N_杂环卡宾_CO_2加合物的合成及其应用
一种氮杂环卡宾铂络合物催化剂及其制备与应用
一种氮杂环卡宾铂络合物催化剂及其制备与应用一种氮杂环卡宾铂络合物催化剂及其制备与应用氮杂环卡宾铂络合物催化剂是一种在有机合成中具有重要应用价值的化合物。
它可以作为催化剂，促进各种有机反应的进行，具有高效、高选择性和环境友好等特点。
本文将介绍氮杂环卡宾铂络合物催化剂的制备方法以及其在有机合成中的应用。
氮杂环卡宾铂络合物是指含有氮杂环卡宾配体的铂配合物。
氮杂环卡宾是一种具有氮杂环结构的碳负离子，可以与金属离子形成络合物。
其中，铂是一种常用的金属离子，可以与氮杂环卡宾形成稳定的络合物。
这种络合物具有较高的催化活性和选择性，广泛应用于有机合成领域。
制备氮杂环卡宾铂络合物催化剂的方法有多种。
一种常用的方法是将氮杂环卡宾与铂盐反应，生成络合物。
例如，可以将氮杂环卡宾与氯铂酸反应，在适当的条件下得到氮杂环卡宾铂络合物。
此外，还可以利用其他金属盐与氮杂环卡宾反应，再通过还原得到目标产物。
氮杂环卡宾铂络合物催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
首先，它可以催化碳-碳键的形成。
例如，可以将烯烃与醇反应，在氮杂环卡宾铂络合物的催化下实现烯烃和醇之间的加成反应，生成醚化合物。
此外，氮杂环卡宾铂络合物还可以催化烯烃的环化反应、烯烃的异构化反应等。
此外，氮杂环卡宾铂络合物催化剂还可以催化碳-氧、碳-氮、碳-硫等键的形成。
例如，可以将醇与醛或酮反应，在氮杂环卡宾铂络合物的催化下实现醇和醛（或酮）之间的缩合反应，生成醚化合物。
此外，氮杂环卡宾铂络合物还可以催化胺与酸酐之间的缩合反应，生成酰胺化合物。
此外，氮杂环卡宾铂络合物催化剂还可以催化不对称合成。
通过选择不同的配体和反应条件，可以实现对手性产物的高选择性催化合成。
这在药物合成和精细化学品合成中具有重要意义。
总之，氮杂环卡宾铂络合物催化剂是一种在有机合成中具有重要应用价值的化合物。
通过适当的制备方法，可以获得高效、高选择性的催化剂。
在有机合成中，它可以催化碳-碳、碳-氧、碳-氮、碳-硫等键的形成反应，并且具有不对称合成的能力。
研究含氮杂环化合物的合成及应用
研究含氮杂环化合物的合成及应用引言：含氮杂环化合物是一类具有多种生物活性的有机化合物，广泛应用于药物化学领域。
本文将讨论含氮杂环化合物的合成方法以及其在药物研究和相关领域中的应用。
一、含氮杂环化合物的合成方法1. 氢氧化合物开环反应：这种方法使用碱性条件下的氢氧化合物，如氢化钠或氢化钾，与含氮杂环化合物发生反应，从而开环生成相应的酮或醛。
该方法简单、高效，并且适用于大多数含氮杂环化合物。
2. 过渡金属催化反应：过渡金属催化反应是一种常见的合成含氮杂环化合物的方法。
常用的过渡金属催化剂包括铜、铈、钯等。
这些催化剂可以催化氨基酮、亚胺、氨基醛等底物的环化反应，生成含氮杂环化合物。
3. 合成气体反应：合成气体反应是一种重要的含氮杂环化合物合成方法。
该方法利用合成气体（CO和H2）与适当的底物反应，经过一系列催化反应生成含氮杂环化合物。
这种方法的优点是反应过程环境友好，且合成效率高。
二、含氮杂环化合物在药物研究中的应用1. 抗菌药物：含氮杂环化合物作为抗菌药物广泛应用于医学领域。
例如，喹啉类化合物被广泛用于治疗疟疾，吡嗪类化合物被用于治疗结核病。
2. 抗肿瘤药物：含氮杂环化合物还具有抗肿瘤活性。
一些嘧啶类化合物被用于治疗白血病和肺癌，咪唑类化合物则被用于治疗胃癌和乳腺癌。
3. 镇痛药物：含氮杂环化合物在镇痛药物中也发挥着重要作用。
吗啡类化合物是一类常用的镇痛药物，其含氮杂环结构是其镇痛活性的关键。
三、含氮杂环化合物在其他领域的应用1. 生物传感器：含氮杂环化合物可以用于构建生物传感器。
利用它们特有的光电性能，通过与特定生物分子的结合，测定样品中生物分子的含量。
2. 光电器件：含氮杂环化合物的光电性能使其成为制备光电器件的理想材料。
