【正文】 11 山西師范大學(xué)學(xué)位論文 圖 27 甲酰胺的定點金屬 甲硅烷基化作用制備氨甲酰基硅烷 2022 年陳建新教授和 Cunico 教授 [63]共同研究改進該方法，成功合成了一系列氨甲?；柰椤? 在 78℃下用注射器將 LDA 緩慢滴 加到三甲基氯硅烷和適量甲酰胺的四氫呋喃溶液中，完成 N, N 二取代氨甲?；柰榈闹苽?。 圖 28 氨甲酰基硅烷系列化合物的制備 由于改進方法后可以合成一系列的氨甲?；柰橛绕涫怯惺中灾陌奔柞；柰?，為日后 對其化學(xué)性質(zhì)進行更深一步研究打下了基礎(chǔ)。 12 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化物在鈀試劑作用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng) 3 N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化 物在鈀試 劑作用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng)研究 氨甲?；柰榈暮铣? 氨甲?；柰榈暮铣煞椒? 比較氨甲?；柰榈暮铣煞椒ㄗC明，陳建新教授和 Robert F. Cunico 教授 [63]共同研究出的合 成方法具有最簡便，操作性最強，毒害性最小，產(chǎn)率最高的特點。因此，我們采用文獻中的合成 方法合成了三種高產(chǎn)率的氨甲?；柰?。即 N, N二甲基氨甲?；谆柰? N甲基 N甲氧 甲基氨甲?；谆柰? 6 和 N甲基 N(2苯乙基 )氨甲?；谆柰? 7。 其合成方程式如 下圖所示： 圖 31 氨甲?；柰榈暮铣煞磻?yīng)式 三種氨甲?；柰榈慕Y(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 32 三種氨甲酰基硅烷的結(jié)構(gòu) 在無水無氧， 78 ℃的條件下，二異丙胺和正丁基鋰反應(yīng)生成 LDA，即二異丙基氨基鋰， 然后將 LDA 用注射泵逐滴滴加到甲酰胺 3 和三甲基氯硅烷的四氫呋喃溶液中，生成相應(yīng)的氨甲 ?；柰? 4。下表中列出了三種氨甲?；柰榈? 1H NMR 數(shù)據(jù)。 表 31 7 的 1H NMR 數(shù)據(jù) 化合物 1H NMR 化學(xué)位移 多重性 (J, Hz) 積分高度 峰歸屬 s 3H NCH3 s 3H NCH3 s 9H Si(CH3)3 13 山西師范大學(xué)學(xué)位論文 續(xù)表 31 化合物 1H NMR 化學(xué)位移 多重性 (J, Hz) 積分高度 峰歸屬 , ss 2H CH2 , ss 3H NCH3 , ss 3H OCH3 s 9H Si(CH3)3 m 5H C6H5 , qq () 1H CH , ss 3H NCH3 , dd () 3H CH3CH s 9H Si(CH3)3 氨甲?；柰榈暮铣蓹C理 由實驗過程及實驗結(jié)果，我們推測出合成氨甲?；柰榈姆磻?yīng)歷程如下圖所示： 0 33 合成氨甲酰 基硅烷的反應(yīng)機理 N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化物在鈀試劑 作用下交叉偶聯(lián)反應(yīng)的研究 引言 有機合成中使用鈀配合物催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)是實現(xiàn)碳與碳之間連接最常用且最有效的方 法之一，最早是由 Heck 等 [64]發(fā)現(xiàn)，隨后發(fā)展迅速。近幾年鈀催化的碳碳交叉偶聯(lián)反應(yīng)的方法已 進行了大量的研究并開始擴展到更多的領(lǐng)域 [6566]。隨著這種方法越來越成熟，現(xiàn)已廣泛用于制藥、 材料制備等領(lǐng)域的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)方面。 鹵化芐基鈀可用一氧化碳和酰胺發(fā)生氨基羰基化作用生成酰胺 [67]，但是反應(yīng)中還會生成丙 烯胺和雙羰基化兩種產(chǎn)物 [68]，產(chǎn)率不高且不易分離，同時在反應(yīng)過程中還需要控制一氧化碳的 用量[69]，所以鈀催化芳基或芐基鹵化物的氨基羰基化反應(yīng)具有明顯缺陷。 Cunico 教授用鈀配合 物成功催化了氨甲?；柰榕c鹵代芳烴 [46]和鹵代烯烴的反應(yīng) [47]，并將該方法推廣到芐基鹵化物 和烯丙基鹵化物中 [49]。該方法不僅操作簡單，而且產(chǎn)率高，同時沒有 CO 等有毒物質(zhì)的參與，因 此具有潛在的應(yīng)用前景。故我們應(yīng)用這種方法，使用不同的氨甲?