[發明專利]一種用于薗頭偶合反應的銅催化劑體系

有效

• 申請號: 201110371283.7
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102503748A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 毛金成;李廷義;屈孝銘;孫鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C07B37/04
• 分類號: C07B37/04;C07C15/54;C07C2/86;C07C17/266;C07C25/24;C07C43/225;C07C43/215;C07C41/30;C07C15/48;C07C15/58;C07C22/08;C07C205/06;C07C201/12
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒;陸金星

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種用于薗頭偶合反應的銅催化劑體系，該催化劑體系可以在水中催化薗頭偶合反應制備炔類化合物。

背景技術

由Pd/Cu混合催化劑催化的末端炔烴與sp₂型碳的鹵化物（芳基鹵代烴）之間的交叉偶聯反應通常被稱之為薗頭偶合反應（Sonogashira?coupling?reaction，簡稱Sonogashira反應）。這一反應最早在1975年由Heck,?Cassar以及Sonogashira等獨立發現，經過近三十年的發展，它已逐漸為人們所熟知，并成為了一個重要的人名反應。目前，Sonogashira反應在取代炔烴以及大共軛炔烴的合成中得到了廣泛的應用，并且被認為是合成炔烴化合物的最有效、最直接的方法，因而在很多天然化合物，農藥醫藥，新興材料以及納米分子器件的合成中得到了廣泛應用。

傳統的用于Sonogashira偶聯反應的催化劑通常是鈀配合物，在含磷配體存在下同時輔以碘化亞銅作為共催化劑，所使用的溶劑優選為胺。然而，采用上述催化劑存在下列問題：①鈀的價格昂貴，因而成本較高；②金屬鈀具有較強的毒性；③鈀易在產物殘留，因而影響了其在藥物合成等場合中的應用；④上述反應通常對于溴代、碘代烯烴及芳香烴具有較高的反應活性，但是對于氯代化合物，其反應活性往往很低；雖然到目前為止，在一些條件下這一化合物也可以得到期待的偶聯產品，但是仍有著許多的局限性；因此克服這一局限性也是這一領域中急需解決的技術問題。

針對上述問題，銅催化劑得到了廣泛研究。早在1963年，Castro等以吡啶為溶劑進行當量的銅促進的Sonogashira反應的研究（參見：Synth.?Commun.?1989,?19,?2199）。1992年，Okaro等使用5mol%的碘化亞銅作為催化劑，以PPh₃為配體、碳酸鉀為堿，在DMF或DMSO溶劑中，80~120℃下完成了真正意義上的亞銅鹽催化的Sonogashira反應（參見：Tetrahedron?Lett.?1992,?33,?5363）。此后，Venkataraman等人發現1,10-菲咯啉可以作為配體用于銅催化的Sonogashira反應（參見：Org.?Lett.?2001.?3,?4315;?Synthesis?2005,?1706）。近幾年來，還發展了很多其他的配體用于銅催化的Sonogashira反應，如N,N-二甲基甘氨酸（參見：Chem.?Commun.?2004,?1934）、三乙烯二胺（參見：J.?Org.?Chem.?2007,?72,?2053），消旋聯二萘酚（參見：J.?Mol.?Catal.?A?2008,?284,?85），8-羥基喹啉（參見：Eur.?J.?Org.?Chem.?2008,?4050）和1，3-二酮（參見：Org.?Lett.?2008,?10,?3203）等。然而，以上都是非水相的常規有機溶劑中進行的催化反應，因此其反應成本比較高，而且并不環境友好。

關于水相中催化的Sonogashira反應在2005年由北京大學的楊震教授報道過（參見：J.?Org.?Chem.?2005,70,391），但是其催化劑是PdCl₂，其毒性大且成本高。關于銅催化的水中進行的Sonogashira反應僅有兩例報道：一例是中山大學的萬一千副教授在2007年報道的（參見：Synthetic?Commun.?2007,?37,?1355）。催化反應幾乎都是在微波中進行，且催化劑用量大：CuI?(10?mol%),?PPh₃?(20?mol%),?堿為碳酸鉀（200?mol%），溫度為120℃。同時，他也指出在回流的水中也可以進行；底物中鹵代烴只限于芳香碘代物；特別的，為了反應更好地進行，體系中加入了1當量的相轉移催化劑TBAB（四丁基溴化銨）。第二例是武漢大學的劉盛華教授在2009報道的（參見Appl.?Organometal.?Chem.2009,?23,?75），其催化體系為CuI?(5?mol%),?PPh₃?(15?mol%)，堿為氫氧化鉀（200?mol%），溫度為140℃；底物中鹵代烴只限于芳香碘代物。但其缺點是：催化劑用量高、反應溫度太高、底物范圍窄。