例如，它们可以用作有机发光二极管（OLED）的电子传输层。
3. 有机合成：含氮杂环化合物是有机合成的重要基石。
它们可以作为合成其他有机化合物的起始物或中间体，为合成复杂有机物提供了重要的基础。
以N_杂环卡宾为配体的金属络合物催化有机合成的反应_李林涛
Complexes of the ( NHC) Pd( PR3) I2- type with bulky N-heterocyclic carbenes ( NHC) are efficient catalysts for the Suzuki and Stille cross- coupling reactions, etc.
( Laboratory of Organometallic Chemistry , Shanghai I nstitute of Organic Chemistry , Chinese Academy of Sciences , 200032 Shanghai)
Abstract Reactions catalyzed by N- heterocyclic carbene- metal complexes, such as olefin metathesis, coupling react ion, hydrosilylation reaction, etc. were reviewed.
第1期
麻生明等: 以 N- 杂环卡宾为配体的金属络合物催化有机合 成的反应
N-杂环卡宾金属络合物的合成及其在催化反应中的应用的开题报告
N-杂环卡宾金属络合物的合成及其在催化反应中的
应用的开题报告
标题：N-杂环卡宾金属络合物的合成及其在催化反应中的应用
背景和意义：
过渡金属卡宾化合物作为一类重要的有机合成化学物质，在有机合
成中已经得到了广泛的应用。
特别是N-杂环卡宾（NHC）卡宾化合物，
因其稳定性高、反应活性好，成为有机合成中的重要骨架。
同时，通过
合成N-杂环卡宾金属络合物，可以在改善N-杂环卡宾卡宾化合物的性质的基础上，进一步扩展其在催化反应中的应用范围。
研究方法：
N-杂环卡宾金属络合物的合成方法包括直接金属化法、先合成配合
物再去配体法、化学氧化法等多种途径。
比如通过在卡宾钠的存在下，
氮环间的酰胺发生α-消除反应，进而生成N-杂环卡宾配体，进而生成N-杂环卡宾钯配合物。
催化反应研究方面，则可以从合成反应开始，开展多种有机合成反
应的研究，如不对称亲核加成反应、稠环酮的化学还原反应、阳离子性
多环芳香族化合物的化学还原等等。
同时，还可以通过结构修饰杂环卡
宾及其金属配合物，进一步探索其在不同反应中的催化性能及作用机制。
预期结果：
本研究预计通过合成N-杂环卡宾金属络合物，并将其应用于不同的
有机合成反应中，提高其反应活性和选择性，为有机合成化学领域的发
展做出新的贡献。
同时，也将拓展N-杂环卡宾卡宾化合物在催化反应中
的应用范围，探索其作用机理，并推动该领域的发展。
氮杂环卡宾锌配合物催化二氧化碳还原
氮杂环卡宾锌配合物催化二氧化碳还原下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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N-杂环卡宾的合成和应用【文献综述】
毕业论文文献综述应用化学N-杂环卡宾的合成和应用1 前言1.1 卡宾卡宾（carbene）又称碳烯，一般以R2C表示，指碳原子上只有两个键连有基团，还剩有两个未成键电子的高活性中间体。
卡宾的寿命远低于一秒，只能在低温下（77K以下）捕获，在晶格中加以分离和观察。
卡宾与碳自由基一样，属于不带正负电荷的中性活泼中间体。
卡宾只有6个价电子，含有一个电中性的二价碳原子，在这个碳原子上有两个未成键的电子。
卡宾是一种强Lewis酸，具有很强的亲电性。
