受阻路易斯酸碱对的新型反应性探索

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受阻路易斯酸碱对(frustrated Lewis pairs,简写为FLPs)化学由于其独特的化学性质吸引了国内外许多学者的关注。在过去的十多年间,FLPs的发现为主族元素化学在催化氢化,小分子活化和有机合成领域提供了全新的反应设计思路。在本论文的探索过程中,我们发现了一些有别于经典FLPs的新型反应模式,这为传统的有机化学教科书补充了新鲜的血液。本论文主要是通过两类FLPs活化一系列化学键(单键/三键)得到了许多结构新颖的化合物,具体内容概括如下:第一章为绪论,简述了FLPs的发现及反应机理,重点介绍了近几年发展的受阻自由基酸碱对(FRPs)的类型及应用,将FRPs参与的反应进行分类,总结了其与众不同的反应性。此外,本章还介绍了FLPs活化炔烃的两种主要的反应方式,即加成反应和去质子化反应。第二章主要研究了新型FRPs对不同类型化学键的活化。合成的三例FRPs首次以单电子转移(SET)的方式实现了B-H键的均裂,同时生成了一个全新的氧桥连的偕N/B FLPs,并研究了其与水和甲醇等小分子的反应。此外,FRPs也能活化O-H键,通过单电子还原的方式还原水释放氢气。第三章重点研究了FLPs接力活化碳碳三键和碳-氢键构筑环状化合物的反应。通过改变底物上连接的炔烃种类(端炔/内炔),FLPs能够可控地诱导碳碳三键发生偶联反应,生成吲哚并七/八元环的产物,且该反应具有较高的专一性和较好的底物普适性。七/八元中环类化合物由于跨环张力的原因不如五/六元碳环稳定,这一类反应的发现为合成化学里中环化合物的构筑提供了新的思路。本章还对该反应机理进行了深入的研究,分离并应用单晶表征了关键中间体。后续实验发现,通过类Zweifel烯基化反应可以脱去七元环产物分子里的含硼基团在无金属催化的条件下构筑碳碳键,这极大地拓展了这一反应的应用范围。第四章主要总结了本论文两部分研究内容的创新点,同时提出了对后续工作的展望。
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