高效的以腙為配體銅催化的C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)

張占金，唐旭靜，李爭(zhēng)寧，陳會(huì)英

(1.大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116605；2.大連大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院，遼寧 大連 116600)

高效的以腙為配體銅催化的C-N交叉偶聯(lián)反應(yīng)

張占金1，唐旭靜2，李爭(zhēng)寧2，陳會(huì)英1

(1.大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116605；2.大連大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院，遼寧 大連 116600)

開發(fā)了一種溫和、高效的以腙為配體的銅催化系統(tǒng)Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/Cs2CO3/DMSO，并在相對(duì)溫和的條件下，將該系統(tǒng)用于催化胺與芳鹵的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，表現(xiàn)了良好的催化活性。交叉偶聯(lián)反應(yīng)的最大收率達(dá)到了80 %。實(shí)驗(yàn)表明，該類配體是穩(wěn)定的、價(jià)廉的且可從市場(chǎng)上得到的原料，易于通過簡(jiǎn)單的方法進(jìn)行制備。

胺；芳鹵；腙；C-N交叉偶聯(lián)

含有N-芳基組成部分的化合物可用于天然產(chǎn)物領(lǐng)域[1]、光學(xué)領(lǐng)域[2]及材料學(xué)領(lǐng)域[3]中，因此這類化合物的化學(xué)合成方法近年來(lái)引起了化學(xué)工作者的高度關(guān)注。鈀催化的Ullmann類型的偶聯(lián)反應(yīng)是制備這類化合物的傳統(tǒng)方法，近年來(lái)得到了快速的發(fā)展[4-5]。然而從實(shí)際的效益看，在溫和條件下銅催化的反應(yīng)顯然已成為規(guī)模化生產(chǎn)研究的焦點(diǎn)[6]。最近，人們研究了許多在溫和條件下用于催化胺化反應(yīng)的配體，例如1，10-菲咯啉[7]、反式-1, 2-環(huán)己二胺[8]、乙二醇[9]、氨基酸[10]、NHC型配體[11]、1, 3-二酮[12]及其他類型含有氮和氧的配體[13-18]。然而，妨礙其應(yīng)用的兩個(gè)重要因素是費(fèi)用和可利用性，特別是一些配體的制備要經(jīng)過繁瑣的多步合成反應(yīng)。因此，發(fā)現(xiàn)更經(jīng)濟(jì)、更高效的配體仍然迫在眉睫。鑒于此，我們一直致力于研究開發(fā)低成本及易于合成的配體，而且這些配體一般都是從廉價(jià)的起始原料，經(jīng)過簡(jiǎn)單的反應(yīng)步驟制備。最近的突破是發(fā)展了分別用于脂肪胺及含氮雜環(huán)的交叉偶聯(lián)反應(yīng)的配體[19]。在應(yīng)用腙和肟配體于銅催化胺的N-芳基化反應(yīng)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不僅用Cu2O作催化劑前體時(shí)腙是高效的配體，而且該類配體是費(fèi)用低的、容易制備的及在空氣中是穩(wěn)定的。

1 材料與方法

1.1 設(shè)備及試劑

熔點(diǎn)的測(cè)定由YAZAWA微量熔點(diǎn)儀(未校正，北京泰克儀器有限公司)完成。1H NMR 和13C NMR 譜是以TMS作內(nèi)標(biāo)， 用Varian 核磁共振儀(400 MHz，美國(guó)瓦里安公司)測(cè)定。高分辨質(zhì)譜(HRMS)的測(cè)定通過 Mariner 5303 (USA)高分辨質(zhì)譜儀(美國(guó)應(yīng)用生物系統(tǒng)公司)完成，乙腈作溶劑。

使用沸點(diǎn)范圍為60 ～90 ℃的石油醚。所有溶劑均按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行干燥和脫氣。通過改變石油醚與乙酸乙酯的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)洗脫液極性梯度的變化，直至將產(chǎn)物分開。

1.2 配體的合成

將H2N-R2(10 mmol)和甲苯(6 mL，R2為a)或三乙胺(6 mL，R2為b、c)加入到裝有磁攪拌子干燥的50 mL圓底燒瓶中。攪拌下滴加 R1-CHO(10 mmol)6 mL甲苯溶液。然后，攪拌下加熱反應(yīng)混合物至85 ℃并維持24 h。冷卻到室溫后，加入4 mL乙醇至得到的混合物中。濾除固體，減壓下除去溶劑。用乙醇重結(jié)晶粗產(chǎn)物得到目標(biāo)化合物。

