教育教学金属催化.ppt
《教育教学金属催化.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《教育教学金属催化.ppt(65页珍藏版)》请在启牛文库网上搜索。
1、铜催化CN,CO偶联反应的研究进展,药物合成中的金属有机化学,摘要,CN,CO键偶联是药物合成中的一类重要反应,铜催化的偶联反应是该类化学键形成中的主要手段之一,相比钯等过渡金属,金属铜具有低毒、廉价、反应条件温和等优点.按照所形成化合物的结构类型综述了铜催化CN,CO键偶联反应的最新研究进展.关键词 CN偶联反应;CO偶联反应;铜催化;进展,含有碳杂键(如CN,CO,CS键等)的化合物是药物合成中一类重要组成部分,它不仅广泛地分布于多种具有生物活性的分子中,甚至在一定程度上成为决定其生理活性的关键基团,同时也在化工领域占有一席之地1.如何采用简便、廉价、高效的方法构建碳杂键,一直是有机合成中
2、的研究热点.经过多年的发展,目前构建CN,CO键的偶联反应主要采用一些过渡金属进行催化,包括钯、铁、铜等2,3.,由于铜具有低毒、廉价的特点,且其反应条件温和,催化配体比较简单,因而近年来,以铜作为催化剂催化CN,CO键形成的反应越来越受到人们的关注4,成为构建碳杂键的一条重要思路.经典的铜催化CC偶联的反应可以追溯到1901年发现的Ullmann反应5,即两个芳香卤化物和铜共热得到联芳烃,而CN,CO键的偶联反应是Ullmann反应的一种变体,称为Ullmann缩合反应,其最早利用铜粉合成双芳基醚化合物的反应可见1904 年的报道(Eq.1)6.,+,Cu powder,2 2.5 h,21
3、0 90%,X=Cl,Br,I,(1),其后研究者们从经典Ullmann反应出发,改进了反应条件,扩大了反应的底物范围,合成了不同结构类型的含碳杂键的分子,例如Goldberg,Avendano,Chan,Lam,Batey等在这方面做出了突出的贡献.,近年来,有不少综述文章总结了铜催化偶联反应一百年来的发展情况,例如2004年,Guo等7概括了不同反应类型的铜催化CC或C杂键的形成;2012 年,Xi等8对底物进行分类进而讨论N-烯基化的反应.本文从所形成化合物结构类型的角度出发,综述最近几年内铜催化形成CN,CO键的研究进展.,1 铜催化CN键的偶联反应,1.1 形成芳香胺的反应 铜催化C
4、N键的形成是合成芳香胺类化合物的常用方法之一,其反应底物大多为含有氨基的分子(伯胺或仲胺)与芳香卤化物,两者在铜催化剂的作用下能发生Ullmann型直接偶联,近年来研究发现不含卤素原子的芳香分子也能通过CH活化氧化偶联得到对应产物.仲胺的单芳基化及伯胺的双芳基化反应最早可见1999年Goodbrand小组9的研究,反应底物在CuCl和1,10-萘酚的催化作用下得到三芳基胺;2012,10 mol%CuI,20 mol%DMPAO,K3PO4,DMSO,60 110,ArNRR,(2),ArX+HNRR,2009年,Ma 等11以氨水作为胺源,溴代芳环作为芳基供体,报道了合成芳香伯胺的反应,对于
5、取代基位于邻位、间位或对位以及是否为供电子或吸电子基均无明显的选择性,该反应所需温,年,Ma小组10的最新研究成果发现,在CuI催化剂中添加了DMPAO配体后,首次成功地使得环状脂肪胺发生N-芳基化反应,有效地扩展了铜催化N-芳基化反应的应用范围(Eq.2).,+NH3H2O,CuI,4-hydroxy-L-proline,K2CO3,DMSO,50,(3),度较低,产率能达到75%以上,为芳香伯胺的形成提供了一条新的思路(Eq.3).,2010年,Fu 小组12总结了Cu(I)催化的碳杂偶联反应机理(Scheme 1),其认为该反应能以两种方式(Stage 1,Stage 2)使Cu(I)配
6、合物氧化加成得到Cu(III)配合物,再发生还原消除从而达到催化的目的.,Scheme 1,2011年,Wan 等13采用草酸二酰肼作为CuO催化CN偶联的配体,合成了一系列双芳基胺与芳基苄胺,该反应可利用微波在较低温度(甚至是30)下进行,并取得较高产率.该反应的芳基供体含有可离去基团(卤素原子),二价铜作为催化剂,首先氧化为三价铜,形成Cu(III)-配体-芳基的复合物,再发生还原消除使C-N键偶联(Scheme 2).,L,Scheme 2,氧化氨化偶联是一类特殊的CN偶联反应,通过金属铜与氧化剂的作用,能将氢醌氧化为相应的醌并联成芳胺类化合物.芳香胺底物首先连接到氢醌的2位,在催化剂C
7、u/AlO(OH)的作用下氢醌被O2氧化,形成2-氨基取代的醌,同理完成5-氨基取代.根据这一策略,2009年Park小组14成功地利用Cu/AlO(OH)得到了多种N-取代苯醌,产率在71%以上(Eq.4).,Cu/AlO(OH)r.t.O2(101 kPa),2 R1R2NH,(4),1.2 形成酰胺的反应 2001年,Buchwald等15将催化量的的CuI与1,2-二胺型配体,用于芳香卤化物的酰胺化反应,大部分芳基卤化物(包括芳基氯化物)均可发生反应,得到二芳基取代的酰胺类化合物(Eq.5).,之后采用该策略的其他研究小组通过改进反应配体来提高产物收率.,+,1 mol%CuI10 m
8、ol%L,K3PO4,110,dioxane,X=I,Br,Cl,(5),2005年,Scheidt等16报道了Cu(II)催化环状二酰亚胺N-芳基化的反应,该反应的芳基供体为硼酸化物,Cu(OAc)2为催化剂,三乙胺提供配体及碱性环境,同时需要O2参与.值得注意的是,该反应条件只适用于环状二酰亚胺,而线性二酰亚胺不发生反应(Eq.6).,+,Cu(OAc)2,NEt3,CH2Cl2,O2,(6),43%,97%,70%,74%,2009年,Nicasio等17选用的配体为2-(7-氮杂茚基)甲烷L1,合成的一系列五元环内酰胺N-芳基化产物产率为70%99%,该合成方法后处理简单,反应具有选择
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 教育 教学 金属 催化