[发明专利]钯-氮杂环卡宾络合物催化室温水相铃木偶联反应

说明书

技术领域

本发明涉及一种从脯氨酸衍生的氮杂环卡宾-钯络合物作为催化剂，在室温和水相条件下实现的芳基或杂芳基硼酸与芳基或杂芳基碘化物或溴化物的铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应。通过此方法第一次实现了氮杂环卡宾-金属钯催化的纯水相，且室温条件下对一系列联芳基或联杂芳基化合物的合成。另外，此反应也可以在比较大量(10mmol)的情况下进行，而且可以以相当的收率得到相应的偶联产物。

背景技术

自从1991年Arduengo等第一次分离得到自由的卡宾以来[Arduengo，A.J.，III；Harlow，R.L.；Kline，M.J.Am.Chem.Soc.1991，113，361-363.]，卡宾及其金属络合物的研究就受到了化学家们极大的关注，被广泛地应用于各种碳-碳键及碳-杂原子的合成中[For recent selectedreviews on NHCs，please see：(a)Glorius，F.N-Heterocyclic Carbenes in Transition MetalCatalysis；Springer：Berlin，2007.(b)Nolan，S.P.，Ed.N-Heterocyclic Carbenes in Synthesis；Wiley-VCH：Weinheim，Germany，2006.(c)Díez-González，S.；Marion，N.；Nolan，S.P.Chem.Rev.2009，109，3612-3676.(d)Marion，N.；Nolan，S.P.Acc.Chem.Res.2008，41，1440-1449.(j)Hahn，F.E.；Jahnke，M.C.Angew.Chem.，Int.Ed.2008，47，3122-3172.(e)Pugh，D.；Danopoulos，A.A.Coor.Chem Rev.2007，251，610-641.(f)Kantchev，E.A.B.；O’Brien，C.J.；Organ，M.G.Angew.Chem.，Int.Ed.2007，46，2768-2813.]。有机硼烷与有机亲电试剂之间的偶联反应，叫做铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应[(a)Miyaura，N.；Yamada，K.；Suzuki，A.Tetrahedron Lett.1979，20，3437-3440.(b)Miyaura，N.；Suzuki，A.Chem.Rev.1995，95，2457-2483.(c)Suzuki，A.J.Organomet.Chem.1999，576，147-168.(d)Miyaura，N.J.Organomet.Chem.2002，653，54-57.(e)Miyaura，N.Topics in Current Chemistry；Springer Verlag：Berlin，2002，Vol.219.(f)Miyaura，N.Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions，2^nd Ed.；de Meijere，A.；Diederich，F.，Eds.；Wiley-VCH：Weinheim，2004；Chapter 2，pp 41-124.(g)Suzuki，A.Chem.Commun.2005，4759-4763.]，目前是合成碳-碳键的非常重要和通用的方法。在铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应中，为了增加硼酸和所用无机碱的溶解度，反应中往往使用有机溶剂和水的混合溶剂。为了减少对环境的污染，达到绿色化学的目的，水作为一种价廉和安全的溶剂，已经在有机合成中有了非常广泛的应用[(a)Organic Synthesis in Water；Grieco，P.A.，Ed.；Blackie：London，1998.(b)Li，C.-J.；Chan，T.H.Organic Reactions in Aqueous Media；Wiley：New York，1997.(c)Organic Reactions in Water； U.M.，Ed.；Blackwell Publishing：Oxford，2007.(d)Li， C.-J.Chem.Rev.1993，93，2023-2035.(e) U，M.Chem.Rev.2002，102，2751-2772.(f)Li，C.-J.Chem.Rev.2005，105，3095-3165.(g)Li，C.-J.；Chen，L.Chem.Soc.Rev.2006，35，68-82.(h)Herrerias，C.I.；Yao，X.-Q.；Li，Z.-P.；Li，C.-J.Chem.Rev.2007，107，2546-2562.(i)Dallinger，D.；Kappe，C.O.Chem Rev.2007，107，2563-2591.(j)Mlynarski，J.；Paradowska，J.Chem.Soc.Rev.2008，37，1502-1511.(k)Kobayashi，S.；Ogawa，C.Chem.Eur.J.2006，12，5954-5960.]。文献中也有一些纯水相中铃木(Suzuki)偶联反应的报导出现[For some selected papers，see；(a)Bedford，R.B.；Blake，M.E.；Butts，C.P.；Holder，D.Chem.Commun.2003，466-467.(b)DeVasher，R.B.；Moore，L.R.；Shaughnessy，K.H.J.Org.Chem.2004，69，7919-7927.(c)Weng，Z.-Q.；Koh，L.L.；Hor，T.S.A.J.Organomet.Chem.2004，689，18-24.(d)Arvela，R.K.；Leadbeater，N.E.Org.Lett.2005，7，2101-2104.(e)Huynh，H.V.；Han，Y.；Ho，J.H.H.；Tan，G.K.Organometallics 2006，25，3267-3274.]，在这些反应中，涉及到了对于空气和水汽较敏感的磷配体或亚胺配体。另外，金属-氮杂环卡宾应用于纯水相的铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应的例子非常的少，在仅有的两例金属钯-氮杂环卡宾催化的铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应的报导中，反应必须在沸水中进行，才能得到好的收率[(a)Churruca，F.；SanMartin，R.；Inés，B.；Tellitu，I.；Domínguez，E.Adv.Synth.Catal.2006，348，1836-1840.(b)Inés，B.；SanMartin，R.；Moure，M.M.；Domínguez，E.Adv.Synth.Catal.2009，351，2124-2132.]。因此，发展对于空气和水汽都非常稳定的金属-氮杂环卡宾为催化剂，实现室温条件下水相的铃木(Suzuki-Miyaura)偶联反应，对化学家们来说，仍是一个非常大的挑战。