芳香胺或铵盐碳-氮键的催化活化与转化

The investigation of transformation of arylamines through cleavage of the C-N bonds is very important to achieve functional group transformations, understand more about the properties of arylamines and extend the application scope of arylamines. This project intends to develop transition-metal-catalyzed methodology for the C-N bond activation and transformation of aromatic amines or ammonium salts. At first we will explore catalytic activation of aryltrimethylammonium salts and the following formation of C-C or C-heteroatom bonds by treatment with nucleophiles. Then we will study the catalytic activation and transformation of arylamines in the presence of a Br?nsted acid or a Lewis acid. Finally, we will try catalytic C-N bond activation and transformation of arylamines without the aid of an acid or an ortho functional group. The aim of this investigation is to achieve effective tranformation of arylamines through the C-N bond activation by developing new catalyst systems.

将芳香胺的C-N键切断并转化为新的化学键对于研究官能团化学转化、丰富芳香胺的化学，拓展芳香胺的应用范围都具有重要意义。本课题拟开展过渡金属络合物催化的芳香胺或铵盐C-N键的催化活化和转化研究。首先研究过渡金属络合物对芳基三甲基铵盐的催化活化以及与各种亲核试剂的作用，构建新的C-C键或C-杂原子键。在此基础上，我们将研究芳香胺在质子酸存在下其C-N键的催化活化和转化。也拟用Lewis酸来活化芳香胺的胺基，实现C-N键的催化断裂和转化。最后，我们将探索直接将芳香胺的C-N键催化活化，进而转化成新的化学键的方法。目标是发现有效的催化剂体系，能够高效地催化活化芳香胺或芳香铵盐的C-N键，构建新的C-C键或C-杂原子键，实现芳香胺的有效催化转化。

胺及其衍生物的C-N键切断和重组对于研究官能团化学转化以及在有机合成领域都具有重要意义。本研究实现了芳基/苄基铵盐、1-芳基三氮烯、芳香重氮盐、芳基/烯基酰胺以及烯丙基胺的C-N键的切断和转化，形成新的C-C或C-P键。芳基三甲基铵盐与有机锌试剂或有机锰试剂的偶联能够在我们合成的多种pincer镍络合物催化下完成，部分络合物显示很高的催化活性。芳基或苄基三甲基铵盐与有机铝试剂的偶联能够在Ni(dppp)Cl2的催化下实现。温和条件下的芳香重氮盐与芳基锌试剂的偶联在nBu4NI存在下由Pd(II)/PPh3催化完成。能原位形成碳负离子的底物包括烷基芳基酮和噁唑、噻唑衍生物能够在碱存在下与芳基或苄基三甲基铵盐进行镍或钯催化的C-C偶联形成 alpha-芳基酮或2-芳基/苄基噻唑或噁唑类化合物。类似的钯催化反应使芳基三氮烯与噻唑、噁唑衍生物的偶联得以实现。基于C-H活化和C-N切断的催化偶联也被研究，包括芳基吡啶与烯丙胺的钌催化偶联和烯基吡啶与芳基/烯基酰胺的铑催化偶联。我们也发现在Mg2+和Li+存在下，芳基三甲基铵盐与芳基锌试剂的偶联能够在没有过渡金属存在的条件下实现。此外，一个C-P偶联反应也通过镍催化的芳基、苄基或烯丙基三甲基铵盐与膦酸酯、苯基膦酸酯或二烃基氧化膦的反应实现。对代表性的反应进行了机理研究，为进一步理解和改进反应，实现更高效率的转化提供帮助。已经发表7篇研究论文，尚有7篇论文即将投稿或完善后投稿。