水相中铵配体导向形成C-C/N键及循环催化机制的研究

Ligand-transition-metal-catalyzed coupling reactions with high efficiency and selectivity have attracted much attention. But their shortcomings such as high cost of catalyst and ligand, serious pollution and no reusability have seriously hindered the practical application of them. Therefore, the realization of recyclability and greenness of the catalytic system in the formation of C-C/N bond has been one of the important areas of modern organic chemistry. The project gets some high catalytic efficiency and selective ammonium ligands containing nitrogen and phosphorus by the design, synthesis and screening of novel ammonium molecular structure. The project explores the new features and rules of constructing the C-C/N bond in the ammonium-promoted recycled aqueous phase via the effective matches of novel ammonium ligand with reaction conditions such as the transition metal catalysts and water, so as to develop some green catalytic methods with simple, efficient, practical and recycled system. Based on experimental data, the project intends to study the reusable reaction mechanism of ammonium-ligand-promoted formation of C-C/N bond, to provide the theoretical basis for the “green industrialization” of recyclable organic reaction.

配体-过渡金属催化的偶联反应因效率高、选择性好而备受人们关注，但配体和过渡金属价格高、污染严重、催化体系不能重复利用的缺点已经严重阻碍了它们的实际运用。因此，如何在C-C/N键形成过程中实现催化体系的可循环绿色化，已经成为现代有机化学研究的重要领域之一。本项目通过对含氮、磷的铵分子结构设计、合成和筛选，获得一些催化效率高、选择性好的新型铵配体；同时将这些铵配体与过渡金属催化剂、助剂、水等反应条件进行有效地匹配，并运用于C-C/N键的形成，从中发现水相中循环构建C-C/N键所表现出的新现象、新规律，以此发展一些反应条件简单、高效、实用、催化体系可重复利用的绿色催化方法；拟以实验数据为基础，探究水相中铵配体导向形成C-C/N键反应的循环反应机制，为可循环有机反应的“绿色工业化”进程提供理论基础。

C-C/N键的形成因效率高、选择性好而备受人们关注，但配体和过渡金属价格高、污染严重、催化体系不能重复利用的缺点已经严重阻碍了它们的实际运用。因此，如何在C-C/N键形成过程中实现催化体系的绿色与可循环，已经成为现代有机催化研究的重要领域之一。本项目合成了系列铵配体，并揭示了该类配体在水相中的反应规律；本项目以水和离子液体、聚合物组成混合物为反应介质，过渡金属能够有效催化构建C-C键，并得到中等以上的偶联收率，无负载催化体系可以直接重复循环使用3-5次，并且具有良好的催化活性；在1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[BMIm][PF6]）中，无需任何助剂的条件下邻苯二胺与醛通过缩合偶联合成了1,2-取代苯并咪唑化合物，并且得到良好的产率，反应体系无需活化可以直接重复使用6次, 仍然具有较好的反应活性；同时，本项目以实验数据为基础，探究了绿色介质中形成C-C/N键反应的循环反应机制，为可循环有机反应的“绿色工业化”进程提供理论基础。 总之，本项目取得绿色、低成本的催化方法为C-C/N键的工业化提供良好的技术指导，具有一定的潜在应用价值。