銅催化的芳香鹵代物的C-N及C-O偶聯(lián)反應(yīng)的研究.pdf

1、芳香胺和芳香醚類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物、農(nóng)藥及合成材料中，因此，作為合成該類型化合物的主要方法，銅催化的C-N及C-O偶聯(lián)反應(yīng)的研究呈現(xiàn)出重要的理論意義和明確的應(yīng)用價(jià)值。 本論文采用微波輔助或常規(guī)熱浴加熱的方式，以有機(jī)溶劑或水作為反應(yīng)介質(zhì)，研究了銅催化的芳香鹵代物的C-N及C-O偶聯(lián)反應(yīng)，并取得了階段性的成果，尤其是對(duì)于水相Ullmann C-N偶聯(lián)反應(yīng)的研究，由于新型高效的催化體系的發(fā)現(xiàn)，更是使該領(lǐng)域的研究工作取得了一

2、定的突破。 首先，對(duì)于Ullmann型C-O偶聯(lián)反應(yīng)的研究，我們建立了一種快速、通用、高效的微波輔助的二芳基醚的合成方法。采用無(wú)水DMF或NMP作溶劑，各種取代類型的活化或非活化的芳香溴代物和碘代物與各種取代類型的酚，都可以在很短的時(shí)間內(nèi)(20分鐘)，在比較溫和的條件下(不超過(guò)150℃)，高產(chǎn)率的合成目標(biāo)醚(72-94﹪)。此外，通過(guò)適當(dāng)升高反應(yīng)溫度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，我們還成功實(shí)現(xiàn)了微波輔助水溶液中各種類型的芳香鹵代物與酚的C-O

3、偶聯(lián)反應(yīng)。 其次，對(duì)于Ullmann C-N偶聯(lián)反應(yīng)的研究，我們以實(shí)現(xiàn)水溶液中反應(yīng)條件溫和且底物適用范圍廣的該類型的反應(yīng)為研究目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)了一種銅催化的水相C-N偶聯(lián)反應(yīng)的有效配體一雙環(huán)己酮草酰二腙(BCO)，適用于微波輔助或普通熱浴加熱下CuO催化的各種取代類型的芳香鹵代物與多種類型的胺(芐胺、苯胺及取代苯胺、環(huán)狀二級(jí)胺、短鏈脂肪伯胺)之間的偶聯(lián)反應(yīng)。之后，針對(duì)在使用CuO/BCO催化體系時(shí)存在的一些不足之處，如：反應(yīng)溫度偏高(

4、130℃)，銅催化劑用量較大(25 mol﹪)，以及對(duì)于一些含氮雜環(huán)化合物(如咪唑)的N-芳基化反應(yīng)的局限性等，我們對(duì)該水相Ullmann C-N偶聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行了更加深入的研究。最終，首次建立了一種由CuO、草酰肼和酮組成的新型高效的用于水相Ullmann C-N偶聯(lián)反應(yīng)的三元催化體系，由于可能形成含有親水的多羰基結(jié)構(gòu)單元的大環(huán)銅(Ⅲ)絡(luò)合物而顯示出更優(yōu)異的催化活性。與CuO/BCO催化體系相比，不僅反應(yīng)條件更加溫和，產(chǎn)率更高，而且對(duì)于比

5、較難于發(fā)生N-芳基化反應(yīng)的咪唑類化合物也同樣適用。研究結(jié)果還顯示，在該催化體系催化下，與帶有吸電子取代基的活化的芳香鹵代物相比，帶有給電子取代基或不帶取代基的非活化的芳香鹵代物具有更高的反應(yīng)活性；并且當(dāng)該催化體系中的酮帶有給電子取代基時(shí)，催化活性更高。這些研究成果為更高效的銅催化的水相C-N偶聯(lián)反應(yīng)的新型配體的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。此外，值得注意的是，在所發(fā)展的三元催化體系催化下，通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至數(shù)天，該水相C-N偶聯(lián)反應(yīng)甚至可以在室溫條件