策略开展了深入的反应机理与合成应用研究,所取得的研究成果包括:1)建立了硼催化炔烃与苯酚的反应网络,明确了反应选择性调控机制,实现了硼催化苯酚与炔烃的烯基化、炔甲基化等反应;2)基于量子化学计算,将拓展适用的反应体系拓展至硼催化端位炔烃的可控硅氢化反应等;3)发现了对不同硼路易斯酸催化剂催化亚胺硼氢化的机制差异,在此基础上发展了基于BH3-催化的亚胺硼氢化反应。. 通过本项目的研究,我们建立了硼路易斯酸催化下不饱和烃相关转化反应的反应网络,并确立反应的基本机理模型及动力学、热力学调控的可能性。理论计算的结果获得实验验证。这种“理论计算→实验研究”的研究范式,不仅建立了不饱和烃转化反应的新模式,同时,也为相关反应多样化的精准调控提供一种新思路。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Borane-catalyzed selective dihydrosilylation of terminal alkynes: reaction development and mechanistic insight.
硼烷催化末端炔烃的选择性二氢硅烷化:反应发展和机理洞察
DOI:10.1039/d1sc02769g
发表时间:2021-08-18
期刊:Chemical science
影响因子:8.4
作者:Wang G;Su X;Gao L;Liu X;Li G;Li S
通讯作者:Li S
Mild reductive rearrangement of oximes and oxime ethers to secondary amines with hydrosilanes catalyzed by B(C6F5)3
B(C6F5)(3) 催化的含氢硅烷将肟和肟醚温和还原重排为仲胺
DOI:10.1039/d1qo00251a
发表时间:2021-04-01
期刊:ORGANIC CHEMISTRY FRONTIERS
影响因子:5.4
作者:Fang, Huaquan;Wang, Guoqiang;Oestreich, Martin
通讯作者:Oestreich, Martin
Silylium-Ion-Promoted Skeletal Reorganization of β-Silylated Cyclopropanes Bearing an Allyl Group at the Silicon Atom Coupled with Intermolecular Formation of a Quaternary Carbon Atom
硅离子促进硅原子上带有烯丙基的β-硅烷化环丙烷的骨架重组以及季碳原子的分子间形成
DOI:10.1021/acscatal.2c04162
发表时间:2022-09
期刊:ACS Catalysis
影响因子:12.9
作者:Peng-Wei Long;Guoqiang Wang;Hendrik F. T. Klare;Martin Oestreich
通讯作者:Martin Oestreich
Mechanistic Insight into Hydroboration of Imines from Combined Computational and Experimental Studies
通过计算和实验相结合的研究对亚胺硼氢化反应的机理进行深入了解
DOI:10.1002/chem.202104004
发表时间:2022
期刊:Chemistry – A European Journal
影响因子:--
作者:Wentian Zou;Liuzhou Gao;Jia Cao;Zhenxing Li;Guoao Li;Guoqiang Wang;Shuhua Li
通讯作者:Shuhua Li
Mechanistic insights into the dearomative diborylation of pyrazines: a radical or non-radical process?
对吡嗪脱芳香二硼基化的机理见解:自由基过程还是非自由基过程?
DOI:10.1039/d1dt00921d
发表时间:2021-04
期刊:Dalton Transactions
影响因子:4
作者:Gao Liuzhou;Zhang Hanyin;Liu Xueting;Wang Guoqiang;Li Shuhua
通讯作者:Li Shuhua
计算驱动的硼路易斯酸催化/诱导碳氢键官能团化反应研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:王国强
- 依托单位:
国内基金
海外基金