1.2 N-杂环卡宾最早对N-杂环卡宾的研究起始于1960年，当时Wanzlick[1]等对噻唑-2-碳烯进行了详尽透彻的研究。
由于噻唑-2-碳烯类化合物异常的活泼性，尽管在当时Wanzlick并没有成功通过分离技术得到N-杂环卡宾，但是他们意识到咪唑环中邻位氮原子的给电子效应可以稳定2-位上的卡宾中心，这一思想为之后的N-杂环卡宾化学的发展奠定了基础。
在这之后，N-杂环卡宾引起了化学家们的广泛的研究兴趣。
在近十几年来，N-杂环卡宾的的研究得到了迅速的发展，特别是在金属成键的配位化学这一领域。
最近几年，N-杂环卡宾的金属络合物作为一种催化剂，已经在多个领域取得了广泛的应用。
N-杂环卡宾被看作是一种有机膦配体的代替品。
在某一些有机金属催化反应方面，N-杂环卡宾被当做配体已经成功取代了应用广泛的膦配体。
由于在催化方面的出色表现，N-杂环卡宾配合物的合成及其催化性质的研究受到了国内外化学家的关注。
1.2.1N-杂环卡宾的分类及其应用常见的N-杂环卡宾根据环上氮原子的数目不同或氮原子位置的不同有咪唑型卡宾，三唑型卡宾等。
N-杂环卡宾一般以单线态形式存在，卡宾碳原子采用sp2杂化形式，卡宾碳原子周围有6个电子，是一个缺电子体系，卡宾碳原子上的一对电子处在σ轨道上。
从电子共轭效应考虑，2个氮原子p轨道上的孤对电子和卡宾碳原子上的空p轨道可以发生给电子共轭效应，这样降低了卡宾碳原子的缺电子性。
N-杂环卡宾
主要内容
基于以上内容，我将从以下方面进行阐述： 1 N-杂环卡宾的结构和常见类型 2 N-杂环卡宾金属配合物的合成方法 3 N-杂环卡宾金属配合物的应用 4 应用前景
此外，这类催化剂已被用到水相的催化反应中，在材料 科学如液晶的合成上也取得了成功。随着对氮杂环卡宾配合 物在其他领域的深入研究，氮杂环卡宾不再仅仅是金属有机 化学家的宠儿，它将成为有机合成化学家手中的优良催化 剂，得到更为广泛的应用。
总的来说, N-杂环卡宾金属络合物与普遍使用的催化剂 膦配体的金属络合物相比,有良好的热稳定性, 对水和氧气 不敏感, 在催化活性和应用范围上可能会超过膦的同类 物,它们是一类有潜在应用价值的催化剂。
应用前景
氮杂环卡宾与金属的配合物是一类非常有潜在应用价值 的催化剂。其某些金属配合物可用于抑制微生物、真菌和病 毒生长，如通过施用有效量的氮杂环胺的银配合物，可以用 于抑制微生物生长，而施用有效量的氮杂环胺和放射性金属 的配合物可以用于治疗癌细胞或用于患者的一种或多种组织 的成像。
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H 手性卡宾金属络合物在不对称催化反应中作催化剂
④ 催化烯烃的复分解反应： 开环和关环反应
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⑤ 催化C—N偶联反应： 在110℃ 加热三个小时，产率很高，分别为
99%和95% 。
此外，N-杂环卡宾金属络合物还可以用于催化烯烃的氢 化反应、烯烃的氢甲酰化反应、乙烯和CO的共聚反应、炔烃 的聚合反应、烯烃的环丙化反应、环烯烃的开环聚合反应及 乙烯单体的原子转移自由基聚合(ATRP)等反应。
氮杂环化合物的合成及应用
氮杂环化合物的合成及应用氮杂环化合物是一类重要的有机分子，其合成和应用已经成为有机化学领域的研究热点。
本文将讨论氮杂环化合物的合成方法和广泛应用的几个方面。
首先，氮杂环化合物的合成方法有多种途径。
其中一种常见的方法是通过氨基化合物与含有活性亚磷酸酯的化合物反应生成氨基磷酸酯中间体，然后通过热解或氢解得到目标化合物。
这种方法对于合成含有多个氮杂环的化合物尤为有效，例如吡唑、吡嗪等化合物可以通过该方法合成。
另一种合成氮杂环化合物的方法是通过氮杂环与其他有机官能团进行反应。
例如，苯环可以与嗜电子基团反应，生成氮杂环化合物。
这种方法适用于合成各种含有氮杂环的芳香化合物，例如噻吩、吡咯等。
除了以上两种方法，还有一些特殊的合成方法可以制备氮杂环化合物。
