三价铑催化的直接C-H苯甲酰氧基化反应研究

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C-O键在天然产物、药物、生物活性化合物、芳香剂和聚合物中大量存在,而如何在化合物中定点地构建C-O键是现代有机化学的一项难题。以铜、钯、钌、铁作为催化剂构建C-O键的反应已有文献报道,而Cp*Rh(Ⅲ)作为催化剂进行C-O键构建的方法还未见报道。本文在查阅文献资料的基础上,设计了一种新型的、高效的通过螯合配位作用进行C-O键的构建方法,使用三价金属铑作为催化剂,使C-H键发生苯甲酰氧基化反应,并进行了详细的研究。  以[Cp*RhCl2]2作为催化剂,进行了吡啶基团作为定位基的苯环(2-苯基吡啶苯)上邻位C-H键活化进行C-O键构建的反应条件研究。考察了催化剂用量、不同添加剂、不同反应溶剂、高碘试剂的用量、不同反应温度等对反应的影响,确定了较优化的制备一元取代产物和二元取代产物的条件。  在上述较优化条件下,采用了苯环上不同取代的2-苯基吡啶衍生物为底物,进行了反应普适性的研究,当苯环上有给电子基、吸电子基、卤素时,反应都能顺利进行,得到相应的一元或二元取代物,收率50~86%。当采用定位基团不同的2-苯基嘧啶(1n)和苯基吡唑(1o),以及结构更为复杂的生物活性化合物雌素酮的衍生物(6)为底物时,也得到了邻位C-H键活化构建C-O键的目标化合物。  我们对反应机理及反应动力学进行了初步的研究,确定了苯环上C-H键活化的位点,提出了合理的反应机理。  该研究反应条件温和,能够对底物进行可控的单、双苯甲酰氧基化反应,反应副产物较少、收率较高、对环境非常友好,是一个有效地C-H键活化构建C-O键的方法。该反应不仅适用于结构简单的小分子,也适用于结构较为复杂的分子。  该研究首次实现了利用三价铑作为催化剂进行苯环C-H键活化构建C-O键,进一步丰富和发展了金属铑作为催化剂的使用范围和应用范围,并且能够在C-O键构建之后提供新的反应位点,方便后续合成或者修饰,将在有机合成中将起到一定的作用。
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