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研究生: 丁俊銘
論文名稱: 有機金屬金,鉑催化炔類分子環化及丙二烯分子異構化之研究
Gold and Platinum-Catalyzed Alkyne Cyclizations and Isomerization of allenes
指導教授: 劉瑞雄
Liu, Rai-Shung
口試委員: 孫仲銘
Sun, Chung-Ming
葉名倉
Yeh, Ming-Chang
廖欣怡
Liao, Hsin-Yi
彭之皓
Peng, Chi-How
陳貴通
Tan, Kui-Thong
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: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 英文
論文頁數: 461
中文關鍵詞: 金催化環化反應丙二烯異構化鉑催化
外文關鍵詞: Gold-Cataylzed, Cyclization, Isomerization of allene, Platinum-Cataylzed
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  • 本篇論文分為三個章節,共四個部份。主要是利用過渡金屬金和鉑催化炔丙基雙醇、炔丙基醚醇、炔丙基醚酮的環化反應和丙二烯分子的異構化及環化反應。

    第一章節中分成二個部份,第一部份是使用金金屬三氯化金 (AuCl3) 為催化劑在二氯甲烷為溶劑下催化具有炔丙基雙醇結構的分子可以得到雙氧雜環的結構。

    第二部份是將炔丙基雙醇分子改變為炔丙基醚醇,以二氯化鉑 (PtCl2) 為催化劑在二氯甲烷為溶劑下催化具有丙炔基醚醇結構的分子得到環化的產物,此反應是丙烯基或是芐基經由SE2’的路徑得到雙氧雜環結構的產物。如果在炔丙基 (propagyl) 位置上為三級醇時,在相同的催化條件下一樣是經由丙烯基或是芐基經由SN2’的路徑,不過得到的是單環的結構,並非雙氧雜環的結構。

    第二章是使用金金屬催化劑AuClP(tBu)2(o-biphenyl) 及銀錯合物AgNTf2在二氯甲烷為反應溶劑將具有炔丙基醚酮結構的分子行環閉合複分解的環化反應得到多取代1H-茚的產物。我們推測此反應會形成氧環丁烯的中間體再經由開環的過程得到產物。

    第三章使用三氯化金 (AuCl3) 為催化劑,在二氯甲烷為溶劑下,將具有丙二烯結構的分子轉換成其異構化的1,3-雙烯產物,除此之外我們還將1,3-雙烯的產物與缺電子親雙烯體行狄爾斯-阿爾德反應,增加此反應的應用性。



    Transition metal catalyzed cycloisomerization, carboalkoxylations and rearrangement reactions of appropriately functionalized organic molecules are described in this dissertation. The thesis is divided in to three sections and total four parts for better understanding.

    Chapter I

    The first chapter is divided into two parts, the first part consist of gold catalyzed carboalkoxylations of 5-alkoxypent-1-yn-3-ol derivatives I-1a in DCM as a solvent to produce 2,6-dioxabicyclo[3.1.0]hexanes I-2a

    The second part describes two distinct Pt-catalyzed carboalkoxylations of alkynes. The cycloisomerization of 5-alkoxypent-1-yn-3-ol derivatives I-3 produces 2,6-dioxabicyclo[3.1.0]hexanes I-4; the mechanism is postulated to involve a hydroxyl-triggered [3.3]-sigmatropic allyl rearrangement. As the same catalysis is extensible to their tertiary alcohol analogues I-5a, distinct dihydrofuranyl alcohols I-6a were obtained through a [3.3]-allyl rearrangement that is not assisted by the hydroxyl group.

    Chapter II

    The second chapter deals with a gold catalyzed ring closure metathesis of 1-(2-(1-(allyloxy)hept-2-yn-1-yl)phenyl)ethanone derivatives II-1a in the methylene chloride as the reaction solvent to form 1-(1-methyl-1-(vinyloxy)-1H-inden-2-yl)pentan-1-ones II-2a. We postulate that this reaction is the formation of oxygen cyclobutene intermediate product through the open-loop process.

    Chapter III

    The last chapter discusses a gold-catalyzed isomerization of unactivated allenes into 1,3-dienes with nitrosobenzene as an additive. This reaction proceeded almost exclusively at room temperature for highly substituted allenes. The utility of this reaction is manifested by the development of one-pot [4+2]-cycloaddition of allenes and reactive alkenes.