例如，利用金属催化剂，可以实现催化氮杂环的合成。
这种方法具有高效、高选择性和绿色环保的特点，因此在化学合成中得到了广泛应用。
氮杂环化合物在许多领域具有重要的应用。
首先，氮杂环化合物在医药领域中被广泛使用。
许多抗菌药物和抗癌药物中都含有氮杂环结构，这种结构可以改变药物的性质，增强其活性和选择性。
例如，噻唑类抗生素就是通过引入氮杂环结构来提高其抑菌作用。
其次，氮杂环化合物还广泛用于材料科学领域。
许多氮杂环化合物具有良好的电子传输性能和发光性能，可以用于有机电子器件、荧光染料和光催化剂等领域。
例如，氮杂环苯并三唑是一种常用的有机发光材料，可以用于荧光显示器和白光LED的制备。
此外，氮杂环化合物还在有机合成中发挥着重要的作用。
许多有机反应以氮杂环化合物作为重要的中间体或合成前体。
例如，氮杂环可以作为亲电试剂参与亲电取代反应，也可以作为亲核试剂参与亲核取代反应。
这些反应在药物合成和功能材料的制备中具有极大的应用潜力。
总之，氮杂环化合物的合成和应用是有机化学领域的重要研究方向。
通过不同的合成方法可以制备多样的氮杂环化合物，这些化合物具有广泛的应用前景。
在医药、材料和有机合成等领域，氮杂环化合物将继续发挥重要的作用，推动科学技术的进步和创新。
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第22卷第2/3期2010年3月化 学 进 展PROGRESS I N CHE M I ST RYVol .22No .2/3 Mar .,2010 收稿:2009年4月,收修改稿:2009年6月 3国家重点基础研究发展计划(973)项目(No .2007C B714305)资助33Corres ponding author e 2mail:zjli@njut .edu .cnN 2杂环卡宾/CO 2加合物的合成及其应用3王燕芹 李振江33 郭 畅(南京工业大学生物与制药工程学院材料化学工程国家重点实验室 南京210009)摘 要 强亲核性的N 2杂环卡宾(N 2heter ocyclic carbenes,NHC )是近年来研究最为活跃的一类小分子有机催化剂。
本文综述了NHC 2CO 2的合成方法和NHC 2CO 2参与的4类重要反应。
探讨了NHC 2CO 2作为NHC 转移试剂参与的配位反应;作为CO 2转移试剂和催化剂调控的CO 2固定和碳酸酯合成;作为羧基配体与过渡金属配位;作为潜在的NHC 催化剂催化环状单体开环聚合反应等应用。
最后,展望了其发展前景。
关键词 N 2杂环卡宾 CO 2 加合物 合成 催化 配位中图分类号:O626 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2010)02/320433207The Prepara ti on and Appli ca ti on of N 2Heterocycli cCarbene /CO 2AdductsW ang Yanqin L i Zhenjiang33 Guo Chang(State Key Laborat ory of Materials 2O riented Che m ical Engineering,College of B i otechnol ogy and Phar maceutical Engineering,Nanjing University of Technol ogy,Nanjing 210009,China )Abstract The nucleophilic N 2heter ocyclic carbene (NHC )has e merged as a hot t op ic as organocatalyst in recent years .The t w o p reparati on methods and f our i m portant reacti ons are revie