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研究生: 唐志孟
Tang, Jhih-Meng
論文名稱: 有機金屬釕、金應用於烯炔類分子環化反應及探討金金屬催化氧原子轉移反應機構之研究
Gold- and Ruthenium-Catalyzed Cycloisomerization of Enynes and Mechanism Studies on Gold-Catalyzed Cyclization of Oxygen Transfer
指導教授: 劉瑞雄
Liu, Rai-Shung
口試委員:
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2009
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 439
中文關鍵詞: 催化反應環化反應氧原子轉移
外文關鍵詞: Ruthenium, Gold, Catalyzed reaction, Cycloisomerization, Oxygen Transfer
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  • 本論文分成四部份,前兩章主要是利用過渡金屬金催化不飽和烯炔類分子進行環化反應的研究。第三章探討過渡金屬金催化烯二炔醇與烯二炔醚環化反應機構之研究。第四章則是探討二烯炔分子在過渡金屬金與釕的催化下進行不同的反應機構之研究。
    第一部份是利用AuCl3活化6號位置取代的環化4,6-雙烯-1-炔-3-醇,得到環戊烯醛的產物。透過同位素實驗,證實環化4,6-雙烯-1-炔-3-醇,在催化反應中,先透過6-endo-dig的合環模式,產生六員環的allyl碳陽離子,接著進行1,2-烷基位移的pinacol重排,產生具有環戊烯醛核心的產物。我們利用具有在醇基上具有旋光中心的4,6-雙烯-1-炔-3-醇進行AuCl3的催化環化反應,其旋光特性依然會保留在產物□。
    第二部份我們使用AuCl(PPh3)/AgOTf進行芳香類的1,6-雙炔-3-酮水合加成催化環化反應,可以得到高產率的4-酮-1-萘酚產物。將添加的水用醇取代,同樣能進行催化環化反應,生成4-酮-1-萘醚。催化反應也可以應用在非環狀1,6-雙炔-3-酮的水合加成催化環化反應,得到3-酮-環戊烯酮的高度取代基的產物。透過氧同位素標定反應的研究,可以推導出合理的反應機構。水合催化環化的反應,是透過炔基的參與使反應物上酮基的氧進行轉移,生成烯醇中間體而得到產物。
    第三部份透過氧同位素標定反應的實驗,我們可以更合理的推測二炔醇與二炔醚在金金屬的催化反應的反應機構。二炔醇與二炔醚在金金屬催化反應中,都經過π-炔基的作用下,使氧原子轉移。兩個反應主要的差別在於,二炔醚在反應中,甲氧基會再遷移至原炔基,產生二烯醚的中間體。二炔醇在金金屬催化反應中,藉由三氟醋酸的幫忙下,進行氧原子的轉移。
    第四部份在6,6-雙取代的3,5-雙烯-1-炔分子在釕金屬與金金屬的催化下,產生兩種不同的苯環化產物。在釕金屬催化劑TpRuPPh3(CH3CN)2PF6下,六員環的6-取代基-6-甲基-3,5-雙烯-1-炔類化合物的環化反應中,可以得到鄰位具有甲基的取代基苯化合物。反應機構是釕金屬與末端炔形成釕金屬亞乙烯基錯合物,接著6π合環反應與1,2-烷基位移。在金金屬AuCl3的催化下,6-取代基-6-甲基-3,5-雙烯-1-炔都可以得到高產率的間位具有甲基的取代基苯的產物。反應機構牽涉到1,7-氫轉移,接著6π合環反應。


