C-H键活化构建芳基C-N键和C-C键的方法研究

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C-H键广泛存在于自然界中,通过C-H键活化构建C-X(X=C, N, P, S)键。由于不需要通过对C-H键进行官能团化,缩短了有机合成路线,具有步骤经济性和原子经济性。而C-N键和C-C键是最常见的两种化学键,通过C-H活化构建芳基C-N键和芳杂环C-C键具有重要的研究意义。含有C-N键的有机化合物广泛存在于自然界,是一类构成生命基础的重要化合物。芳胺作为一种重要的含氮化合物,广泛存在与具有生物活性的天然产物和药物分子中,并且是很多化工产品的重要原料和组成部分,对我们的生活有着重要的意义。因此,高效、经济、环保的构建芳基C-N键始终有机化学的一个研究热点。构建芳基C-N键的方法有很多,例如铜催化的Ullmann偶联反应,钯催化的Buchwald-Hartwig偶联反应和芳基硼酸参与的Chan-Lam偶联反应。这些都是构建芳基C-N键的有效方法,被广泛的应用于实验合成中。但这些反应常常需要先将Ar-H键进行官能团化再和胺发生偶联,无疑增加了合成的工作量,不具步骤经济性。因此,直接利用芳基C-H键和N-H键脱氢偶联构建芳基C-N键成为了许多有机化学家追求的目标。近年来,氧化脱氢偶联反应构建C-N键的研究取得了一定的进展。已经实现了用机过氧化物或者无机盐作氧化剂的条件下使芳香sp2C-H键与N-H键直接脱氢偶联,这种直接脱氢偶联合成苯胺化合物的方法具有突出的步骤经济性。但同时大量的过氧化物和高价金属盐等氧化剂在反应中的使用,也带来一些无法避免的问题,例如大量副产物产生,导致原子经济性下降;体系残留大量氧化剂残体,造成分离困难;普遍价格较高,造成环境污染等。而O2替代有机过氧化物和高价金属盐等作氧化剂,不仅可以有效避免上述问题,而且O2廉价、易得、绿色环保,是一种既具有步骤经济性,又具有原子经济性的芳香sp2C-H键和胺基N-H键偶合构建芳基C-N键的方法。因此,本文以此为基础用亚铜催化,O2气氧化2-苯基吡啶衍生物与乙酰苯胺衍生物脱氢偶联建芳基C-N键,合成了一些列芳胺化合物。本文内容如下:1.以2-苯基吡啶及其衍生物与乙酰苯胺及其衍生物作为底物,CuBr作为催化剂,O2氧化脱氢直接构建芳基C-N键。合成一系列含有吡啶基的芳胺化合物。同时对反应溶剂及溶剂量、催化剂及其用量、温度和时间等因素进行了筛选,并推测了反应机理。共合成了19个芳胺化合物,其结构均经过了NMR的鉴定。2.以喹啉衍生物和苯氧乙酸衍生物为底物,AgNO3为催化剂,K2S2O8为氧化剂,水和二氯甲烷为溶剂(体积比为1:1),在三氟乙酸的存在下合成了一系列2-(苯氧甲基)喹啉化合物,并对反应条件进行了优化,分别讨论了催化剂、溶剂、氧化剂、温度、时间对反应的影响。共合成了11个目标化合物,其结构均经过NMR鉴定。
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