wed in this paper .The app licati ons of N 2heter ocyclic carbene /CO 2adducts in metal coordinati on as NHC transfer reagents,in CO 2fixati on and carbonate synthesis as catalysts and CO 2transfer reagents,in transiti on metal comp lexati on as carboxylat o 2ligands,and as latent NHC in catalyzing ring 2opening poly merizati on of cyclic monomers are summarized .The potential devel opment of the research and app licati on of NHC 2CO 2is discussed .Key words N 2heter ocyclic carbene;carbon di oxide;adducts;synthesis;catalysis;coordinati onCon ten ts1 I ntr oducti on2 The Preparati on of N 2heter ocyclic carbene /CO 2ad 2ducts211 NHC 2CO 2p repared by direct reacti on of free car 2bene and CO 2212 NHC 2CO 2p repared by indirect methods 3 The app licati on of N 2heter ocyclic carbene /CO 2ad 2ducts311 NHC 2CO 2adducts as NHC transfer reagents312 NHC 2CO 2adducts as CO 2transfer reagents 313 NHC 2CO 2adducts as carboxylat o ligands 314 NHC 2CO 2adducts as ring 2opening poly merizati oncatalysts of cyclic monomers 4 Conclusi on and outl ook1 引言自1991年A rdueng o 等[1]第一次成功分离得到游离的N 2杂环卡宾(N 2heter ocyclic carbenes,NHC,1)以来,NHC 已成为一类广泛研究和应用的Le wis 碱。
它可以替代传统的富电子膦配体与过渡金属元・434 ・化 学 进 展第22卷素配位形成卡宾2金属配合物(NHC comp lexs)[2]。
Herr mann[3]于1995年最先研究了卡宾配合物的催化性能,发现NHC配体能够生成稳定的配合物并用作均相催化剂。
随后的大量研究已表明NHC作为有机小分子催化剂能有效催化安息香缩合反应[4,5]、Stetter反应[6,7]、烯烃复分解反应[8,9]、酯交换反应[10,11]以及内酯的开环聚合反应[12]等。
通常游离的NHC反应活性较高,对空气和水敏感,不易保存,不便操作,因此很少能直接使用NHC 作配体或催化剂参与反应,需要引入卡宾前体,通过卡宾前体将游离卡宾释放出来,参与反应。
卡宾前体形成卡宾的方法有多种,最为常用的是通过相应的唑盐(az olium salts,2)在碱作用下原位(in situ)脱质子形成卡宾,广泛使用的碱有NaH[13,14]、N2Bu2 L i或t2BuL i[15,16]、t2Bu OL i或t2BuOK[17,18]、Na OEt[19,20]和K N(Si M e3)2[21,22]等。
