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研究生: 張彧喆
Chang, Yu-Che
論文名稱: 錸金屬催化含氮雜環之碳-氫鍵烷基化及烯基化反應
Rhenium(I)-Catalyzed Direct C-H Alkylation and Alkenylation of Nitrogen Containing Heterocycles
指導教授: 鄭建鴻
Cheng, Chien-Hong
口試委員: 蔡易州
Tsai, Yi-Chou
謝仁傑
Hsieh, Jen-Chieh
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2019
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 231
中文關鍵詞: 錸金屬催化碳-氫鍵活化烷基化反應烯基化反應
外文關鍵詞: Rhenium(I)-Catalyzed, C-H activation, Alkylation, Alkenylation
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  • 碳-碳多重鍵的合成在有機化學中一直是非常重要且熱門的研究方向。近年來,過渡金屬催化碳-氫鍵活化反應的發展在該領域更為有效率且符合原子經濟(atom economy)。雖然3d與4d過渡金屬如鈷、鐵、鎳、銠、釕、鈀等已被廣泛研究,但5d過渡金屬如銥、錸等卻顯為開發。因此,本論文主要探討以錸金屬作為催化劑活化含氮雜環化合物之碳-氫鍵與烯類、炔類化合物合成烷基化(alkylation)與烯基化(alkenylation)產物。此合成方法藉由微調反應溫度與時間的情況下,便可有效合成烷基化與烯基化產物,並具有非常優異的立體選擇性。在過去未有任何過渡金屬達成此成果。另外,本研究也針對錸金屬催化碳—氫鍵活化反應之反應機構進行研究,以電噴灑游離質譜技術(ESI-MS,electrospray ionization mass spectroscopy)偵測錸金屬碳—氫鍵活化五元環中間體(rhenium metallacycle)。


    Hydroarylation of carbon-carbon multiple bonds via transition metal-catalyzed directed C¬¬-H bond activation provides the alkenylated and alkylated heterocycles with a higher atom economy. Notably, this protocol has been considered to be an important strategy to synthesize functionalized heterocycles. Hydroarylation reactions have been studied well with several 3d- and 4d-transition metals; However, the reactivity of 5d-transition metals, particularly, rhenium has been rarely discussed in this regard. Herein, we report a catalytic reactivity of Re(I) complexes for the hydroarylation reactions of bicyclic alkenes, terminal and internal alkynes via directed C-H bond activation strategy. This reaction features a very simple reaction condition, including relatively low amount of catalyst, short reaction time, broad substrates scope, and excellent selectivity. Moreover, the proposed mechanism is strongly supported by the detection of a five-membered rhenacycle intermediate by ESI-MS.

    目錄 中文摘要 i Abstract ii 目錄 iii 圖目錄 vi 表目錄 vii 式目錄 viii 名詞縮寫對照表 xii 第一章 緒論 1 1.1 前言 2 1.2 文獻回顧 4 1.2.1 過渡金屬催化碳-氫鍵烷基化反應 5 1.2.2 過渡金屬催化碳-氫鍵烯基化反應 16 1.3 參考文獻 23 第二章 錸金屬催化碳-氫鍵活化含氮雜環化合物與烯類化合物進行烷基化反應 27 2.1 緒論 28 2.1.1 文獻回顧 28 2.2 研究動機 34 2.3 實驗結果與討論 35 2.3.1 反應條件最佳化 35 2.3.2 不同取代基起始物對錸金屬催化系統之反應表現 41 2.3.3 反應機構之探討 49 2.4 結論 55 2.5 藥品資訊與實驗儀器 56 2.6 實驗步驟 59 2.7 實驗光譜數據: 65 2.8 參考文獻 84 第三章 錸金屬催化碳-氫鍵活化含氮雜環化合物與炔類化合物進行烯基化反應 85 3.1 前言 86 3.1.1 文獻回顧 86 3.2 研究動機 90 3.3 實驗結果與討論 92 3.3.1 反應條件最佳化 92 3.3.2 不同取代基起始物對錸金屬催化系統之反應表現 95 3.3.3 反應機構之探討 106 3.3.4 錸金屬催化碳‒氫鍵烯基化反應之應用 110 3.4 結論 112 3.5 藥品資訊與實驗儀器 113 3.6 實驗步驟 113 3.7 實驗光譜數據: 122 3.8 參考文獻 150 附錄一 第二章之1H及13C NMR光譜圖與X-ray晶體數據 151 附錄二 第三章之1H及13C NMR光譜圖與X-ray 晶體數據 181

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