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摘 要

本课题通过可见光催化剂和过渡金属镍催化剂的协同催化，以Cy₂NMe和HET作为还原剂，研究-氯代羧酸酯与芳基碘的交叉偶联反应。分别从溶剂、镍催化剂和光催化剂反应条件入手，利用单一变量法进行溶剂、镍催化剂和光催化剂的筛选，最终得到最优条件：DMA为最优的反应溶剂，Ni(COD)₂为反应的最优镍催化剂，4CZIPN为反应的最优光催化剂。

通过对-氯代羧酸酯与芳基碘反应的优化，探索其在-芳基丙酸类非甾体消炎药的合成中的应用。同时也利用最优条件成功合成了2-苯基丙酸乙酯，2-苯基丙酸异丙酯，2-苯基丙酸苯甲酯和2-苯基丙酸叔丁酯四种-芳基丙酸酯类化合物，以上化合物产率分别为79%，77%，74%，81%。并且对它们进行了¹H NMR和¹³C NMR数据表征，谱图结果与预计生成化合物结构相吻合。

关键词：镍催化 光催化 交叉偶联

Reactive cross-coupling of visible/nickel synergistic catalysis

Abstract

In this paper, the cross-coupling reaction between α-chlorocarboxylate and aryl iodide was studied by synergistic catalysis of visible light catalyst and transition metal nickel catalyst with Cy₂NMe and HET as reducing agents. We explored the reaction conditions of solvents, nickel catalysts and photocatalysts. Screening of solvents, nickel catalysts and photocatalysts using a single variable method and get the conclusion：DMA was the best solvent, Ni (COD) ₂ was the best nickel catalyst and 4CZIPN was the best photocatalyst.

And through the optimization of the reaction of α-chlorocarboxylate with aryl iodide, its application in the synthesis of α-aryl propionic acid non-steroidal anti-inflammatory drugs was explored. At the same time, ethyl 2-phenylpropionate, isopropyl 2-phenylpropionate, benzyl 2-phenylpropionate and tert-butyl 2-phenylpropionate were successfully synthesized under optimal conditions. Their yields were 79%, 77%, 74%, and 81%. They were characterized by ¹H NMR and ¹³C NMR data, and the results of the spectra were consistent with the expected structure of the compound.

Key words：Nickel catalysis; Photocatalytic; Cross coupling

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1镍催化 1

1.2光催化 1

1.3还原交叉偶联 2

1.4 α-芳基丙酸类非甾体消炎药 4

1.5传统α-芳基丙酸类化合物的合成方法优缺点 5

第二章 实验部分 6

2.1试剂、仪器及相关缩写 6

2.1.1试剂 6

2.1.2仪器 6

2.1.3缩写 7

2.2实验条件筛选与优化 8

2.2.1反应溶剂的筛选 8

2.2.2反应镍催化剂的筛选 9

2.2.3反应光催化剂的筛选 11

2.3实验探究扩展 13

2.3.1 2-苯基丙酸已酯的合成 13

2.3.2 2-苯基丙酸异丙酯的合成 14

2.3.3 2-苯基丙酸苯甲酯的合成 15

2.3.4 2-苯基丙酸叔丁酯的合成 16

第三章 结果与讨论 18

3.1实验条件筛选结果 18

3.1.1反应溶剂的筛选结果 18

3.1.2反应镍催化剂的筛选结果 18

3.1.3反应光催化剂的筛选结果 18

3.1.4 实验最终优化结果 18

3.3.5 2-苯基丙酸甲酯核磁谱图 19

3.2化合物¹H和¹³C NMR谱图 20

3.2.1 2-苯基丙酸甲酯核磁谱图 20

3.2.2 2-苯基丙酸异丙酯核磁谱图 21

3.2.3 2-苯基丙酸苯甲酯核磁谱图 22

3.2.4 2-苯基丙酸叔丁酯核磁谱图 23

3.3 核磁谱图解析 24

第四章 结 论 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

1.1镍催化

一般来讲，镍催化剂可分为两类，一类是镍基催化剂，其主要是指雷尼镍^[1]，其制备反应方程式如下：

图1-1 雷尼镍的制备反应方程式

另一类是指零价镍催化剂，主要有Ni(COD)₂ ^[2]。为本课题主要使用的镍催化剂。其结构简式如下，分子式为 C₁₆H₂₄Ni，中文名为双-（1，5-环辛二烯）镍，分子量为275.06^[3]。此类镍催化剂为有色晶体，对空气和水很敏感，因此在储存和使用时，因特别注意避免与水和空气的接触^[4]。

图1-2 Ni(COD)₂的结构式

1.2光催化

上世纪以来，化学工业的急速发展为全人类带了许多的便捷，许多化工产品流入到了我们的生活中，同时医药化学的的大力发展也为人类克服疾病，战胜病毒细菌等带来了相当不错的效果。但是，急功近利式的发展为环境和能源带来了严重的问题。因此，化学的发展需要一个环境友好，能源利用效率高的绿色的发展模式。而光催化剂正是解决这一问题，提高产率，使用清洁无污染的太阳能，降低有害物排放等较有力的手段。近半个世纪以来随即便有许多的光催化剂问世，其中无机光催化剂主要是一些氧化物或者硫化物的半导体，诸如 TiO₂，ZnO， SnO₂， ZrO₂， CdS等^[5]。其中二氧化钛在光催化有机合成反应中的应用最为广泛，其发展也最早，相应的其研究也最深入，原因是它具有氧化能力强、化学性质稳定、无毒等优良的性质，并且其制备也较简单，原料廉价易得^[6]。有机光催化剂有已经报道过的、、4CzIPN等。

光催化剂的催化原理为：其在紫外光或者可见光的照射下，吸收光能，通过载流电子的作用，产生化学能，从而为有机物的分解或合成反应提供能量动力^[7]。其吸收光子的能量后，自身不会发生变化，但是却可以促进某些化学反应。本课题将使用波长为400nm-800nm可见光中的蓝光来催化化学反应，由于可见光具有一些非常优良的特点，如绿色无污染、应用潜力巨大、使用简单以及储量丰富易得等^[8]。这使得可见光催化成为有机合成中很常用的手段，从而被科研人员广泛应用，不断发掘，从19世纪初就受到了有机化学家的关注。

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