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创建远程脱氢官能团化技术催化合成环共轭二烯和芳香族化合物

批准号:
22071096
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
何振宇
依托单位:
学科分类:
催化合成反应
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
何振宇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
远程官能团化技术是近年来最为热门的研究领域之一,它提供了许多有趣的应用,并能使简单的原料增加其应用价值。然而,远程环内脱氢烯基化技术以及相关的异构化反应还相对滞后,这落差很大程度上降低了共轭环二烯和芳基等产品的供应,结果制约了以那些重要的化学品为原料的各种各样的发展。.目前,那些重要的化学品仍以非常传统的方法合成。它们仍然严重依赖环内烯底物的供应、经常要使用缺电子的基团协助进行,或需使用高温、强碱及氧化剂等苛刻条件,不利于大规模生产,其适用范围也受限制。.我们组最近以氢烯基化过渡金属催化剂发现了一种有效的亚甲基环丙烷碳骨架重排活化的新方法。在这个项目上,它启发了我们研究及利用烯基化催化剂进行环内烯丙基位的活化重排。在结合我们长期关注的氢烯基化反应技术知识后,我们计划发展可以从简单的远程环外烯出发的反应技术,一步绿色地进行链走、环外到内烯异构化、脱氢芳构化和共轭环二烯化,促进相关产业的发展。
英文摘要
Remote functionalization is a hot topic in recent years, it offers a number of interesting applications, and provides value-added raw materials. However, the related development in remote dehydro-functionalization of cyclic compound is rather lag behind. This has lowered the availability of new conjugated endocyclic dienes and aromatic compounds, and consequently limited those vast developments relying on them..Currently, those important chemicals are still prepared by using traditional methods. They heavily depend on the production of endocyclic alkenes, and frequently require the assistance of electron-deficient activators, or need to run the reaction at high temperature, strong base and oxidant conditions, which are difficult for larger scale production and limited the scope of this type of technology. .Our group recently has discovered a new method to catalyze methylenecyclopropane C-C framework rearrangement by using alkenylation catalyst. In this project, that inspired us to use such catalyst for endocyclic allylic rearrangement. By combining our knowledge in alkenylation, we plan to develop a remote dehydro-functionalization method that using remote exocyclic olefin as substrate. Conjugated endocyclic dienes and aryls will be obtained in 1 step by chain-walking, exo-to-endo isomerization and CH activation under green and catalytic condition.
本项目基本目标是以NHC氮杂环卡宾-过渡金属催化剂作为基础,实现远程脱氢官能团化技术催化合成芳香族化合物。在学术上,它首次提供了以氮杂环卡宾-过渡金属氢化物为主导催化剂的烯烃交叉脱氢转移芳构化方案。该新机理和温和反应条件不仅能够将环内烯烃脱氢芳构化的温度从传统的Trost、Becraw和Stahl的PdX2系统中的超过120摄氏度降低到本研究中的低于50摄氏度,而且还同时首次允许进行有效的远程环外或共轭烯烃经历链行走远程脱氢芳构化,提供了新的应用范围和化学选择性脱氢芳构化方法,缓解支链结构对链行走的局限性。此外,它还避免了传统系统中需要使用强碱和强氧化剂进行金属中心再氧化的问题,显著提高了官能团兼容性并提高安全性。在研究上述脱氢转移步骤时,本项目还发现了环丙烯和降冰片烯并不能作为烯丙基碳氢的氢受体,最终同时开发出一种新的[5+1]苯环化和一种新的区域选择性交叉氢烯基化体系。在精细化学品合成上,它可以从结构更简单的起始材料中启动,合并几个催化系统,一步绿色地合成结构多样性更高的芳香族及烯烃化合物,达到有机合成上降本增效的需求。.总的来说,项目提供了两条新的芳香族化合物的合成路线(一种新的烯丙位碳-氢键活化与一种新的[5+1]苯胺合成路线),并说明了NHC在控制烯烃插入和烯丙基碳氢键活化方面的能力和潜力。而且在研发过程中,它还提供了一种新的交叉氢烯化路线、一种新的烯烃脱氢转移芳构化和一种新的α,β不饱和酮的共轭硼酰化的方法。它共计产生了4篇学术论文(Nat. Commun., Angew. Chem., Chem. Commun., ACS Catal.)、2篇综述、2个书籍章节和3项PCT专利,同时还获得了X-mol和Chemstation亮点报道。其中,学生在2023年粤港澳高校研究生化学学术论坛获得优秀学术报告奖二等奖。
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