    中文摘要 I 英文摘要 IV 發表著作 VI 目 錄 VII 圖 目 錄 XIII 附表目錄 XVIII 附錄目錄 XIX 縮寫對照表 XXXII 藥品中英文對照表 XXXIV 第一章 金金屬催化逆-4,6-二烯-1-炔-3-醇化合物的Pinacol重排環化反應 第一節 緒 論 1 第二節 文獻回顧 2 2-1 前言 2 2-2 金屬對於1,6-烯炔類分子環化反應 2 2-3 金屬對於1,5-烯炔類分子環化反應 6 2-4 金屬對於3,5-雙烯-1-炔類分子環化反應 6 第三節 結果與討論 9 3-1 金金屬催化4,6-雙烯-1-炔-3-醇反應的構思 9 3-2 反應條件的最佳化 12 3-3 官能基容忍度測試的結果 14 3-4 實驗室同仁相關的工作 16 3-5 同位素標定的實驗 17 3-6 AuCl3環化4,6-雙烯-1-炔-3-醇的反應機構 18 第四節 結 論 21 第五節 實驗部分 22 5-1 實驗的一般操作 22 5-2 基質合成 24 5-3 金金屬催化4,6-雙烯-1-炔-3-醇的環化反應 29 5-4 光譜資料 29 第六節 參考文獻 41 第二章 金金屬催化1,5-與1,6-雙炔-3-酮的水合環化反應 第一節 緒 論 45 第二節 文獻回顧 46 2-1 前 言 46 2-2 原子轉移的自由基環化加成反應 47 2-3 金屬調控鹵素原子轉移的環化加成反應 49 2-4 金屬對於原子轉移的催化反應 50 第三節 結果與討論 52 3-1 研究動機 52 3-2 反應最佳化 55 3-3 1,6-雙炔-3-酮官能基容忍度的測試 57 3-4 1,6-雙炔-3-酮的醇加成催化環化反應 59 3-5 1,5-雙炔-3-酮的水合加成催化環化反應 60 3-6 水合加成催化環化反應的同位素測試 62 3-7 推測的反應機構 64 第四節 結 論 67 第五節 實驗部份 68 5-1 實驗的一般操作 68 5-2 基質合成 70 5-3 催化環化1,6-雙炔-3-酮的實驗步驟 73 5-4 光譜資料 74 第六節 參考文獻 110 第三章 雙炔醇與雙炔醚反應機構的探討 第一節 緒 論 114 第二節 文獻回顧 115 2-1 前言 115 2-2 有關烯炔類分子的重排反應 115 2-3 有關丙炔基酯的轉移反應 117 2-4 有關炔醚分子的金金屬催化反應 119 第三節 結果與討論 120 3-1 反應的構思 120 3-2 二炔醇的同位素標定實驗 123 3-3 金金屬催化二炔醇的反應機構 126 3-4 二炔醇的同位素標定實驗 127 3-5 金金屬催化二炔醚的反應機構 131 第四節 結 論 132 第五節 實驗部份 133 5-1 實驗的一般操作 133 5-2 基質合成 135 5-3 催化1,6-雙炔-3-醇(III-1)的氧同位素標定實驗步驟 139 第六節 參考文獻 140 第四章 金屬催化6,6-雙取代3,5-雙烯-1-炔類化合物的環化 反應 第一節 緒 論 143 第二節 文獻回顧 144 2-1 前言 144 2-2 3,5-雙烯-1-炔類分子之熱環化反應 144 2-3 金屬催化3,5-雙烯-1-炔類分子之環化反應 146 第三節 結果與討論 149 3-1 反應的構思 150 3-2 釕金屬催化6-取代基-6-甲基-3,5-雙烯-1-炔的環化反應 153 3-3 實驗室其他同仁的實驗成果 158 3-4 反應機構的探討 160 第四節 結 論 163 第五節 實驗部份 164 5-1 基質合成 164 5-2 催化反應的實驗操作方法 166 5-3 光譜資料 167 第六節 參考文獻 190

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    16. 化合物I-32的X-光繞射資料可參照已發表之論文。Tang, J.-H.; Bhunia, S.; Sohel, S. Md. A.; Lin, M, -Y., Liao, H. -Y.; Datta, S., Das, A.; Liu, R. –S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15677.
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    19. For metal-catalyzed cycloisomerization of enynes involving Pinacol rearrangement, see: (a) Kirsch, S. F.; Binder, J. T.; Crone, B.; Duschek, A.; Haug, T. T.; Liébert, C.; Menz, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 2310. (b) Huang, X.; Zhang, L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6398.

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