配体促进的铜催化N-芳基化反应研究

论文摘要

N-芳基胺和N-芳基含氮杂环化合物广泛应用于生化、药物、光电转化材料中。合成这类化合物的铜催化N-芳基化法在最近几年取得的较大的进展,特别是很多新的配体被报道。但仍存在催化剂活性不高、配体实用性差、底物适用范围窄、官能团容忍性差等缺点。因此,研究开发出高效、通用、价廉易得的配体用于铜催化N-芳基化反应仍然是人们追求的目标。在前人工作基础上,本文设计了5个含有O=PPh2结构的O,O双齿配体,初步性能测试发现含有酚羟基的配体L2具有最好的催化活性;在此设计基础上,4个邻胺甲基苯酚类N,O双齿配体被合成,催化性能测试发现该系列配体中N-环己基-2-胺甲基苯酚配体L6明显优于配体L2,并有望作为铜催化N-芳基化反应的配体。受配体L6启发,我们测试了邻氨基苯酚的催化性能,发现邻氨基苯酚具有显著加速其自身同碘苯的N-芳基化反应的自加速效应。通过6个不同取代基的邻氨基苯酚衍生物配体的催化性能测试,发现配体1,2,3,4-四氢喹啉-8-酚具有最好的催化性能。以环己胺和溴苯的N-芳基化反应为模型反应,经过条件筛选实验,发现在以CuBr为铜盐、Cs2CO3为碱、DMSO为溶剂、配体和铜盐配比为2:1的最佳反应条件下80℃反应12h,目标产物N-环己基苯胺的GC收率达到82%。测试了Cu/1,2,3,4-四氢喹啉-8-酚反应体系的底物适用范围和官能团容忍性,发现该催化体系能有效的催化脂肪胺和N-杂环化合物与溴代芳烃的N-芳基化反应,在80-90℃温和条件下得到65-95%分离收率的目标产物并能容忍-Ac,-CN,-OMe,-F,-NH2,-CHO等官能团。这样,本文开发了一种温和条件下简单、有效、通用的N-芳基化反应体系,尤其是体系采用的配体简单经济,有望得到广泛地应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 P配体促进的铜催化N-芳基化反应
• 1.2 吡啶类配体促进的铜催化N-芳基化反应
• 1.3 N,N二胺类配体促进的铜催化N-芳基化反应
• 1.4 N,O双齿配体促进的铜催化N-芳基化反应
• 1.5 O,O双齿配体促进的铜催化N-芳基化反应
• 1.6 无配体铜催化N-芳基化反应
• 1.7 铜催化N-芳基化反应存在的问题和解决的方案
• 2 实验部分
• 2.1 实验总述
• 2.1.1 实验中用到的主要化学试剂
• 2.1.2 实验结果的分析方法和主要仪器
• 2.2 二苯氧膦类O,O双齿配体
• 2.2.1 配体L1的合成
• 2.2.2 配体L2的合成
• 2.2.3 配体L3的合成
• 2.2.4 配体L4的合成
• 2.2.5 配体L5的合成
• 2.3 邻胺甲基苯酚类N,O双齿配体
• 2.3.1 配体L6的合成
• 2.3.2 配体L7的合成
• 2.3.3 配体L8的合成
• 2.3.4 配体L9的合成
• 2.4 邻氨基苯酚衍生物配体
• 2.4.1 配体L11的合成
• 2.4.2 配体L12的合成
• 2.4.3 配体L13的合成
• 2.4.4 配体L14的合成
• 2.4.5 配体L15的合成
• 2.4.6 配体L16的合成
• 2.5 本章小结
• 3 结果与讨论
• 3.1 二苯氧膦类O,O双齿配体的催化性能
• 3.2 邻胺甲基苯酚类N,O双齿配体的催化性能
• 3.3 邻氨基苯酚的自催化现象
• 3.4 邻氨基酚衍生物配体的催化性能
• 3.5 铜/8-羟基四氢喹啉的催化条件优化
• 3.5.1 溶剂的筛选
• 3.5.2 铜源的筛选
• 3.5.3 碱的筛选
• 3.5.4 催化剂和配体的配比
• 3.6 铜/8-羟基四氢喹啉催化的脂肪胺的N-芳基化反应
• 3.7 铜/8-羟基四氢喹啉催化的N-杂环化合物的N-芳基化反应
• 3.8 铜催化N-芳基化产物
• 3.8.1 铜催化N-芳基化反应的通用操作步骤
• 3.8.2 铜催化N-芳基化产物的合成与表征
• 3.8.3 铜催化N-芳基化产物的部分表征谱图
• 3.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