过渡金属催化的芳基羧酸脱羧硼化反应研究

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基本信息

  • 批准号:
    21603150
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Arylboron reagents have important application value in organic synthesis; therefore, research on the methods to prepare such compounds has gained wide attention. Many kinds of chemical bonds, such as C–X and C–H bonds, can be transformed to C–B bonds directly, but there is still no precedent that may realize the direct transformations from carboxylic acids to boronyl groups. The carboxyl group is one of the most common functional groups in organic chemistry, and carboxylic acids are usually stable, cheap and readily-available. So this project intends to obtain an efficient reaction pathway to achieve the direct conversions from aryl carboxylic acids to arylboron reagents through reasonable experimental design and intensive condition screening. When screening conditions and exploring the best combination of catalyst, ligand, solvent and other experimental variables, the detailed reaction mechanism will also be confirmed by means of Density Functional Theory calculations. The theoretical simulation will focus on the effects of some variables on potential energy surface and rate-determining step, providing theoretical explanation for the experimental observation and theoretical guidance for the improvement and modification of experimental design. The research work can not only provide a new synthetic pathway for the preparation of arylboron reagents, but also verify the function of synergistic interplay between experimental exploration and theoretical calculation in the study of synthetical methodology, providing new research ideas for the development and optimization of catalytic reactions.
芳基硼试剂在有机合成中具有重要的应用价值,因此,其制备方法研究一直受到广泛关注。过渡金属催化下,多种化学键(如碳卤键、碳氢键等)可直接转化为碳硼键,而羧酸基团向硼基团的直接转化,则至今仍未见报道。羧基为有机化学中最常见的官能团之一,且羧酸类化合物大多性质稳定、廉价易得。鉴于此,本项目拟通过合理的实验设计和细致的条件筛选,获得一条高效的反应路径,实现芳基羧酸到芳基硼试剂直接转化。在开展实验条件筛选,探索催化剂、配体、反应溶剂等实验变量最佳组合的同时,通过密度泛函理论计算,确定反应的详细机理。另外,理论模拟工作将重点关注一些实验变量对反应势能面和决速步的影响,为实验现象提供理论解释,为实验方案的改进和修正提供理论指导。这些研究工作,不仅可以为合成芳基硼试剂提供新路径,而且可以验证实验探索与理论计算相互结合在有机合成方法学研究中的作用,为开发和优化催化反应提供新的研究思路。

结项摘要

有机硼化合物的制备和应用是有机化学中最常用的转化之一。在本项目的支持下,我们开展了芳基硼试剂的利用研究,旨在开发一些有效构建碳氮键的方法。总的来说,我们实现了几种铜催化的芳基硼酸和双/多亲核试剂之间Chan-Evans-Lam(CEL)C-N交叉偶联反应。氨基苯甲酰胺和氨基苯磺酰胺与芳基硼酸可在敞口瓶中发生反应,室温下搅拌即可发生化学选择性的碳氮偶联反应。双/多亲核试剂中的不同亲核位点可以在不同的反应条件下得到有效区分。在进行这一研究的过程中,我们发现,羰基可作为定位基团诱导CEL反应的发生。在羰基诱导下,芳基频哪醇硼酸酯也可在温和条件下发生C-N偶联反应。同时,利用密度泛函理论,我们计算了无金属条件下环化硼化反应的反应机理,详细阐述了该反应的中间体、过渡态及反应机理。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Decarboxylative Borylation: New Avenues for the Preparation of Organoboron Compounds
脱羧硼化:制备有机硼化合物的新途径
  • DOI:
    10.1002/ejoc.201800534
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    European Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xu Liang
  • 通讯作者:
    Xu Liang
Chemoselective N-arylation of aminobenzene sulfonamides via copper catalysed Chan–Evans–Lam reactions
铜催化 Chan-Evans-Lam 反应对氨基苯磺酰胺进行化学选择性 N-芳基化
  • DOI:
    10.1039/c8qo01313f
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organic Chemistry Frontiers
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Weisai Zu;Shuai Liu;Xin Jia;Liang Xu
  • 通讯作者:
    Liang Xu
Copper-Catalyzed N-Arylation with Boronic Acid Pinacol Esters
铜催化硼酸频哪醇酯的 N-芳基化
  • DOI:
    10.1002/ajoc.201800371
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Asian Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Liu Shuai;Xu Liang
  • 通讯作者:
    Xu Liang
Mechanistic Insights on a Metal-Free Borylative Cyclization of Alkynes Using BCl3: A Theoretical Investigation
使用 BCl3 进行炔烃无金属硼化环化的机理见解:理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Asian Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yu Wei;Dongwei Liu;Xinlin Qing;Lian Xu
  • 通讯作者:
    Lian Xu
Chemoselective N-arylation of aminobenzamides via copper catalysed Chan-Evans-Lam reactions
通过铜催化的 Chan-Evans-Lam 反应对氨基苯甲酰胺进行化学选择性 N-芳基化
  • DOI:
    10.1039/c7ob02491f
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic and Biomolecular Chemistry
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liu Shuai;Zu Weisai;Zhang Jinli;Xu Liang
  • 通讯作者:
    Xu Liang

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其他文献

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  • 作者:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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徐亮的其他基金

双亲核试剂参与的Chan–Evans–Lam偶联反应的理论计算及实验研究
  • 批准号:
    21963010
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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