纳米钯催化苄基氯代物与烯丙基硼酸频哪醇酯的羧化Suzuki偶联反应（英文）

CO_2是廉价的Cl源,同时具有无毒、储量丰富的优点,符合绿色化学发展要求.利用CO_2构筑新的C-C键是化学固定CO_2的重要方法.β,γ-不饱和酯类结构单元是许多生物活性分子的重要组成部分,经由双π-烯丙基钯中间体与CO_2反应,合成新的β,γ-不饱和酯类化合物,具有重要意义.CO_2与有机硼化合物的羧化反应己有报道,有机硼化合物具有低毒、对水不敏感等优点.但是己报道的羧化Suzuki偶联反应存在诸多缺点:(1)需要使用含膦或者氮杂环卡宾配体的催化剂,而这些催化剂的制备过程使前期实验步骤变得冗长,同时反应液的酸化后处理过程也会造成环境污染;(2)有机硼试剂的官能团兼容范围窄,限制了底物范围的拓展.本课题组以原位生成的纳米钯粒子为催化剂,在CO_2存在的温和条件下,高效实现了苄氯与烯丙基硼酸频哪醇酯的羧化Suzuki偶联反应.反应过程中无其它配体加入,反应结束后不需要酸化或酯化的后处理过程.该反应将具有广泛的官能团兼容性.本文以TBAB稳定的纳米钯粒子为催化剂,在温和条件下,实现了氯甲基芳香化合物、烯丙基硼酸频哪醇酯和CO_2的三组分羧化Suzuki偶联反应.最佳反应条件为:Pd(acac)_2(5mol%)、TBAB(0.7mmol,1.4 equiv.)、KF(1mmol,2.0 equiv.)、苄基卤代物(0.5 mmol)、烯丙基硼酸频哪醇酯(0.6 mmol,1.2 equiv.)、CO_2(2.0 MPa)、溶剂THF(5 mL),50℃反应24h.在最佳反应条件下,苯环、萘环以及杂芳环的氯甲基化合物均可发生该羧化反应.苯环上取代基的位置对产物的收率有影响.当使用1-溴甲基萘作为底物时反应也能够发生,收率与1-氯甲基萘作为底物时的收率相当.与已报道有机硼试剂的羧化反应相比,该反应体系无需加入配体,原位生成了纳米钯粒子,避免了催化剂或者配体的复杂制备过程.该反应中,氟离子的存在是必要的,对烯丙基硼酸频哪醇酯具有活化作用.

非负载纳米多孔钯催化喹啉及其衍生物的化学选择性氢化反应:H_2分子异裂（英文）

纳米多孔金属是近十年发展起来的一类具有三维通孔结构的新型功能材料,其由纳米尺度的细孔和韧带构成,具有极大的比表面积;它还是一种无毒无载体的宏观材料,并且易制备、易回收和重复利用,因此作为高效的非均相催化剂已逐渐引起人们的重视.1,2,3,4-四氢喹啉是许多医药、农药、染料和天然产物的重要骨架.通过喹啉及其衍生物的选择性加氢反应制备1,2,3,4-四氢喹啉,具有原子利用率高和原料易得等优点.在过去,已经开发了许多类型的均相和非均相催化体系,并成功地用于催化喹啉及其衍生物的选择性加氢反应.尽管非均相催化体系具有诸多优点,但仍存在H_2压力(10–50 atm)和反应温度(60–150℃)相对较高的缺点.因此,开发更加温和条件下的喹啉及其衍生物的选择性加氢反应具有重要意义.此外,在喹啉及其衍生物的加氢反应过程中,H_2分子在非均相催化剂表面的裂解模式,即均裂还是异裂尚不清楚.因此,本文采用新型非均相催化剂纳米多孔钯,研究了喹啉及其衍生物的选择性加氢反应,在相对较低的H_2压力(2–5 atm)和温度(室温–50℃)下实现了目标反应,高收率、高选择性地得到1,2,3,4-四氢喹啉化合物.在最佳反应条件下,对底物的适用范围进行了考察.结果表明,各种含喹啉结构单元的化合物均能顺利发生反应,产物收率在62%–95%.而且该反应对甲基、甲氧基、羟基、酯基、醛基、酰胺基、卤素(F,Cl和Br)等官能团具有较好的兼容性.苯环上取代基的电子效应对反应有一定的影响,吸电子基有利于目标反应的进行.反应完成后,纳米多孔钯催化剂很容易回收,且循环使用多次后,仍未见催化活性降低.扫描电镜和透射电镜结果发现,循环使用后的纳米多孔钯催化剂结构没有发生明显改变,表明其结构稳定.浸出实验结果证明,没有钯原子浸出到反应液中,表明该纳米多孔钯催化反应属于多相催化过程.喹啉的选择性氢化反应被放大到克级的规模时,目标产物的收率仅略有降低,说明该方法具有很好的实用性.通过动力学实验发现,随着反应的进行,反应速率不断加快,表明反应过程中生成的乙胺和1,2,3,4-四氢喹啉同样扮演着路易斯碱性添加剂的角色,促进了反应的进行.通过反应机理研究,揭示了H–H键在纳米多孔钯表面发生了异裂,原位形成的Pd–H物种作为弱亲核试剂,对目标反应的选择性控制起到了至关重要的作用.