    謝誌 I 中文摘要 II 英文摘要 V 發表著作 VIII 實驗藥品之中英文對照表 IX 目錄 XII 圖目錄 XVI 表目錄 XIX 附圖目錄 XX 第一章 1 金催化炔丙基雙醇及與鉑金屬催化炔丙基醚醇的環化反應 1 第一節 前言 1 第二節 第一部份文獻回顧 2 2.1 鈀金屬催化3-炔基-1-醇及3炔基-1-胺分子行分子內環化反應 2 2.2 銠金屬催化丁基-4-炔基-1醇分子行分子內環化反應 2 2.3 鑭系金屬錯合物催化4-炔基-1-醇及5-炔基-1-醇的分子內環化反應 4 2.4 銠或銥金屬錯合物催化具有雙醇-炔的分子內環化反應 4 第三節 第一部份結果與討論 6 3.1 實驗動機與構思 6 3.2 反應條件的最佳化 6 3.3 官能基容忍度測試 8 3.4 反應機構的探討 9 第四節 第一部份的結論 9 第五節 第一部份的實驗部份 10 5.1實驗的一般操作 10 5.2 基質合成 12 (一) 基質I-1a的合成 12 (二) 基質I-1b的合成 15 (三) 基質I-1c的合成 16 (四) 基質I-1h的合成方法 19 5.3 金金屬催化炔丙基雙醇的實驗方法 22 5.4光譜資料 22 第六節 參考文獻 30 第七節 第二部分文獻回顧 31 7.1 鉑金屬催化炔基丙稀基醚經由丙稀基轉移的環化反應 31 7.2 鉑金屬催化炔基芐基醚經由芐基轉移的環化反應 32 7.3 鉑金屬催化炔基甲氧基甲基醚經由甲氧基甲基轉移的環化反應 33 7.4 鉑金屬催化鄰-炔基-胺基分子經由羰基轉移的環化反應 34 7.5 金催化鄰-炔基苯基硫分子經由烷氧基轉移的環化反應 35 第八節 第二部份的結果與討論 36 8.1 實驗動機與構思 36 8.2 反應條件的最佳化 36 8.3 官能基容忍度測試 38 8.4 氘元素標記實驗 42 8.5 反應機構的探討 42 第九節 第二部份的結論 44 第十節 第二部份的實驗部份 45 10.1 基質合成 45 (一) 基質I-3a的合成 45 (二) 基質I-3b的合成 47 (三) 基質I-3c的合成 48 (四) 基質I-3d的合成 48 (五) 基質I-5b的合成 49 10.2鉑金屬催化炔丙基醚醇的實驗方法 50 10.3光譜資料 50 第十一節 第二部份參考文獻 78 第二章 79 金金屬催化炔丙基醚酮的複分解反應 79 第一節 前言 79 第二節 文獻回顧 80 2.1利用酸使具有炔-酮結構分子做分子內複分解環化反應 80 2.2 利用路易士酸使炔,醛分子行分子間複分解反應 81 2.3銀或路易士酸催化具有炔-醛分子結構行環閉合複分解反應 82 2.4金催化分子內炔-酮經環閉合複分解的環化反應 84 第三節 結果與討論 84 3.1實驗動機與構思 84 3.2 反應條件的最佳化 85 3.3 炔丙基醚酮的環化反應官能基容忍度測試 86 3.4 炔丙基醚酮的環化交叉結合(cross-link)反應 89 3.5 金催化炔丙基醚酮環化反應的反應機構 90 第四節 結論 92 第五節 實驗部份 92 5.1 基質合成 92 (一) 基質II-1a的合成 92 (二) 基質II-1b的合成 96 (三) 基質II-1c的合成 97 (四) 基質II-1e的合成 98 (五) 基質II-1h的合成 99 5.2金錯合物催化炔丙基醚酮環化的實驗方法 101 5.3光譜資料 102 第六節 參考文獻 117 第三章 118 金金屬催化丙二烯的異構化反應 118 第一節 前言 118 第二節 文獻回顧 119 2.1 釕金屬催化炔丙基硅醚得到1,3-雙烯的產物 119 2.2 釕金屬催化烯炔行分子間加成及環化反應 120 2.3 銠與鈀金屬催化分子內炔得到異構化的1,3-雙烯產物 121 2.4 丙二烯分子經由鋁金屬的作用下得到1,3-雙烯的產物 122 2.5 酸催化具有丙二烯結構分子得到1,3-雙烯的產物 123 2.6 銠金屬催化具有丙二烯結構分子得到1,3-雙烯的產物 124 第三節 結果與討論 125 3.1實驗動機與構思 125 3.2 反應條件的最佳化 126 3.3 金催化丙二烯分子結構異構化的反應機構 128 3.4 具有丙二烯分子結構異構化反應官能基容忍度測試 128 3.5氘元素標記實驗 131 3.6 1,3-雙烯產物和缺電子親雙烯體行狄爾斯-阿爾德反應 132 第四節 結論 134 第五節 實驗部份 134 5.1 基質合成 135 (一) 基質III-1a的合成 135 (二) 基質III-1e的合成 136 (三) 基質III-1f的合成 138 (四) 基質III-1h的合成 139 (五) 基質III-3a的合成 141 5.2 金催化具有丙二烯分子結構的異構化反應 142 5.3 光譜資料 143 第六節 參考文獻 176

    Distinct Chemoselectivities in the Platinum-catalyzed 1,2-Carboalkoxylations of 5-Alkoxypent-1-yn-3-ol Derivatives” Chun-Ming Ting, Chiou-Dong Wang, Rupsha Chaudhuri, and Rai-Shung Liu. Org. Lett. 2011, 13, 1702

    2. “Gold-Catalyzed Isomerization of Unactivated Allenes to 1,3-Dienes under Ambient Conditions” Chun-Ming Ting, Yi-Ling Hsu and Rai-Shung Liu. Chem. Commun., 2012, 2012,48, 6577-6579

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