碳-氮键是最丰富的化学键之一,并且广泛存在于许多有机分子和生物大分子中。碳-氮键高的离解能和稳定性,使它们成为合成有机化学中最普遍的惰性有机化合物之一。毫无疑问,碳-氮键断裂仍然是一个具有挑战性的课题,并且将在未来的化学中引起极大的关注。由于易获得的含氮化合物能提供优异的氮源或碳源构建有用的分子,因此,过渡金属催化碳-氮键裂解已经成为一个研究热区。本课题组致力于发展惰性化学键的断裂活化,使其进行官能团化,并取得了一定进展。基于文献和实验研究基础,我的博士论文围绕碳-氮键断裂活化,且该转化具有优秀的化学选择性,官能团兼容性和高的转化效率。本论文的研究包括季铵盐碳-氮键的直接硼化,酰胺的脱羰硼化和脂肪酰胺的脱羰β-氢消除,如下:第一部分:建立一种温和的镍催化体系,使sp~2和sp~3碳-氮键直接断裂硼化。这高效的反应主要取决于适合的化学体系:催化剂Ni(COD)2,配体ICy·HCl和乙二醇单甲醚共溶剂。而且,这转化不仅具有较好的官能团兼容性,也能作为一种强大的有机合成方法。鉴于-NMe2基团及其羧酸前体在化学中的广泛应用,该方法提供了一种有意义的工具,使其成为有用的反应模块。由于这些优点,该反应应具有高的合成价值。第二部分:建立一种镍/氮杂卡宾催化体系,通过碳-氮键活化,使酰胺脱羰与B2nep2进行硼化。这转化不仅能兼容各种官能团,也能作为一种强大的酰胺硼化合成方法。鉴于酰胺及其羧酸前体在化学中的广泛应用,该方法提供了有用的工具,以使得它们能够作为有价值的结构单元。更重要的是,首次分离得到金属中间体(酰基镍复合物),并通过X衍射证实其结构。而且也观察到其脱羰过程。这些研究证实了酰胺碳-氮键断裂的关键机理过程。第三部分:酰胺和烯烃是具有可逆性的重要合成中间体,其在天然产物,药物和人造材料的构建中起关键作用。将高度稳定的脂肪族酰胺直接转化为烯烃是一项具有挑战性的任务。本课题组建立一种镍/氮杂卡宾催化体系,通过碳-氮和碳-碳键断裂活化,使脂肪酰胺脱羰消除形成各种烯烃。这种方法不仅克服了脂肪酰胺碳-氮键的活化,而且创新了 一种独特的消除反应,称之为"retro-hydroamidocarbonylation"。这种化学转化不仅能兼容各种官能团,也能作为一种强大有机方法学,使脂肪酰胺转化为烯烃化合物。