銅催化環(huán)狀二芳基碘鎓鹽和對甲苯磺酰腙發(fā)生開環(huán)反應制備含氮聯(lián)芳基化合物

孫 旭

（西華師范大學化學化工學院，四川 南充 637000）

1 研究背景

環(huán)狀二芳基碘鎓鹽是一種高價碘試劑，其結構中的碘原子連接兩個芳基，因此常用于構建含有兩個芳香環(huán)或者雜芳香環(huán)稠合化合物[1]。2018年，顧振華課題組實現(xiàn)了銅催化環(huán)狀二芳基碘鎓鹽與硫代硫酸鉀的不對稱硫醇開環(huán)反應，合成了2′-碘-[1,1′-聯(lián)苯]-2-基硫醇異構體[2]。2019年，Goswami課題組報道了銅催化環(huán)狀二芳基碘鎓鹽的酰氧基化制備2-碘聯(lián)二芳基化合物，收率高，對映選擇性好[3]。2020年，張逢質課題組報道了銅催化環(huán)二芳基碘鎓鹽與雜芳基硫醇的對映選擇性開環(huán)，得到了帶有碘和硫官能團的手性聯(lián)芳基化合物[4]。

2 課題的提出

基于此，設想環(huán)狀二芳基碘鹽和對甲苯磺酰腙在金屬催化作用下能否發(fā)生開環(huán)反應得到含氮聯(lián)芳基化合物。

3 實驗部分

3.1 實驗試劑和儀器

實驗試劑均為國產市售分析純，藥品均在希恩思、探索、西安瑞亞等藥品公司購買。用到的主要實驗儀器有ZF-I型三用紫外分析儀、FA2004電子天平、R201型旋轉蒸發(fā)儀、Bruker AVANCE-400核磁共振儀、Bio-TOFQ高分辨質譜儀。

3.2 實驗操作步驟

3.2.1 原料的合成

3.2.1.1 環(huán)狀二芳基碘鹽的合成

燒瓶中加入硼酸（1.5 eq），Pd2dba3（2.0%，摩爾分數(shù)，下同），S-Phos（8.0%）和無水K2CO3（4.0 eq），再充換氬氣3次。再加入2-溴苯胺混合溶液 （1.0eq，溶于 v（甲苯）∶v（EtOH）∶v（H2O）=8∶2∶2），于90℃攪拌12h后冷卻至室溫，加入乙酸乙酯萃取，合并有機層用H2O和飽和食鹽水洗滌，無水MgSO4干燥，過濾、旋干，柱層析得到粗產物。粗產物溶于DCM中（0.25mol/L），加入m-CPBA（75%，2.0eq） 后于室溫攪拌。在m-CPBA完全溶解后，于0℃下滴加三氟甲磺酸（3.0eq） 并攪拌1h。旋轉蒸發(fā)除去DCM，加入乙醚攪拌20min后通過重結晶得到環(huán)狀二芳基碘鎓鹽[5]。

3.2.1.2 對甲苯磺酰腙的合成

在圓底燒瓶中，加入對甲苯磺酰肼（5 mmol）、甲醇（5mL）并加熱至60℃，直至對甲苯磺酰肼完全溶解。再將醛（5mmol）緩慢滴加到混合物中。大約5～30min后，有沉淀析出，通過重結晶得到對甲苯磺酰腙[6]。

3.2.2 反應過程

取一只潔凈的反應試管烘干，通入氬氣保護。在試管中加入 1a(68.4mg,0.15 mmol，1.5eq)， 2a(27.4mg,0.1 mmol， 1eq)， Cs2CO3(97.5mg,0.3 mmol,3eq)，Cu(OAc)2(1mg，5%mmol)，并充換氬氣3次。再加入1 mL 1,2-二氯乙烷作溶劑，并于50℃反應2h。待體系冷卻至室溫后加入水，用乙酸乙酯萃取有機層3次，合并有機層再用水反洗1次，有機層用無水Na2SO4干燥，過濾，旋干，經柱層析得到目標產物3a。表1。

1H NMR（400 MHz，CDCl）3δ 7.67（s，1H），7.65 （d，J=7.9Hz，1H），7.56（d，J=8.3Hz，2H），7.47-7.44（m，3H），7.40（t，J=7.7Hz，1H），7.32-7.27（m，4H），7.19（d，J=8.1Hz，2H），7.03 （d，J=7.3Hz，1H），6.96 （t，J=7.8Hz，1H），2.38 （s，3H），2.22 （s，3H），2.11 （s，3H）。13CNMR （100MHz，CDCl3）δ147.49，145.63，143.79，141.14，140.02，139.61，136.75，135.63，135.17，133.72，131.71，130.21，129.85，129.28，129.14，128.98，128.94，128.48，127.56， 127.01， 99.44， 21.77， 21.60， 20.27.HRMS calcd for C28H25IN2O2S[M+H]+581.0760，found:581.0759。

Table 1 Optimization of Reaction Conditionsa

4 實驗數(shù)據分析

由表1數(shù)據可知，溫度能夠促進該反應的發(fā)生，而選擇的銅催化劑和堿對反應的產率影響不大，但溶劑在一定程度上能夠影響反應的產率。

綜上所述，我們選擇的最優(yōu)反應條件為1a（0.15 mmol），2a（0.1 mmol），Cs2CO3（0.3 mmol），Cu（OAc）2（5%mmol），DCE作溶劑，于50℃下反應2h。

在得到最佳反應條件后，對反應的底物進行了拓展。

從表2中分析得到，對于環(huán)狀二芳基碘鎓鹽來說，苯環(huán)上無論是吸電基團還是供電基團都對反應的影響不大。對于對甲苯磺酰腙來說，苯環(huán)上有吸電基團時，反應對其影響不是很大；而苯環(huán)上有供電基團時，反應的產率稍微降低。

5 總結

本文主要研究了銅催化環(huán)狀二芳基碘鹽和對甲苯磺酰腙的開環(huán)反應，找到了最佳反應條件，并對底物進行了拓展，高效地合成了一系列含氮聯(lián)芳基化合物，關于目標化合物的用途還在研究中。

Table 2 Scope of the Reactiona