钯催化手性亚磺酰胺与卤代芳烃的C-N偶联反应

论文摘要

含氮有机化合物在自然界中广泛存在，他们绝大部分都具有重要的生物活性、药用价值以及工业应用价值。有机合成是一种获取含氮有机化合物非常重要的途径。目前， C-N交叉偶联反应已经研究的非常广泛，其中Buchwald-Hartwig偶联反应是近些年来发展起来的一种具有重要意义的C-N交叉偶联反应，是实现芳胺化得到芳基胺化合物的重要方法。手性N-烷基烃基亚磺酰胺已经有多种的合成方法，但是，手性N-芳基烃基亚磺酰胺缺少通用、有效、简便的合成方法。光学纯、廉价易得的手性叔丁基亚磺酰胺和卤代芳烃的C-N交叉偶联是手性N-芳基叔丁基亚磺酰胺的理想合成方法，我们进行尝试，但产率一直比较低，直到偶然发现添加少量的水可以有效促进该C-N偶联反应的进行。我们对该C-N偶联反应进行系统考察。首先，我们选用溴苯与手性叔丁基亚磺酰胺为该偶联反应底物，分别对催化剂用量、配体种类及用量、反应时间、温度、碱的种类及用量、溶剂及添加水的用量进行了考察，对比分离纯化后的化学产率，最终优化出最佳的实验条件，即催化剂Pd2（dba）3用量为1mol%，2-二叔丁基磷-2’,4’,6’-三异丙基联苯（tBu-XPhos）作为配体及用量为5mol%，反应时间20h、温度90℃，2当量NaOH为碱，甲苯作为溶剂，和5%水作为添加剂。其次，考察了溴苯、4-溴甲苯、2-溴甲苯、3-溴甲苯、3-溴苯甲醚、4-溴苯甲酸、4-硝基溴苯、4-溴苯乙酮、4-溴氟苯、4-溴联苯、1-溴代萘、2-溴代萘、碘苯、氯苯、4-硝基氯苯、3-硝基氯苯、2-溴吡啶等二十种卤代芳烃分别与手性叔丁基亚磺酰胺的交叉偶联反应。其中，溴代芳烃比其它卤代芳烃反应产率高，带有吸电子基团的卤代芳烃比带有供电子基团的反应产率高。我们还进一步考察了溴苯、4-硝基溴苯、4-溴甲苯、4-溴苯乙酮等卤代芳烃与对甲苯基亚磺酰胺的交叉偶联反应。其中4-硝基溴苯和4-溴苯乙酮不与对甲苯基亚磺酰胺反应，溴苯和4-溴甲苯反应产率较低。本论文中所有的产物均用旋光、红外、核磁共振、质谱等有机波谱方法进行了严格的结构表征。论文还对N-苯基叔丁基亚磺酰胺的应用做了部分阐述。我们在N-苯基叔丁基亚磺酰胺的氮上成功引入甲基或者烯丙基，为N-苯基叔丁基亚磺酰胺的进一步应用打下了一定的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 CAr-N 交叉偶联反应
• 1.1.1 CAr-N 偶联反应的发展
• 1.1.2 Buchwald- Hartwig 交叉偶联反应的机理
• 1.1.3 Pd 催化剂前驱
• 1.1.4 配体
• 1.1.5 碱
• 1.1.6 溶剂
• 1.1.7 Buchwald- Hartwig 偶联反应中的亲电试剂
• 1.1.8 Buchwald- Hartwig 偶联反应中的亲核试剂
• 1.1.9 立体选择性
• 1.2 亚磺酰胺
• 1.2.1 手性叔丁基亚磺酰胺的合成
• 1.2.2 手性叔丁基亚磺酰胺在不对称合成中的应用
• 1.3 研究内容
• 1.4 本实验的依据和创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器和试剂
• 2.1.1 仪器与设备
• 2.1.2 试剂
• 2.2 N-芳基叔丁基亚磺酰胺的合成
• 2.2.1 （R）-N-苯基叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.2 （S）-N-苯基叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.3 （±）-N-苯基叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.4 （R）-N-（4-甲苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.5 （R）-N-（3-甲苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.6 （R）-N-（2-甲苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.7 （R）-N-（3-甲氧基苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.8 （R）-N-（4-硝基苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.9 （R）-N-（4-乙酰基苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.10 （R）-N-（4-苯甲酸基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.11 （R）-N-（4-氟苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.12 （R）-N-（4-联苯基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.13 （R）-N-（2-萘基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.14 （R）-N-（1-萘基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.15 （R）-N-（3-硝基苯）叔丁基亚磺酰胺
• 2.2.16 （R）-N-（2-吡啶基）叔丁基亚磺酰胺
• 2.3 N-芳基对甲苯基亚磺酰胺的合成
• 2.3.1 （±）-N-苯基对甲苯基亚磺酰胺
• 2.3.2 （±）-N-（对甲苯基）对甲苯基亚磺酰胺
• 2.4 （R）-N-甲基-N-苯基叔丁基亚磺酰胺的合成
• 2.5 （R）-N-乙烯基-N-苯基叔丁基亚磺酰胺
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 实验条件的优化
• 3.2 钯催化亚磺酰胺与芳烃衍生物的反应结果分析
• 3.3 N-苯基叔丁基亚磺酰胺的衍生的化合物
• 3.4 部分表征数据分析
• 3.4.1 高效液相色谱数据
• 3.4.3 单晶衍射图谱分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的学术成果
• 附录