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Pd/NHC催化o-碳硼烷B(3,6)-H键的选择性官能化及反应机理研究

批准号:
22071201
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
曹克
依托单位:
学科分类:
新反应与新试剂
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹克

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
具有正二十面体结构和三维芳香性的o-碳硼烷以其独特的光电、生化特性,在材料科学、配位化学以及药物化学等领域具有重要的应用前景。由于o-碳硼烷含有10个不完全等价的B-H键,且相互之间反应活性差异甚微,使得其选择性官能化成为了一个非常有挑战性的课题。基于o-碳硼烷与芳香烃在反应特性上的相似性,本课题根据o-碳硼烷的结构特点和电子特性,以富电子的过渡金属催化剂活化缺电子的B(3,6)-H键为切入点,拟利用NHC的强σ-供电子能力和金属键合能力,以咪唑盐作为NHC前体与Pd(OAc)2原位形成的Pd-NHC催化B-H键的活化策略实现o-碳硼烷B(3,6)-H的选择性活化,探索C-B键和硼-杂原子键选择性构建的方法;揭示B(3,6)-H键选择性活化的反应机理和普遍规律。对于丰富硼官能化o-碳硼烷衍生物的合成方法、促进o-碳硼烷在相关学科领域的应用具有重要意义。
英文摘要
In recent years, o-carborane, featured with icosahedron and three-dimensional aromaticity, has received much attention due to its unique photoelectric and biochemistry characteristic, and has important potential application in materials science, coordination chemistry and pharmaceutical chemistry etc.. Due to the 10 B-H bonds of o-carborane are not fully equal and only have slightly difference in reactivity, thus led the selective functionalization of B-H bond to be a challenge subject. Based on the similar reactivity of o-carborane with arenes and the structure characteristic of o-carborane, we envisioned to utilize the electron-rich transition metal catalyst to activate the electron-deficient B(3,6)-H bonds. With this idea in mind, by employing the strong σ-donating ability and bonding capability of N-heterocyclic carbene, we intend to utilize the in situ formed Pd-NHC to exploring the selective activation of B(3,6)-H bonds and methodologies for construction of carbon-boron and boron-heteroatom bonds. Through our effects, we would disclose the mechanism and general rules for activation of B(3,6)-H bonds. It has important meaning in enriching the synthetic methods of boron functionalized o-carborane derivatives and promoting their application in related disciplines.
具有二十面体结构和三维芳香性的碳硼烷以其独特的光电、生化特性,在材料化学、配位化学以及药物化学等领域具有重要的应用前景。由于o-碳硼烷含有10个不完全等价的B-H键,且反应活性差异甚微,因此,如何实现B-H键的选择性官能化成为了制约碳硼烷衍生物在相关学科领域应用的瓶颈。. 本课题以富电子的过渡金属催化剂活化缺电子的B(3,6)-H键为切入点,拟利用Pd-NHC催化B-H键的活化策略实现o-碳硼烷B(3,6)-H的选择性活化,探索C-B键和硼-杂原子键选择性构建的方法;揭示B(3,6)-H键选择性活化的反应机理和普遍规律,为B-H键的选择性官能化和碳硼烷衍生物的多样化合成提供理论指导和方法学依据。.经过四年的研究工作,利用B-H活化策略先后实现了B(3,6)-H与炔烃的选择性硼氢化加成、与芳基硼酸的选择性氧化偶联及其与芳基C-H键的选择性氧化脱氢偶联;碳硼烷并吲哚啉、碳硼烷并异喹啉、碳硼烷取代的氧杂环丁烷及C-烯基碳硼烷衍生物的合成;针对碳硼烷衍生物在惯性约束聚变靶领域的重要应用价值,发展了高分子量碳硼烷-苯乙烯聚合物的聚合方法。通过反应机理的研究,初步揭示了B(3,6)-H键的反应特性及活化机理。围绕本课题的研究工作,在Chemical Communications, Inorganic Chemistry等期刊发表研究论文11篇,应邀撰写综述1篇,应邀参编英文专著1章,申请国家发明专利3件。. 总之,通过本课题的开展,在B-H键的选择性活化/官能化方面取得了一系列重要进展,为进一步开展o-碳硼烷的选择性官能化及o-碳硼烷衍生物的原子经济性、多样化合成提供了理论指导和方法学依据,为促进o-碳硼烷衍生物在相关学科领域的应用奠定了坚实的技术基础。
基于钯催化亲电硼氢键活化的o-碳硼烷区域选择性单芳基化研究
  • 批准号:
    21602182
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    曹克
  • 依托单位:
国内基金
海外基金