[发明专利]用光照形成芳基碳-氮键的方法和用于进行该反应的光反应器

说明书

本公开涉及形成芳基碳‑氮键的方法和涉及用于这些方法和其它光驱动反应的光反应器。该方法包括在Ni盐催化剂溶液和任选的碱存在下将芳基卤与胺接触，由此形成反应混合物；在足以产生芳基碳‑氮键的反应条件下将反应混合物暴露至光照。在某些实施方式中，胺可以以对芳基卤过量的摩尔浓度存在。在某些实施方式中，Ni盐催化剂溶液包括Ni(II)盐和极性溶剂，其中Ni(II)盐溶于极性溶剂。在某些实施方式中，反应条件包括将反应混合物在约室温与约80℃之间保持约1小时至约20小时从而获得至少约50％收率。

与相关申请的交叉引用

本申请全部并入2018年5月8日提交的U.S.临时申请No.62/668,515并根据35U.S.C.§119(e)要求益处，其内容通过援引全部并入本文。

政府权利

本发明在the National Institutes of Health授予的F32GM122392和R35GM119702和the Defense Advanced Research Projects Agency授予的DE-AR0000683的政府支持下进行。政府对公开的发明具有某些权利。

发明领域

本公开涉及形成芳基碳-氮键的方法和涉及用于进行这些方法和其它光驱动反应的光反应器。

发明背景

C-N交联是重要反应类型，对化学、材料科学、生物学和药学有深远影响。过渡金属配合物能够考究地编织不同胺化组合，然而它们一般需要剧烈的反应条件、贵金属催化剂或氧敏感性的程序。

因此需要的是形成芳基碳-氮键的方法，其在更不极端的条件下形成和运用环境友好的催化剂。

光化学包括已通过吸收一般范围200nm至约700nm波长的光激发电子的原子或分子的化学反应。然而，用于所述光反应的光反应器常常效率较低。

因此需要的是用于光反应的改善的光反应器。

发明概要

本公开的一方面涉及形成芳基碳-氮键的方法。在某些实施方式中，该方法包括在Ni盐催化剂溶液和任选的碱存在下将芳基卤与胺接触，由此形成反应混合物，和在足以形成芳基碳-氮键的反应条件下将反应混合物暴露至光照。

在某些实施方式中，胺可以以对芳基卤摩尔过量存在。

在某些实施方式中，Ni盐可以是镍溴化物盐比如NiBr₂·3H₂O盐。

在某些实施方式中，任选的碱可以是含胺的碱比如奎宁环。

在某些实施方式中，Ni盐催化剂溶液包括极性溶剂，其中Ni盐在该极性溶剂中。在其它实施方式中，反应混合物包括极性溶剂。在某些实施方式中，极性溶剂可以是N,N-二甲基乙酰胺。

在某些实施方式中，光照可以是可见光或紫外光，例如365nm或405nm。

本公开的又一方面涉及形成芳基碳-氮键的方法。该方法包括在NiBr₂·3H₂O盐、奎宁环和N,N-二甲基乙酰胺存在下将芳基卤与胺接触，由此形成反应混合物，和在足以形成芳基碳-氮键的反应条件下将反应混合物暴露至365nm的光照。

本公开的又一方面涉及进行光驱动的化学反应的光反应器，该光反应器包括(1)反应室；(2)模块化的反应小瓶支架，其经配置以夹持位于反应室内部的一个或多个反应小瓶；(3)与反应室联接的包含一个或多个LED的LED模块，其向反应室内部提供希望波长的光照；从一个或多个LED吸取热量的吸热器；和冷却吸热器的第一冷却源；和(4)冷却反应室的第二冷却源。

在某些实施方式中，一个或多个LED安装至金属芯印刷电路板(MCPCB)。