；柰閬韺崿F(xiàn)合成仲酰胺和叔 14 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化物在鈀試劑作用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng) 酰胺，擴大其應(yīng)用范圍，確立合成方法，是具有十分重要的意義。 N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化物在鈀試劑作 用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng) N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲?；柰? 6 與芐基鹵化物在三種鈀配合物的催化作用下發(fā)生 碳碳交叉偶聯(lián)反應(yīng)。用芐氯 鄰氟芐氯 對氟芐氯 鄰氯芐氯 1間氯芐氯 1對氯芐 氯 1鄰氰基芐氯 1間氰基芐氯 1對氰基芐氯 1鄰甲基芐氯 1間甲基芐氯 1對甲 基芐氯 1對甲氧基芐氯 2,4二氯芐氯 2 3,4二氯芐氯 2 2,6二氯芐氯 2對硝基芐氯 2二苯氯甲烷 2肉桂基氯 2 α氯甲基萘 27 作為原料進行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn) 2,6二氯芐氯 2對 硝基芐氯 2二苯氯甲烷 25 不反應(yīng)，其余的相應(yīng)生成了 N甲基 N甲氧甲基苯乙酰胺 2 N甲 基 N甲氧甲基 (2氟 )苯乙酰胺 2 N甲基 N甲氧甲基 (4氟 )苯乙酰胺 N甲基 N甲氧甲基(2氯 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (3氯 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (4氯 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (2氰基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (3氰基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (4氰基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (2甲基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲 0 (3甲基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (4甲基 )苯乙酰胺 3 N甲基 N甲氧甲基 (4甲氧 0 )苯乙酰胺 N甲基 N甲氧甲基 (2,4二氯 )苯乙酰胺 4 N甲基 N甲氧甲基 (3,4二氯 )苯乙 酰胺 4 N甲基 N甲氧甲基 4苯基 3丁烯酰胺 4 N甲基 N甲氧甲基 (1萘 )乙酰胺 47。反應(yīng) 生成的產(chǎn)物通過酸化可脫掉甲氧甲基，生成 芳基仲酰胺和 , 不飽和仲酰胺。 實驗過程為：在無水無氧的條件下， N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲?；柰? 6 與芐基鹵化 物在 Pd 配合物的催化作用下在 mL 的甲苯溶劑中加熱反應(yīng)， LTC 監(jiān)測，反應(yīng)結(jié)束后用柱層析 色譜法分離得到產(chǎn)物。 鈀催化劑為：四 (三苯基膦 )鈀 (0) tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)。 雙 (三叔丁基膦 ) 鈀 (0) bis(tritertbutylphosphine)palladium (0)。 雙 ( 三 苯 基 膦 ) 二 氯 化 鈀 ( Ⅱ ) bis(triphenylphosphine)palladiumdichloride (Ⅱ )。 首先對反應(yīng)物與催化劑的反應(yīng)比例、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度進行了優(yōu)化，以找到最優(yōu)的反應(yīng)條 件。 a. 用 [(Ph)3P]4Pd(0)做催化劑，以氯化芐 做底物對用量的優(yōu)選 N甲基 N甲氧甲基三甲基氨甲酰基硅烷 6 與氯化芐 8 在不同比例的四（三苯基膦）鈀 (0)配 合物的催化下發(fā)生碳碳交叉偶聯(lián)反應(yīng)。 圖 34 在 [(Ph)3P]4Pd(0)催化下氨甲?；柰榕c芐氯的反應(yīng) 反應(yīng)條件： mL 的無水甲苯做反應(yīng)溶劑，溫度控制在 75 ℃，直至氨甲?