銅催化C-H鍵活化構(gòu)建新型氮烯基苯并咪唑衍生物.pdf

1、氮烯基結(jié)構(gòu)存在于許多天然產(chǎn)物和醫(yī)藥分子中，顯示出廣泛的生物活性。在自然界中發(fā)現(xiàn)了許多具有生物活性的氮烯基天然產(chǎn)物的存在，如(±)-ξ-Clausenamide、(+)-SB-204900就是從蕓香料黃皮中提取出來的天然有機分子并具有許多藥理作用。由于烯胺衍生物的特殊結(jié)構(gòu)，特別是氮烯基苯并咪唑，在有機反應(yīng)中常用作復(fù)雜化合物的原料和重要的醫(yī)藥中間體。在高分子化學(xué)中，該類化合物也可作為聚合過程的反應(yīng)單體。其中氮烯基吡咯烷酮（NVP）就用于構(gòu)建

2、具有經(jīng)濟重要性的聚合物。烯胺衍生物含有雙鍵和氮原子，可與多種過渡金屬進行配位，因此也是許多金屬絡(luò)合物的核心配體。不僅如此，烯胺衍生物可以用于合成傳統(tǒng)方法難以制備的多取代氮雜環(huán)化合物。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，氮烯基唑類化合物已經(jīng)應(yīng)用于金屬的分離、極性化合物的提取、化妝品和染料的提純等。另外，氮烯基咪唑類衍生物在醫(yī)藥和農(nóng)藥領(lǐng)域也被發(fā)現(xiàn)具有較好的抗真菌和抗寄生蟲方面作用。尋找到一種簡便適用的方法合成具有潛在生物活性的新型氮烯基苯并咪唑類衍生物也是科研工作

3、者正在努力的方向。
　　C-H鍵活化被稱為有機化學(xué)領(lǐng)域中的“圣杯”，而實現(xiàn)碳氫鍵的高選擇性活化也是化學(xué)科研工作者的追求目標。特別是過渡金屬參與C-H鍵活化的體系中，對反應(yīng)底物具有較好官能團容忍性，絕大多數(shù)文獻中報道的反應(yīng)對鹵素、酰胺、硝基和酯基等均適用，因而一直是有機化學(xué)的熱門領(lǐng)域。隨著對過渡金屬催化C-H鍵活化的深入研究，反應(yīng)催化劑由價格昂貴的Ru、Ir、Rh和Pd等過渡金屬轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂孟鄬α畠r的Cu催化劑，并且反應(yīng)條件也越來越溫

4、和。
　　在有機合成中，較多結(jié)構(gòu)復(fù)雜化合物的合成路線需要多步反應(yīng)，而傳統(tǒng)方法則涉及繁雜的純化分離過程。從綠色化學(xué)和經(jīng)濟的角度看，減少不必要的后處理，盡可能地避免中間體的分離過程完全順應(yīng)了時代要求。而串聯(lián)反應(yīng)即為在一個反應(yīng)體系中不進行任何操作，反應(yīng)原料進行了多個反應(yīng)結(jié)合的過程。因為其具有操作簡便、無需分離中間體、收率好且高效等優(yōu)點，相比于傳統(tǒng)方法充分展示出優(yōu)越性而一直活躍于有機化學(xué)的研究前沿。
　　因此，我們實現(xiàn)了N-烯基苯并

5、咪唑的C-N鍵通過苯并咪唑和缺電子烯烴的分子間串聯(lián)氮雜邁克爾加成反應(yīng)，及Cu(II)和碘化鋰共同作用下苯并咪唑酯發(fā)生分子內(nèi)α位C-H鍵的碘化和脫鹵化氫的形式α，β-脫氫過程。該方法對唑類具有較好的官能團容忍性，對苯環(huán)上含有甲基、酯基、硝基、鹵素及大的共軛環(huán)均適用。這些官能團還可以進行衍生反應(yīng)，便于化合物的結(jié)構(gòu)修飾而得到更多結(jié)構(gòu)新穎且存在潛在生物活性的含唑類化合物。但是，對于苯并咪唑的2位、丙烯酸酯的α或β位存在的位阻效應(yīng)，對反應(yīng)影響較大

6、，目標產(chǎn)物的分離產(chǎn)率顯著降低。該方法首次報道了在溫和條件下，苯并咪唑衍生物分子間和分子內(nèi)酯α位碳氫鍵的選擇性碘化的串聯(lián)反應(yīng)。該過程并非自由基反應(yīng)，包括通過銅鹽催化sp3 C H的活化得到α-碘酯中間體，有效地合成了二十多個新型唑類化合物。我們對所有化合物的高分辨質(zhì)譜、氫譜、碳譜及紅外光譜進行解析，證實了化合物的分子結(jié)構(gòu)。另外，我們還成功培養(yǎng)出了4a的單晶，經(jīng)過X-射線單晶衍射進一步確認了其空間立體構(gòu)型。在反應(yīng)機理的探討時，我們發(fā)現(xiàn)一個重

7、要的中間體—α-碘代酯，并進一步證實了該反應(yīng)其中的一個過程為苯并咪唑和丙烯酸酯發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，然后再進行Cu催化的C-H鍵活化生成α-碘代酯中間體，最后發(fā)生脫鹵代氫得到目標產(chǎn)物。在控制實驗對比過程中，我們發(fā)現(xiàn)Cu鹽雖在酯的α-H活化中起到重要作用，但對后續(xù)反應(yīng)影響較小，而在脫鹵代氫的過程中堿的作用是不可忽略的。并且在我們報道在溫和條件下生成碘酯的方案，亦可以運用到許多醫(yī)藥反應(yīng)中得到關(guān)鍵中間體。
　　由于多數(shù)苯并咪唑衍生物具有生