專利名稱：氮雜環(huán)卡賓-鈀-咪唑絡(luò)合物催化芳基氯化物在胺化反應(yīng)中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以氮雜環(huán)卡賓-鈀-咪唑絡(luò)合物為催化劑，進行伯胺或仲胺與芳基氯化物之間的胺化反應(yīng)研究。通過此方法可以實現(xiàn)溫和條件下價廉易得的芳基氯化物為底物的胺化反應(yīng)。特別需要指出的是，本催化體系對大位阻胺和大位阻氯化物之間的胺化反應(yīng)以及涉及脂肪胺的反應(yīng)具有非常優(yōu)異的催化效果，以良好到優(yōu)異的收率生成相應(yīng)的含氮化合物。
背景技術(shù)：
含氮分子廣泛地存在于具有生物活性、藥物活性或材料性能的化合物中[a) A. Belfield, G. R. Brown, A. J. Foubister, Tetrahedron 1999,55,11399 ；b)D. 0' Hagan, Nat. Prod. Rep. 2000,17, 435 ；c)P. N. Craig, In Comprehensive Medicinal Chemistry ； Ed. :C. J. Drayton ；Pergamon Press :New York, 1991, Vol. 8 ；d)N. D. McClenaghan, R. Passalacqua, F. Loiseau, S. Campagna, B.Verheyde, A. Hameurlaine, W. Dehaen, J. Am. Chem. Soc. 2003，125，5356-5365 ;e) H. -H. Jian, J. M. Tour, J. Org. Chem. 2003，68，5091 ；f) J. Louie, J. F. Hartwig, J. Am. Chem. Soc. 1997,119,11695 ；g) R. A. Singer, J. P. Sadighi, S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc. 1998，120，213]。自從胺化反應(yīng)被報導以來[a)M. Kosugi， Μ. Kameyama, Τ. Migita, Chem. Lett. 1983,927 ；b) Α. S. Guram, R. Α. Rennels, S. L. Buchwald, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 1348 ；c) J. Louie, J. F. Hartwig, Tetrahedron Lett. 1995，36，3609]，鈀催化的C-N偶聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)成為了一種通用和有效的合成含氮化合物的方法[For some reviews, please see :a)J. F. Hartwig, Angew. Chem. Int. Ed. 1998，37，2046 ；b) J. F. Hartwig, Acc. Chem. Res. 1998，31，852 ；c)J. P. Wolfe, S. Wagaw, J. -F. Marcoux, S. L. Buchwald, Acc. Chem. Res. 1998, 31,805 ；d) B. H. Yang, S. L. Buchwald, J.Organomet. Chem. 1999,576,125 ；e)J.F. Hartwig, in Modern Amination Methods ； Ed. :A. Ricci ；Wiley-VCH=Weinheim,2000, pp 195-262 ；f)I.P.Beletskaya, A. D. Averin, Pure Appl. Chem. 2004,76,1605 ；g)J.F. Hartwig, in Modern Arene Chemistry ；Ed. D. Astruc ；Wiley-VCH=Weinheim,2002, ppl07 ；h)J.F. Hartwig, Acc.Chem. Res. 2008,41, 1534 ；i) S. L. Buchwald, C. Mauger, G. Mignani, U. Scholz, Adv. Synth. Catal. 2006, 348, 23 ； j)D. S. Surry, S. L. Buchwald, Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，6338]。在偶聯(lián)反應(yīng)的所有親電試劑中，芳基氯化物由于價格低廉且廣泛易得成為了最引人注目的親電試劑[a) V.V. Grushin, H. Alper, in Activation of Unreactive Bonds and Organic Synthesis ； Ed. :S. Murai ；Springer :Berlin,1999 ；pp 193 ；b)V. V. Grushin,H. Alper,Chem. Rev. 1994, 94，1047 ;c) J.-P. Corbet，G. Mignani, Chem. Rev. 2006，106，2651]。得益于一些大位阻、富電子膦配體的發(fā)展，芳基氯化物已經(jīng)成為了碳氮偶聯(lián)反應(yīng)中常用的親電試劑[a) J. P. Wolfe, H. Tomori, J. P. Sadighi，J. -J. Yin, S. L. Buchwald, J. Org. Chem. 2000，65，1158 ； b) N. Kataoka, Q. Shelby, J. P. Stambuli, J. F. Hartwig, J. Org. Chem. 2002, 67, 5553 ；c)F.Rataboul,A.Zapf, R. Jackstell, S.Harkal, T.Riermeier, A. Monsees, U. Dingerdissen, M. Beller, Chem. Eur. J. 2004，10,2983 ；d) S. Urgaonkar, J. -H. Xu, J. G. Verkade, J. Org. Chem. 2003,68,8416 ；e)D. Liu, W. -Ζ. Gao, Q. Dai, Χ. -Μ. Zhang, Org. Lett. 2005,7,4907 ； f) R. A. Singer, S. Caron, R. Ε. McDermott, P. Arpin, N. Μ. Do, Synthesis 2003,1727 ；g)