1.3 偶聯(lián)反應(yīng)

將Cu2O (14.4 mg，0.1 mmol)、Cs2CO3(977.5 mg，3 mmol)及配體4a (43.2 mg，0.2 mmol)加入到Schlenk瓶中。將Schlenk瓶抽空并置換成氬氣氛圍(重復(fù)5次)。室溫下加入DMSO (1 mL)、胺(1.5 mmol)和芳碘(1 mmol)。再次抽空置換Schlenk瓶成氬氣氛圍(重復(fù)5次)。在95 ℃并攪拌下加熱反應(yīng)物36 h。冷卻到室溫，將4 mL乙酸乙酯和10 mL水加入到反應(yīng)物中。分出有機(jī)層，水層進(jìn)一步用乙酸乙酯萃取(4×10 mL)。合并后的有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌，無(wú)水Na2SO4干燥。真空除去溶劑，以石油醚和乙酸乙酯混合物為洗脫液，剩余物進(jìn)一步通過硅膠柱純化得到目標(biāo)產(chǎn)物。

1.4 芳碘與胺類交叉偶聯(lián)反應(yīng)數(shù)據(jù)

N-丁基苯胺：無(wú)色液體(0.1060 g，產(chǎn)率71 %)。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.29～7.28 (d，J= 5.9 Hz，2H)，6.81～6.80 (d，J= 5.5 Hz，2H)，6.71 (s，1H)，3.67 (s，1H)，3.19 (s，2H)，1.69 (s，2H)，1.54 (s，2H)，1.08～1.07 (d，J= 6.6 Hz，3H)。HRMS (APCI) calcd for C10H16N (M+H+)：150.1211，found：150.1284。

N-環(huán)己基苯胺：無(wú)色液體(0.1262 g，產(chǎn)率72 %)。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.23～7.22 (d，J= 4.0 Hz，2H)，6.74～6.66 (d，J= 32.0 Hz，3H)，3.59 (s，1H)，3.32～3.31 (d，J= 3.3 Hz，1H)，2.13 (s，2H)，1.83～1.72 (d，J= 41.8 Hz 3H)，1.52～1.01 (m，5H)。HRMS (APCI) calcd for C12H18N(M+H+)：176.1368，found：176.1440。

N-芐基苯胺：白色固體(0.1319 g，產(chǎn)率72 %)： m.p. 36～37 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.68～7.39 (m， 4H)，7.33～7.28 (t，J= 6.7 Hz，3H)，6.90～6.87 (t，J= 6.3 Hz，1H)，6.78～6.76 (d，J= 6.8 Hz，2H)，4.44 (s，2H)，4.16 (s，1H)。HRMS (APCI) calcd for C13H14N(M+H+)：184.1055，found：184.1128。

N-異丙基苯胺：無(wú)色液體(0.0933 g，產(chǎn)率69 %)。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ6.98～6.97 (d，J= 6.4 Hz，2H)，6.59～6.55 (t，J= 7.1 Hz，1H)，6.48～6.46 (d，J= 7.5 Hz，2H)，3.61～3.42 (m，1H)，3.31 (s，1H)，1.10～1.09 (d，J= 5.8 Hz，6H)。1HRMS (APCI) calcd for C9H14N (M+H+)：136.1047，found：136.1120。

N-叔丁基苯胺：淡黃色液體(0.1015 g，產(chǎn)率68 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.36～7.26 (t，J= 7.5 Hz，2H)，7.04～6.83 (m，3H)，3.80 (s，1H)，1.27 (s，9H)。 HRMS(APCI) calcd for C10H16N (M+H+)：150.1204，found：150.1277。

N-環(huán)己基-4-甲基苯胺：無(wú)色液體(0.1268 g，產(chǎn)率67 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ6.90～6.86 (d，J= 7.5 Hz，2H)，6.45～6.43 (d，J= 7.4 Hz，2H)，3.45 (br，1H)，3.14～3.09 (t，J= 9.0 Hz，1H)，2.13 (s，3H)，1.97～1.94 (d，J= 11.9 Hz，2H)，1.67～1.53 (m，3H)，1.38～0.92 (m，5H)。HRMS (APCI) calcd for C13H20N (M+H+)：190.1500，found：190.1592。

N-芐基-4-氰基苯胺：黃色固體(0.1562 g，產(chǎn)率75 % )：m.p. 72～73 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.51～7.46 (d，J= 8.9 Hz，2H)，7.25～7.16 (m，5H)，6.50～6.48 (d，J= 8.1 Hz，2H)，4.53 (s，1H)，4.28 (s，2H)。HRMS (APCI) calcd for C14H13N2(M+H+)：209.0994，found：209.1067。

