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钌催化芳烃间位高位点选择性的C-H/Si-H脱氢偶联反应研究及应用

批准号:
22101152
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
闫克鲁
依托单位:
学科分类:
催化合成反应
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
闫克鲁

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
芳基硅烷衍生物在材料、医药和合成化学等领域都有重要应用,因此这类化合物的高效构建一直是有机合成化学的热门研究课题之一。然而,目前建立的合成方法在原子经济性和位点选择性方面大都不够理想,近期发展的过渡金属催化芳烃C-H键活化的策略也只能实现导向基团邻位C-Si键的构建。与此同时,高效、高位点选择性反应的开发受到了研究人员越来越多的关注。因此,开发芳烃间位高位点选择性的C-H键硅烷化反应是一项重要且具有挑战性的课题。本项目拟探究钌催化芳烃导向基团间位高位点选择性的C-H/Si-H交叉脱氢偶联反应,发展间位C-H键活化构建C-Si键的新途径。通过研究反应过程中可能涉及的活性环钌中间体和硅自由基物种,揭示反应机理,建立合理的催化循环。此外,间位硅烷化芳烃的转化反应将为芳烃间位C-H键官能团化反应的发展提供重要途径。
英文摘要
Arylsilane derivatives possess important applications in materials, medicine, and synthetic chemistry. Therefore, the efficient construction of such compounds has always been one of the hot research topics in synthetic organic chemistry. However, the currently established synthetic methods are mostly unsatisfactory in terms of atom economy and site selectivity. The recently developed transition metal-catalyzed C-H bond activation strategy for aromatic hydrocarbons can only achieve the construction of the ortho-position C-Si bond of the guiding groups. At the same time, the development of efficient and highly site-selective reactions has attracted more and more attention from researchers. Therefore, it is an important and challenging subject to develop silanization reactions of the meta C-H bonds of aromatic hydrocarbons with high site selectivity. This project intends to explore the ruthenium-catalyzed C-H/Si-H cross dehydrogenation coupling reactions at the meta position of the guiding groups of aromatic hydrocarbons with high site selectivity, and develop a new way to activate the meta-C-H bond to construct C-Si bonds. By studying the active ring ruthenium intermediates and silicon radical species that may be involved in the reaction process, the reaction mechanism will be revealed and a reasonable catalytic cycle will be established. In addition, the conversion reactions of meta-silanized aromatic hydrocarbons will provide an important way for the development of meta-C-H bond functionalization reactions of aromatic hydrocarbons.
过渡金属催化的C-H键活化反应相较于传统预官能化的策略具有明显的步骤和原子经济性,位点选择性的C-H键官能团化为有机分子的精准构建提供了强有力的支撑。同时,基于硅原子的特性,有机硅化合物在生物医药、材料化学和有机催化配体化学领域表现出广泛而优秀的性能。因此,研究过渡金属催化的位点选择性C-H键官能团化反应及有机硅活性化合物的构建是非常有意义的。.本项目以钌催化芳烃间位高位点选择性的C-H/Si-H脱氢偶联反应研究及应用为研究主线,对过渡金属催化的位点选择性C-H键活化和自由基历程下碳-杂键的构建展开研究。研究内容主要包括:i)建立了一系列钌及其它过渡金属催化的位点选择性C-H键活化反应,构建出多种官能团化的有机化合物;ii)探索了氧化剂或光催化条件下自由基物种的生成及其偶联环化反应,实现了不同类型碳-杂键的构建;iii)将硅自由基物种的生成与金属螯合辅助的转化反应相结合,发展了炔烃反式选择性1,2-硅胺双官能化反应,实现了C(sp2)-Si键构建。在建立以上反应体系的同时,也进行了多维度的反应细节探索,并基于这些研究提出了可能的反应机理。此外,新建合成方法的普适性研究建立了较大容量的化合物分子库,部分官能化产物的性能及官能团转化反应也被研究,该部分研究内容探索了合成方法的工业化潜质。目前,已部分实现了项目的研究目标,项目的发展促进了过渡金属催化C-H键官能团化的发展和有机硅性能分子的开发与应用。
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