G.Y. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2001，40，1513 ；h)G. -S. Chen, W. H. Lam, W. S. Fok, H. W. Lee, F. Y. Kwong, Chem. Asian J. 2007, 2, 306 ；i) L. Ackermann, J. H. Spatz, C. J. Gschrei, R. Born, A. Althammer, Angew. Chem. Int. Ed.2006,45,7627 ； j)S. Rodriguez, B. Qu, N. Haddad, D. C. Reeves, W. -J. Tang, H. Lee, D. Krishnamurthy, C. H. Senanayake, Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 533 ；k)R. J. Lundgren, A. Sappong-Kumankumah, M. Stradiotto, Chem. Eur. J. 2010，16，1983]。通常，高催化活性的膦配體往往價格昂貴、對空氣敏感且有毒，因此，大大限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。也正由于此原因，發(fā)展低廉和對空氣穩(wěn)定的配體并應(yīng)用于過渡金屬鈀催化的碳氮偶聯(lián)反應(yīng)中就日益顯得必要。就這一點而言，氣雜環(huán)卡賓[For some selected reviews on NHCs, please see :a) W. A. Herrmann, Angew. Chem. Int. Ed. 2002，41，1290 ；b)N. Marion, S. P. Nolan, Acc. Chem. Res. 2008，41， 1440 ；c)E. Peris, R. H. Crabtree, Coord. Chem. Rev. 2004，248，2239 ；d) W. A. Herrmann, K. Ofele, D. v. Preysing, K. S. Schneider, J. Organomet. Chem. 2003,687, 229 ；e) F. Ε. Hahn, Μ. C. Jahnke, Angew. Chem. Int. Ed. 2008,47,3122 ；f)F. Glorius, N-Heterocyclic Carbenes in Transition Metal Catalysis ；Springer-Verlag :Berlin, Germany, 2007 ；g)S. P. Nolan, N-Heterocyclic Carbenes in Synthesis ；Wiley-VCH :ffeinheim, Germany, 2006 ；h)S.Diez-Gonzalez, S. P. Nolan, Coord. Chem. Rev. 2007,251,874 ；i) Ε. Α. B. Kantchev, C. J. 0' Brien, Μ. G. Organ, Angew. Chem. Int. Ed. 2007，46，2768]，通常比膦配體具有更高的對空氣和熱的穩(wěn)定性，作為膦配體的強有力的競爭者，在過渡金屬鈀催化的芳基氯化物的胺化反應(yīng)中起了非常重要的作用[a)J._Y.Li，Μ. -J. Cui, A. -J. Yu, Y. -J. Wu, J. Organomet. Chem. 2007，692，3732 ；b)L. J. Goo β en, J. Paetzold, 0. Briel, A. Rivas-Nass, R. Karch, B. Kayser, Synlett 2005,275 ；c)M. S. Viciu, R. M. Kissling, E. D. Stevens, S. P. Nolan, Org. Lett. 2002,4,2229 ；d)M. S. Viciu, R. A. Kelly, III， E. D. Stevens, F. Naud, M. Studer, S. P. Nolan, Org. Lett. 2003, 5, 1479 ；e)Z. Jin, S. -X. Guo, X. -P. Gu, L. -L. Qiu, H. -B. Song, J. -X. Fang, Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1575 ；f)M. G. Organ, M. Abdel-Hadi, S. Avola, I. Dubovyk, N. Hadei, E. A. B. Kantchev, C. J. 0，Brien, M. Sayah, C. Valente, Chem. Eur. J. 2008，14,2443 ；g)M. S. Viciu, 0. Navarro, R. F. Germaneau, R. A. Kelly, III, W. Sommer, N. Marion, E. D. Stevens, L. Cavallo, S. P. Nolan, Organometallics 2004,23,1629 ；h)Z. Jin, L. -L. Qiu, Y. -Q. Li, H. -B. Song, J. -X. Fang, Organometallies 2010, 29, 6578 ；i)J.Broggi, H.Clavier, S.P.Nolan, Organometallics 2008,27,5525 ； j)N. Marion, 0. Navarro, J. -G. Mei, E.D.Stevens, N. M. Scott, S. P. Nolan, J. Am. Chem. Soc. 2006，1 ，4101]。