；柰橥耆磻?yīng)， 15 山西師范大學(xué)學(xué)位論文 用柱層析色譜（石油醚：乙酸乙酯 =1:1）分離得到目標反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)果如下表所示： 表 32 不同量 [(Ph)3P]4Pd(0)催化下的實驗結(jié)果 催化劑量 催化劑質(zhì)量 反應(yīng)時間 產(chǎn)物質(zhì)量 產(chǎn)率 （氯芐 mmol %） （ mg） （ h） （ mg） （ %） 29 37 38 26 51 53 23 58 60 20 48 50 17 27 28 12 23 24 由上表可知：用 [(Ph)3P]4Pd(0)作催化劑時，當芐氯、 氨甲酰基硅烷和 Pd 催化劑的比例為 :: 時，所用反應(yīng)時間最短，得到產(chǎn)物的產(chǎn)率最高。故以下由 [(Ph)3P]4Pd(0)作催化劑的實 驗均在該條件下進行反應(yīng)。 [(tBu)3P]2Pd(0)配合物做催化劑時，以氯化芐做底物對催化劑用量的優(yōu)選 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；谆柰? 6 與芐氯 8 在不同比例的雙（三叔丁基膦）鈀 (0)催 化劑催化下發(fā)生碳碳交叉偶聯(lián)反應(yīng)。 圖 35 在 [(tBu)3P]2Pd 催化下氨甲酰基硅烷與芐氯的反應(yīng) 反 應(yīng)條件： mL 的無水甲苯做反應(yīng)溶劑，溫度控制在 60 ℃，直至氨甲?；柰橥耆磻?yīng)， 用柱層析色譜（石油醚：乙酸乙酯 =1:1）分離得到目標反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)果如下表所示： 表 33 不同量 [(tBu)3P]2Pd(0)催化下的實驗結(jié)果 催化劑量 催化劑質(zhì)量 反應(yīng)時間 產(chǎn)物質(zhì)量 產(chǎn)率 （氯化芐 mmol %） （ mg） （ h） （ mg） （ %） 10 24 8 27 7 36 6 38 5 28 4 21 由上表可知：用雙（三叔丁基膦）鈀 (0)作催化劑時，當芐氯、氨甲?；柰楹? Pd 催化劑的 16 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；柰榕c芐基鹵化物在鈀試劑作用下的交叉偶聯(lián)反應(yīng) 比例為 :: 時，所用反應(yīng)時間最短，得到產(chǎn)物的產(chǎn)率最高。故以下由 [(tBu)3P]2Pd(0)作催 化劑的實驗均在該條件下發(fā) 生反應(yīng)。 c. 用 [(Ph)3P]4Pd(0)配合物做催化劑時，反應(yīng)溫度的優(yōu)化 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；谆柰? 6 與芐氯 8 在 [(Ph)3P]4Pd(0)做催化劑，在甲苯中， 不同溫度下發(fā)生碳碳交叉偶聯(lián)反應(yīng)。 0 36 氨甲酰基硅烷與芐氯的反應(yīng) 0 應(yīng)條件為：芐氯、 N 甲基 N 甲氧甲基氨甲酰基硅烷和 [(Ph)3P]4Pd(0) 的反應(yīng)比例為 ::，無水甲苯（ mL）做反應(yīng)溶劑，直至氨甲酰基硅烷完全反應(yīng)，用柱層析色譜（石 油醚：乙酸乙酯 =1:1）分離得到目標反應(yīng)產(chǎn)物。由于過高的溫度會使鈀配合物析出鈀黑，故最高 溫度選在 96 ℃。反應(yīng)結(jié)果如下表所示： 表 34 不同溫度下的實驗結(jié)果 溫度（℃） 時間（ h） 產(chǎn)量（ mg） 產(chǎn)率（ %） 75 58 85 59 96 52 由上表可知：在 [(Ph)3P]4Pd(0)作用下，反應(yīng)溫度在 75 ℃時，實驗所需的反應(yīng)時間最短，產(chǎn) 率最高。故以下催化實驗均在該條件下發(fā)生反應(yīng)。 [(Ph)3P]4Pd(0)配合物做催化劑時，反應(yīng)溶劑的優(yōu)化 N甲基 N甲氧甲基氨甲酰基硅烷 6 與芐氯 8 在 [(Ph)3P]4Pd(0)作用下，不同溶劑中的反應(yīng)。 圖 37 氨甲?；柰榕c芐氯的反應(yīng) 反應(yīng)條件為：芐氯、 N甲基 N甲氧甲基氨甲?；谆柰楹退模ㄈ交ⅲ┾Z (0)配合物 的反應(yīng)比例為 ::，直至氨甲?；柰橥耆磻?yīng)，用柱層析色譜（石油醚：乙酸乙酯 =1:1） 分離得到目標反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)結(jié)果如下表所示： 表 35 不同溶劑中的實驗結(jié)果 溫度 (℃ ) 溶劑 反應(yīng)時間（ h） 產(chǎn)物質(zhì)量（ mg） 產(chǎn)率（ %） 75 苯 23 24