非贵金属铝均相催化有机反应的研究

Homogeneous catalysis with transition metals is widely used in organic synthesis, while the using of main-group-metal containing compounds in this field was rarely reported. Aluminum is the most abundant metal element in the earth's crust, which is only inferior to oxygen and silicon, and it is nontoxic and environmentally friendly. Exploring the application of organoaluminum in the homogeneous catalysis of organic synthesis is a major challenge for the progress both of the main-group chemistry and the organic chemistry.. In recent research, the low valent main group metal hydrides(LGeH and LSnH) show highly catalytic activity in catalyzing the hydroboration of aldehydes and ketones. Our group has made an important breakthrough in the hydroboration and cyanation of aldehyde/ketone catalyzed by aluminum(III) hydride. On these considerations, in this project, a series of aluminum hydrides with different electric and steric groups on aluminum were designed and planned to be synthesized as the catalysts; The catalysis by these compounds for the hydrosilation of aldehydes and ketones, for the hydroboration of alkyne, amine, alcohol, phenol and thiol, respectively will be studied. The mechanisms of catalysis will be investigated as well.

过渡金属均相催化在有机合成中的的应用非常广泛，而主族金属化合物在这个领域的应用确少有报导。铝在地壳中含量仅次于氧和硅，是最丰富的金属元素，无毒且环境友好。探索有机铝在有机合成均相催化中的应用是主族化学和有机化学发展的重大挑战。. 最近的研究表明低价主族金属氢化物(二价锗氢，锡氢)对于醛、酮的硼氢化反应有非常高的催化活性。而申请人课题组最近用三价铝氢化合物催化醛、酮的硼氢化和氰化反应取得了重要的突破。在上述前提下，本项目拟设计合成一系列具有不同电子及体积效应基团修饰的铝氢化合物，研究其均相催化醛、酮的硅氢化反应以及炔、胺、醇、酚、硫醇的硼氢化反应，并进行反应机理研究。

过渡金属均相催化在有机合成中的应用非常广泛，而主族金属有机化合物在这个领域的应用鲜有报导。铝在地壳中含量仅次于氧和硅，是最丰富的金属元素，无毒且环境友好。有机铝在有机合成均相催化中的应用是主族化学和有机化学的研究难点之一。硼氢化反应在现代金属有机化学和农用化学品的生产中得到广泛应用，在现代工业化学和学术研究中具有重要地位。因此，合成新型的铝氢化物并将其应用于醛、酮、烯烃、炔烃、腈、异睛等不饱和碳氮、碳氧键的硼氢化反应中有着重要的意义。.在本课题实施过程中，合成了结构不同、电子效应不同和空间效应不同的各种新型配体，以及相应的二十多个多个有机铝氢化合物；对它们行了表征，并研究了他们催化醛酮、烯烃、炔烃、碳二亚胺、腈、异睛等含不饱键的有机小分子的硼氢化反应的催化活性。我们发现铝氢化合物在温和的条件下可以很好地催化硼氢化反应的进行；通过进行化学计量反应研究，进一步探索和验证了铝氢化合物催化硼氢化的反应机理。本项目中催化硼氢化反应的铝氢化合物易制备，效率高，条件温和，环境友好；同时发展了新的硼氢化反应的催化剂，有机锂和氢化钠等碱金属有机化合物对于腈的硼氢化反应同样显示了良好的催化性能，研究了了小分子有机碱金属催化硼氢化反应的机理。在国际主流学术刊物上已发表十九篇学术论文（均为第一标注基金），各项研究目标均已完成。