[发明专利]一种制备吡啶衍生物的铁催化剂体系及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备吡啶衍生物的铁催化剂，并将其应用于二炔或单炔与腈的[2+2+2]环加成反应中合成吡啶衍生物。

背景技术

吡啶及其衍生物被广泛用作有机合成试剂，或作为医药、农药以及各类材料生产合成的中间体【文献：Jones，G.Comprehensive Heterocyclic Chemistry II，Vol.5(Eds.：Katritzky，A.R.；Rees，C.W.；Scriven，E.F.V.；McKillop，A.)，Pergamon，Oxford，1996，pp.167-243；Joule，J.A.；Mills，K.Heterocyclic Chemistry，4th ed.，Blackwell Science，Cambridge，2000；p.63-120；Michael，J.P.Nat.Prod.Rep.2005，22，627-646.】。一些天然产物比如胆甾烷重排衍生物Diploclidine，生物碱Nakinadine A，已经成功上市的药物如抗艾滋药Atazanavir，抗癌药Gleevec，血糖调节药Pioglitazone，这些物质中都含有吡啶单元(式1)。而在实验室中的有机试剂特别是金属配体以及生活中所用的各类高分子材料，吡啶单元也是不可或缺的部分，所以对吡啶化合物的合成研究具有重要的意义。

合成吡啶衍生物，除了可以通过在吡啶环上官能化引入取代基之外，直接构建吡啶环也是一种常用的方法。这些方法将吡啶环分解成不同的片段再加以组合(式2)，因而就有了[5+1]、[4+2]、[3+3]、[3+2+1]、[2+2+2]、[2+2+1+1]等合成方法【文献：Henry，G.D.Tetrahedron 2004，60，6043；Hill，M.D.Chem.Eur.J.2010，16，12052】。但大部分的方法是在酸性或者碱性条件下发生缩合成环反应，需要消耗当量的酸或碱，容易产生大量的无机盐且副产物比较多，会带来能源的浪费和环境的污染，因此发展环境友好、高原子经济性的合成方法有着重要的意义。[2+2+2]环加成反应将吡啶环分成了三个双原子片段，其原子利用率高达100％。它最大的特点是可以一步同时构建两个C-C键和一个C-N键而不产生废弃物，符合绿色发展的要求。划分出的三个片段能分别拥有不同的取代基，成环之后可以得到多取代吡啶，但也因此不易控制产物区域选择性，而且反应的温度较高。

近年来，各类过渡金属催化体系的发展大大地提高了这类反应的活性和选择性【文献：H.Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1985，24，248；Varela，J.A.；Saá，C.Chem.Rev.2003，103，3787；Chopade，P.R.；Louie，J.Adv.Synth.Catal.2006，348，2307；Heller，B.；Hapke，M.Chem.Soc.Rev.2007，36，1085；Varela，J.A.；Saá，C.Synlett 2008，2571.】。在各类催化体系中，典型的代表有Saá小组和Vollhardt小组发展的CpCo催化体系，Tanaka小组发展的铑/双膦体系，Yamamoto小组和Saá小组分别发展的Cp*Ru催化体系，Takahashi小组发展的Zr/Ni双金属体系，Louie小组发展的镍/卡宾体系以及Urabe小组发展的Ti(OⁱPr)₄/ⁱPrMgCl体系，这些体系都做过相对系统的研究，取得了很好的结果。然而，对于铁这种来源丰富、无毒廉价、环境友好的金属来说，其催化体系的发展却很缓慢【文献：Ferré，K.；Toupet，L.；Guerchais，V.Organometallics，2002，21，2578；Schmidt，U.；Zenneck，U.J.Organomet.Chem.1992，440，187；Knoch，F.；Kremer，F.；Schmidt，U.；Zenneck，U.；Floch，P.L.；Mathey，F.Organometallics，1996，15，2713.】，仅由Zenneck和Guerchais这两个小组报道过两例，且所使用的催化剂铁-膦杂芳环配合物和Cp^*Fe⁺¹(CH₃CN)₃配合物也不易制得，大大限制了铁催化体系在吡啶化合物合成中的应用。

发明内容