N-環(huán)己基-4-甲氧基苯胺：白色固體(0.1314 g，產(chǎn)率64 % )。m.p. 41～42 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.45～7.43 (d，J= 6.8 Hz，2H)，6.57～6.56 (d，J= 6.8 Hz，2H)，3.65 (s，3H)，3.26 (s，1H)，3.06 (s，1H)，1.94～1.93 (d，J= 11.2 Hz，2H)，1.66～1.53 (m，3H)，1.36～0.91 (m，5H)。HRMS (APCI) calcd for C13H20NO (M+H+)：206.1466，found：206.1538。

N-苯基吡咯烷：無(wú)色液體(0.1089 g，產(chǎn)率74 %)。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.14～7.11 (m，2H)，6.57 (s，1H)，6.48～6.47 (d，J= 6.1 Hz，2H)，3.17 (s，4H)，1.89 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C10H14N (M+H+)：148.1057，found：148.1130。

N-(4-甲氧苯基)吡咯烷：白色固體(0.1152，產(chǎn)率65 % )。m.p. 42～43 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ6.77～6.75 (d，J= 7.6 Hz，2H)，6.48～6.46 (d，J= 7.3 Hz，2H)，3.69～3.67 (d，J= 9.2 Hz，3H)，3.15 (s，4H)，1.90 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C11H16NO (M+H+)：178.1164，found：178.1237。

N-甲基-N-苯基哌嗪：無(wú)色液體(0.1234 g，產(chǎn)率70 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.28～7.25 (t，J= 5.9 Hz，2H)，7.03～6.89 (m，2H)，6.88～6.85 (t，J= 6.4 Hz，1H)，3.21 (s，4H)，2.58 (s，4H)，2.35 (s，3H)。HRMS (APCI) calcd for C11H17N2(M+H+)：177.1300，found：177.1403。

N-苯基嗎啉：白色固體(0.1224 g，產(chǎn)率75 % )。m.p. 51～52 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.33～7.31 (d，J= 6.7 Hz，2H)，6.96～6.94 (d，J= 7.5 Hz，3H)，3.89 (s，4H)，3.19 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C10H14NO (M+H+)：164.1001，found：164.1073。

N-苯基-3, 5-二甲基嗎啉：無(wú)色液體(0.1377 g，產(chǎn)率72 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.33～7.30 (t，J= 6.6 Hz，2H)，7.13～6.68 (m，3H)，4.20～4.19 (d，J= 2.7 Hz，1H)，3.86～3.85 (d，J= 1.9 Hz，1H)，3.50～3.48 (d，J= 11.7 Hz，1H)，3.25～3.22 (d，J= 11.6 Hz，1H)，2.93～2.91 (m，1H)，2.48～2.42 (t，J= 10.8 Hz，1H)，1.37～1.30 (m，6H)。HRMS (APCI) calcd for C12H18NO (M+H+)：192.1324，found：192.1397。

N-(4-氰苯基)嗎啉：白色固體(0.1506 g，產(chǎn)率80 %)。m.p. 75～76 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.52～7.50 (d，J= 8.2 Hz，2H)，6.89～6.87 (d，J= 8.2 Hz，2H)，3.86 (s，4H)，3.28 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C11H13N2O (M+H+)：189.0900，found：189.1013。

N-(4-甲苯基)嗎啉：白色固體(0.1223 g，產(chǎn)率69 % )。m.p. 40～42 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.03～7.02 (d，J= 5.4 Hz，2H)，6.79 (s，2H)，3.80 (s，4H)，3.05 (s，4H)，2.21 (s，3H)。HRMS (APCI) calcd for C11H16NO (M+H+)：178.1200，found：178.1233。

N-(4-甲氧苯基)嗎啉：白色固體(0.1275 g，產(chǎn)率66 %)。m.p. 66～67 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.04～6.72 (m，4H)，3.88 (s，4H)，3.77 (s，3H)，3.07 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C11H16NO2(M+H+)：194.1106，found：194.1179。

N-苯基吲哚：無(wú)色液體(0.1236 g，產(chǎn)率64 %)。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ7.83 (s，1H)，7.57～7.55 (d，J= 7.4 Hz，2H)，7.21～7.20 (d，J= 7.7 Hz，2H)，7.12～6.86 (m，4H)，6.44 (s，2H)。HRMS (APCI) calcd for C14H12N (M+H+)：194.0900，found：194.0937。