这种方法不需要分离卡宾,操作简单,但是需要在低温下操作,而且当唑环上有其他酸性基团或吸电子中心,会有副反应发生[15];另外,体系中残留的过量碱以及脱质子生成的副产物往往对卡宾催化的有机反应产生干扰。
NHC di m er(3)是早期研究的一类卡宾前体, Lappert等[23,24]最早研究了用3合成卡宾金属配合物的方法,通过金属盐如[RhCl(cod)]2(cod=1,52 cycl ooctadiene)的金属原子插入卡宾二聚体的富电子C C双键形成。
采用这种方法可以合成单、双、三,甚至四卡宾配位的化合物[25],但合成的NHC配合物中的卡宾配体均为1b型(饱和)NHC。
1998年,W ang等[26]报道了以Ag2NHC配合物(4)作为卡宾的转移试剂,分别与PdCl(MeCN)2和AuCl(S Me2)反应得到卡宾与Pd和Au的配合物。
此后以Ag2NHC为卡宾前体通过转金属作用(trans2 metallati on)合成了多种卡宾金属配合物,在该过程中1a型(不饱和)NHC表现出较强的配位能力[27]。
另一种将NHC配体引入金属配合物的方法是:低价过渡金属化合物与咪唑阳离子(5)的2位碳上的X (X=Me,H,hal ogen)直接氧化加成得到卡宾金属配合物[28],但金属化合物有时也会与4或5位碳上的H发生氧化加成[29]。
N2杂环卡宾加合物(NHC2adducts,6)或者卡宾“保护(p r otected)”形式的提出主要是为了避免直接使用游离卡宾,但与前面提到的卡宾前体又有所不同,目前的研究认为它们是在特定条件下脱除“保护”基团释放出游离卡宾来催化反应或提供NHC 配体的。
已有报道N2杂环卡宾加合物有N2杂环卡宾与小分子H—CCl3、H—C6F5、H—OR等生成的化合物[30—32],在加热条件下,这些小分子可从唑环上消除,释放出卡宾,游离的卡宾可以与金属配位形成金属配合物,也可以直接催化有机反应。
6作为卡宾的“保护”形式或者自由卡宾的转移试剂,具有稳定的化学性质,活化方法简便(通常只需要加热),但是脱除的小分子物质会残留在反应体系中,使反应体系复杂化(图式1)。
图式1 N2杂环卡宾以及卡宾前体Sche m e1 N2heter ocyclic carbenes and carbene p recurs ors N2杂环卡宾/CO2加合物(NHC2CO2,7)是一种两性离子(z witteri on)化合物,卡宾二氧化碳加合物对空气和水稳定,唑环2位上的CO2可以受热脱去形成卡宾,脱去的CO2以气体形式逸出反应体系,使反应体系成为纯卡宾催化或纯卡宾参与反应的体系,这是其他所有卡宾前体都无法实现的,这对于研究卡宾本身在反应中的变化及其作用具有重要意义。
本文整理并综述了N2杂环卡宾/CO2加合物的合成方法及其应用。
2 N2杂环卡宾/CO2加合物的合成N2杂环卡宾/CO2加合物的合成方法主要有两种,一种是直接加合的方法,即自由卡宾直接与CO2反应制备得到;另一种是间接方法也就是不通过卡宾制备NHC2CO2。
由于直接加合方法需要首先得到游离卡宾,这对反应条件的控制要求较高,因此人们不断致力于研究简便可行的间接地制备NHC2 CO2的方法。
211 卡宾与CO2直接加合1999年,Kuhn等发现CO2可以在0℃下与1,32双(二异丙基)24,52二甲基咪唑222碳烯(i2PrI m)直第2/3期王燕芹等 N 2杂环卡宾/CO 2加合物的合成及其应用・435 ・接反应形成7a1[33](图式2)。
这是最早利用直接加合的方法制备NHC 2CO 2的报道,但文中并未对合成细节进行介绍。
图式2 7a1的合成[33]Sche m e 2 Synthesis of NHC 2CO 27a1[33]Duong 等[34]在Kuhn 的研究基础上提出了更为方便的实验方案,即在同一体系内将咪唑卤盐(2)经t 2BuOK 脱质子活化为游离卡宾后与CO 2反应合成卡宾二氧化碳加合物7a2和7a3,证明了 NHC 2CO 2的形成在特定条件下是可逆的(图式3)。