三齿吡咯后过渡金属配合物的合成及在氢胺化反应的应用

利用氢胺化反应构造C-N键因其100%的原子利用率，充分体现了对资源的有效利用和对环境的保护，而受到广泛的关注。吡咯配体具有独特的配位性能（即强的sigma给电子和弱的pai给电子特性），这些特性又可以进一步体现在其金属配合物上。本课题根据不同吡咯配体的特殊电子、结构和反应特性，设计和合成系列后过渡金属（第9-11族金属，如铑，铱，镍，钯，铂，铜，金等）的三齿吡咯配合物；研究它们在氢胺化反应的催化性能，探索可能的催化机理，建立结构和催化性能的关系，解释化合物的反应性差异；进一步设计合成新型配体及相应的过渡金属配合物。在研究结构与性能的过程中，希望发现新型高效、稳定的氢胺化反应的催化剂。

含氮的有机化合物广泛存在于各类天然产物和药物中间体中。近年来，利用金属有机化合物催化构造C-N键的研究一直是热门的研究领域。其中，利用氢胺化反应来构造C-N键更为引人注目。氢胺化反应是新近发展的、经济有效的合成方法，即直接将胺加成到烯烃或炔烃的不饱和双键或三键上，从而形成C-N键的合成方法。在此反应中不生成任何副产物，因此反应的原子利用效率是100%，充分体现了对资源的有效利用和对环境的保护，因此受到广泛的关注和重视。.本课题在三年的研究过程中，通过合成结构不同、电子效应不同和空间效应不同的各种吡咯、NHC新型配体，以及其相应的后过渡金属化合物（Cu, Ag, Pd, Ni, Ru等）；并对配体和金属化合物的结构进行表征，研究了他们在氢胺化反应的催化活性，发现了几种可以较好催化氢胺化反应的催化剂，新发展的催化剂在空气中非常稳定，并且氢胺化反应不需要在惰性气体中进行，从而解决了目前存在的前过渡金属化合物对水和空气敏感，在实际应用中受到限制的问题。在研究过程中，我们还解决了均相催化反应普遍存在的难题，即均相催化剂很难甚至不可能分离和再利用的问题，实现了均相催化反应的催化剂的回收和再利用。本项目中设计合成的新型氢胺反应催化剂可以至少循环5次。进一步拓展一些后过渡金属化合物应用，利用所合成的金属化合物催化碳-碳，碳-硫，碳-氮键偶合反应，C-F活化反应，单、双-Heck选择性反应，Sonogashira偶联反应和Sonogashira/arylation串联反应，酮的-芳基化反应，二氧化碳参与的有机反应，Fisher吲哚化合物的合成以及杂环化合物的合成等，完满地完成了本项基金的研究工作。