1.5 含氮雜芳環(huán)與胺類交叉偶聯(lián)反應(yīng)數(shù)據(jù)

5-(環(huán)己胺-N-基)嘧啶：白色固體(0.1205 g，產(chǎn)率68 %)。m.p. 106～107 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.48 (s，1H)，8.04 (s，2H)，3.60 (s，1H)，3.21 (s，1H)，2.00 (s，2H)，1.70～1.60 (d，J= 29.3 Hz，3H)，1.38～0.95 (m，5H)。 HRMS (APCI) calcd for C10H16N3(M+H+)：178.1272，found：178.1345。

5-(芐胺-N-基)嘧啶：白色固體(0.1278 g，產(chǎn)率69 %)。m.p. 98～99 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.49 (s，1H)，8.02 (s，2H)，7.34～7.18 (m，5H)，4.38 (s，1H)，4.25 (s，2H)。HRMS (APCI) calcd for C11H12N3(M+H+)：186.1000，found：186.1022。

5-(吡咯烷-1-基)嘧啶：無(wú)色液體(0.1000 g，67 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.54 (s，1H)，8.05 (s，2H)，3.30 (s，4H)，2.04 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C8H12N3(M+H+)：150.0957，found：150.1029。

5-(嗎啉-1-基)嘧啶：無(wú)色液體(0.1173 g，產(chǎn)率71 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.55 (s，1H)，7.99 (s，2H)，4.77 (s，4H)，3.62 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C8H12N3O (M+H+)：166.0893，found：166.0966。

2-(吡咯烷-N-基)吡啶：無(wú)色液體(0.0934 g，產(chǎn)率63 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.13 (s，1H)，7.40～7.38 (d，J= 7.0 Hz，1H)，6.47 (s，1H)，6.32～6.30 (d，J= 7.9 Hz，1H)，3.41 (s，4H)，1.97～1.96 (d，J= 1.9 Hz，4H)。HRMS (APCI) calcd for C9H13N2(M+H+)：149.1013，found：149.1086。

2-(嗎啉-N-基)吡啶：無(wú)色液體 (0.1084 g，產(chǎn)率66 % )。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.16～8.15 (d，J= 1.9 Hz，1H)，7.48～7.44 (m，1H)，6.61～6.58 (t，J= 7.2 Hz，2H)，3.77 (s，4H)，3.45 (s，4H)。HRMS (APCI) calcd for C9H13N2O (M+H+)：165.0959，found：165.1031。

2-(環(huán)己胺-N-基)吡啶：白色固體(0.1146 g，產(chǎn)率65 %)。m.p. 100～101 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.37 (s，1H)，8.03 (s，1H)，6.51 (s，1H)，6.37～6.35 (d，J= 8.2 Hz，1H)，4.59 (s，1H)，3.51～3.50 (d，J= 4.5 Hz，1H)，2.04～2.01 (d，J= 11.8 Hz，2H)，1.76～1.61 (m，3H)，1.43～1.34 (m，2H)，1.28～1.06 (m，3H)。HRMS (APCI) calcd for C11H17N2(M+H+)：177.1323，found：177.1396。

2-(芐胺-N-基)吡啶：白色固體(0.1271 g，產(chǎn)率69 % )。m.p. 82～83 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)：δ8.16～8.15 (d，J= 6.7 Hz，1H)，7.65～7.49 (m，5H)，6.72～6.69 (t，J= 6.5 Hz，1H)，6.55～6.46 (m，1H)，5.30 (s，1H)，4.74 (s，2H)。HRMS (APCI) calcd for C12H13N2(M+H+)：185.1001，found：185.1074。

2 結(jié)果與討論

腙及肟配體的合成如圖1。腙和肟配體1b、2a、3b、4a、4b、4c、5a、5b及5c可以通過簡(jiǎn)單的一步反應(yīng)，由廉價(jià)、易得的苯肼(取代苯肼)、羥胺及相應(yīng)的芳甲醛(雜環(huán)芳甲醛)以優(yōu)良的分離收率合成。利用萃取和重結(jié)晶而不是使用復(fù)雜的分離過程得到配體，并且該類配體數(shù)周內(nèi)在空氣中可穩(wěn)定存在。