盡管有了這些長足的進展，但是從文獻中可以發(fā)現(xiàn)，大位阻的胺和大位阻的氯化物之間的偶聯(lián)反應(yīng)的例子非常的少，僅僅只有幾個成功地應(yīng)用于鄰位四取代二芳基胺合成的例子[a)C.V. Reddy, V. Jesudoss, J. G. Verkade, J. Org. Chem. 2008，73，3047 ；b) S. Rodriguez, B. Qu, N. Haddad, D. C. Reeves, W. -J. Tang, H. Lee, D. Krishnamurthy, C. H. Senanayake, Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 533 ；c)L. J. Goo β en, J. Paetzold, 0. Briel, A. Rivas-Nass, R. Karch, B.Kayser,Synlett 2005, 275 ；d) N. Marion, 0. Navarro, J. -G. Mei, E. D. Stevens, N. M. Scott, S. P. Nolan, J. Am. Chem. Soc. 2006，128,4101. e)A. Ehrentraut, A. Zapf，M. Beller, J. Mol. Catal. A :Chem. 2005， 182-183,515]。另外，烷基胺由于在催化循環(huán)中容易發(fā)生β -氫消除反應(yīng)，也是胺化反應(yīng)中具有挑戰(zhàn)性的底物。因此，發(fā)展簡單易得的絡(luò)合物，并實現(xiàn)以芳基氯化物為底物在胺化反應(yīng)，特別是大位阻的底物在胺化反應(yīng)中的應(yīng)用，并且以烷基胺為底物實現(xiàn)它們在碳氮鍵形成中的應(yīng)用，仍然是一個非常具有挑戰(zhàn)性的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于提供一種方法以簡單易得的氮雜環(huán)卡賓-金屬鈀-咪唑絡(luò)合物為催化劑，實現(xiàn)芳基氯化物與芳基或烷基胺之間的偶聯(lián)反應(yīng)，達到碳-氮鍵形成的目的。本發(fā)明中所涉及的反應(yīng)可以用以下通式來表示
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種以氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物為催化劑，實現(xiàn)芳基氯化物與芳基或烷基胺之間的偶聯(lián)反應(yīng)，達到碳-氮鍵形成的目的?？梢杂靡韵峦ㄊ絹肀硎酒渲蠿可以是碘、溴或氯，進一步推薦為氯。其中R1代表2-，3-，4-位上的取代基，或代表芳環(huán)上二取代或多取代基。R1可以是H， C1-C6 烷氧基，NO2, CN, COR3 (R3 為 H，C1-C6 烷基，芳基等)，COOR4 (R4 可以是 H 或 C1-C6 烷基)， C1-C6烷基，芳基，NR7R8 (R7, R8為H，C「C6烷基，芐基或芳基等)。R1還代表苯并的芳環(huán)，如萘環(huán)。所述的芳基推薦為苯基，取代苯基(取代基是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基)，萘基，五到七元環(huán)雜芳基例如吡啶、吡咯、咪唑、呋喃、噻吩等。R2代表芳香胺上的2-，3-，4-位的一取代、二取代或多取代基。R2可以是C1-C6直鏈或支鏈烷基，C1-C6烷氧基。所述的芳基推薦為苯基，取代苯基(取代基是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基)，萘基，五到七元環(huán)雜芳基例如吡啶、吡咯、咪唑、呋喃、噻吩等。 R3可以是H，C1-C6烷基。本發(fā)明的反應(yīng)中，所用的氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物用量推薦為0. OOl-IOmol % (相對于芳基鹵化物)，所使用的胺與鹵化物之間的摩爾比推薦為1 1到5 1。反應(yīng)進行的溫度推薦為-10-150°C，尤其推薦為60-120°C。反應(yīng)時間推薦為2- 小時。 本發(fā)明的反應(yīng)中，所使用的堿可以是KHCO3, K2CO3, Na2CO3, Cs2CO3, NaHCO3, CH3COOK, CH3ONa, CsF, K3PO4 · 3H20, NaOH, KOH, KOtBu, NaOtBu 等等。本發(fā)明的反應(yīng)中，所使用的溶劑可以是水、四氫呋喃、苯、甲苯、二氧六環(huán)或有機溶劑與水的混合溶劑。本發(fā)明中涉及的氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物中
2.如權(quán)利要求1所述的一種芳基氯化物與伯胺或仲胺之間的偶聯(lián)反應(yīng)，其特征是催化劑為氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬催化劑中，金屬中心M可以鐵、銅、銀、鎳、鈀、鈷、銠、釕等氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物溶劑，堿，溫度等。
4.如權(quán)利要求1所述的一種芳基氯化物與伯胺或仲胺之間的偶聯(lián)反應(yīng)，其特征是所述的堿可以是 KHCO3, K2CO3, Na2CO3, Cs2CO3, NaHCO3, CH3COOK, CH3ONa, CsF, K3PO4 · 3H20, NaOH, KOH, KOtBu, NaOtBu 等等。
5.如權(quán)利要求1所述的一種芳基氯化物與伯胺或仲胺之間的偶聯(lián)反應(yīng)，其特征是所述的溶劑可以是水、四氫呋喃、苯、甲苯、二氧六環(huán)或有機溶劑與水的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法以簡單易得的氮雜環(huán)卡賓-金屬-咪唑絡(luò)合物為催化劑，實現(xiàn)伯胺或仲胺與氯化物之間的偶聯(lián)反應(yīng)，達到碳氮鍵形成的研究目的。特別需要指出的是，本發(fā)明所發(fā)展的催化體系對大位阻胺和大位阻氯化物之間的胺化反應(yīng)以及涉及脂肪胺的反應(yīng)具有非常優(yōu)異的催化效果，以良好到優(yōu)異的收率生成相應(yīng)的含氮化合物。本催化體系價廉易得，反應(yīng)條件溫和，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C07C221/00GK102432411SQ20111028314
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者朱磊, 邵黎雄, 陸建梅 申請人:溫州大學