在初步的配體篩選實(shí)驗(yàn)中，K3PO4作為堿，在95 ℃及CuBr存在下，使用碘苯與嗎啉在DMSO中的偶聯(lián)反應(yīng)作為模板反應(yīng)。合成的腙和肟分別用于碘苯和嗎啉的偶聯(lián)反應(yīng)中，所得交叉偶聯(lián)反應(yīng)的結(jié)果如圖2。

圖2 銅催化嗎啉的N-芳基化反應(yīng)：配體的篩選

反應(yīng)條件：CuBr (0.1 mmol)，配體 (0.2 mmol)，PhI (1.0 mmol)，嗎啉 (1.5 mmol)，K3PO4(3 mmol)，DMSO (1 mL)，95 ℃，36 h

2-呋喃甲醛苯腙和2-噻吩甲醛苯腙配體上的氧和硫?qū)ε潴w活性的影響幾乎沒有差別。而使用2-吡啶苯腙配體，偶聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)率較低。對(duì)于2-噻吩甲醛苯腙配體，觀察到了較高的分離收率。使用4a配體得到40 %最好產(chǎn)率，這可能與配體氮原子所連的甲基有關(guān)。因此，為了進(jìn)一步篩選配體，又測(cè)定了4c，5a和5c的活性。不幸的是使用4c作為配體，得到了更低的結(jié)果。

為了達(dá)到有效偶聯(lián)反應(yīng)的目的，通常選擇合適的堿、溶劑及銅源是非常重要的。因此，使用上述已篩選出的配體，對(duì)堿、溶劑及銅源進(jìn)行了優(yōu)化，所得結(jié)果見表1。

表1 用于嗎啉N-芳基化反應(yīng)的堿、溶劑及銅源的篩選a

序號(hào)Cu(I)堿溶劑收率(%)b1CuBrK3PO4DMSO402CuBrK2CO3DMSO163CuBrKOHDMSO364CuBrKOButDMSO635CuBrNaOButDMSO186CuBrCs2CO3DMSO727CuBrNEt3DMSO88CuBrCs2CO3DMF339CuBrCs2CO3Dioxane2010CuBrCs2CO3Toluene1911CuBrCs2CO3CH3CN2112CuBrCs2CO3THF2513CuClCs2CO3DMSO3414CuICs2CO3DMSO5815Cu2OCs2CO3DMSO7516CuCNCs2CO3DMSO2417cCu2OCs2CO3DMSO418d-Cs2CO3DMSO3

注：a為反應(yīng)條件：Cu(I) (0.1 mmol)，4a (0.2 mmol)，PhI (1.0 mmol)，嗎啉 (1.5 mmol)，堿 (3 mmol)，溶劑 (1 mL)，95 ℃，36 h；b為分離收率；c為沒有使用配體；d為沒有使用銅源。

從表1可以看出，通常使用的堿，如K3PO4、K2CO3、KOH、KOBut、NaOBut、Cs2CO3及 NEt3對(duì)偶聯(lián)反應(yīng)有不同的影響(序號(hào)1-7)，其中Cs2CO3最好(序號(hào)6)。其次，KOBut也可供選擇(序號(hào)4)。當(dāng)使用有機(jī)堿 NEt3時(shí)，僅僅得到了8 %的分離收率(序號(hào)7)。使用 Cs2CO3作為堿，測(cè)定溶劑影響的研究表明：模板反應(yīng)在溶劑DMSO中能高效進(jìn)行(序號(hào)6)，而在其他所選用的溶劑中，反應(yīng)效率較低(序號(hào)8-12)。因此，選擇DMSO作為接下來(lái)實(shí)驗(yàn)的溶劑。在銅源檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)空氣中穩(wěn)定的、廉價(jià)的 Cu2O是更有效的銅源(序號(hào)15)。而在沒有配體只有銅源或只有銅源沒有配體的情況下，僅僅觀察到了很低的產(chǎn)率(序號(hào)17-18)。通過篩選實(shí)驗(yàn)得到的最佳催化系統(tǒng)為：Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/Cs2CO3/DMSO。

為了進(jìn)一步考查銅催化的芳碘與胺的交叉偶聯(lián)反應(yīng)，擴(kuò)展催化系統(tǒng)Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/Cs2CO3/DMSO至其他的伯胺、仲胺與芳碘類化合物的交叉偶聯(lián)反應(yīng)(見表2)、5-溴嘧啶及2-溴吡啶的交叉偶聯(lián)反應(yīng)(見表3)。

表2 銅催化的芳碘與胺的偶聯(lián)反應(yīng)a

注：a為反應(yīng)條件：Cu2O(0.1 mmol)，4a (0.2 mmol)，芳鹵(1.0 mmol), 胺(1.5 mmol)，Cs2CO3(3 mmol)，在DMSO (1 mL)中，95 ℃，36 h；b為分離收率。

由表2可看出，篩選出的Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/DMSO/Cs2CO3可作為脂肪伯胺、仲胺與芳碘偶聯(lián)反應(yīng)的最佳催化系統(tǒng)。首先，采用伯胺作為試劑，觀察到了優(yōu)良的分離收率(表3 序號(hào) 1-8)。反應(yīng)能夠忍耐像氰基、甲氧基等官能團(tuán)(序號(hào) 5-8)。對(duì)于取代芳碘，觀察到了電子效應(yīng)的明顯影響。對(duì)含有吸電子基的芳碘，得到了相對(duì)較高的收率(序號(hào) 2，5，序號(hào) 3，6)。對(duì)含有供電子基的芳碘，得到了相對(duì)較低的分離收率(序號(hào) 2，7)。其次，選用仲胺作試劑，得到了可觀的分離收率(序號(hào) 9-17)。同樣，反應(yīng)也能夠容忍像氰基及甲氧基等活性基團(tuán)(序號(hào) 10，14～16)。吸電子及供電子基(序號(hào) 12，14，序號(hào) 12，16)對(duì)芳碘偶聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)率的影響與伯胺的芳基化相似。

表3 銅催化的含氮雜芳環(huán)與胺的偶聯(lián)反應(yīng)a

注：a為反應(yīng)條件：Cu2O(0.2 mmol)，4a (0.4 mmol)，芳鹵(1.0 mmol)，胺(1.5 mmol)，和Cs2CO3(3 mmol)，在DMSO (1 mL)中，95 ℃，48 h；b為分離收率。

接下來(lái)，將Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/DMSO/Cs2CO3作為催化系統(tǒng)用于脂肪胺與N-雜環(huán)芳烴的偶聯(lián)反應(yīng)。如表3所示，當(dāng)Cu2O和配體的量加倍后，8種N-雜環(huán)化合物能有效地轉(zhuǎn)化為所要求的產(chǎn)物。5-溴嘧啶與4種胺的偶聯(lián)反應(yīng)能夠平穩(wěn)進(jìn)行(序號(hào) 1-4)。得到了良好的分離收率，但所得結(jié)果稍有差別。2-溴吡啶也能成功地與某些胺類進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)(序號(hào) 5-8)。

3 結(jié) 論

如上所述，發(fā)展了一種溫和的、高效的胺與芳鹵的N-芳基化反應(yīng)的銅催化系統(tǒng)Cu2O/2-噻吩甲醛-N-甲基苯腙(4a)/DMSO/Cs2CO3。腙配體通過簡(jiǎn)單、有效的方法，使用廉價(jià)易得的起始原料合成，使其具有價(jià)廉、穩(wěn)定的特點(diǎn)。盡管該催化系統(tǒng)僅限于高活性芳鹵的C-N偶聯(lián)反應(yīng)，但這也不妨礙它們?cè)谀承┣闆r下具有一定的、潛在的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也代表了簡(jiǎn)單、價(jià)廉催化系統(tǒng)的實(shí)際發(fā)展趨勢(shì)。進(jìn)一步的研究正在進(jìn)行中。

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(責(zé)任編輯 鄒永紅)

Highly Efficient Copper-Catalyzed C-N Cross Coupling Reaction Using Hydrazone as Ligand

ZHANG Zhan-jin1, TANG Xu-jing2, LI Zheng-ning2, CHEN Hui-ying1

(1.School of Life Science, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China; 2.College of Environmental and Chemical Engineering, Dalian University, Dalian Liaoning 116600, China)

A mild and highly efficient copper-catalyzed system, i.e, Cu2O/2-thiophenolaldehyde-N-methyl phenyl hydrazone (4a)/Cs2CO3/DMSO for cross coupling reaction of amines with aryl halides using hydrazone as ligand was developed and good catalytic activity was revealed. The reactions were carried out under relatively mild condition. The optimal yield reached to 80% for cross coupling reactions. It was showed that hydrazone ligands were stable, low-cost and easily prepared from inexpensive, commercially available starting materials using a simple, efficient method.

amine; arylhalide; hydrazone; C-N cross coupling

2016-09-28；最后

2016-11-21

張占金(1959-)，男，遼寧朝陽(yáng)人，教授，博士，主要從事有機(jī)合成，均相催化研究。

2096-1383(2017)01-0014-07

O625.41

A