[发明专利]铁催化剂在还原偶联反应中的应用和芳环及杂环衍生物的制备方法

说明书

本发明提供了一种铁催化剂在酚类衍生物与烷基卤代物还原偶联反应中的应用，且铁催化剂为溴化亚铁或碘化亚铁。本发明还提供了一种芳环及杂环衍生物的制备方法，采用上述的铁催化剂催化酚类衍生物与烷基卤代物的还原偶联反应，制得芳环及杂环衍生物。本发明首次将铁催化剂应用到酚类衍生物与烷基卤代物还原偶联反应中，铁催化剂成本较低，且无毒性，酚类衍生物的使用同样降低了制备成本；并以酚类衍生物与烷基卤代物为反应物，四甲基乙二胺作配体，甲醇锂作碱，甲基叔丁基醚用作溶剂，制备了芳环及杂环衍生物，制备工艺简单易控制，成本较低，产率较高，有效解决了催化剂及反应原料成本高、毒性大和环境不友好等问题，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于铁催化还原偶联技术领域，具体涉及一种铁催化剂在还原偶联反应中的应用和芳环及杂环衍生物的制备方法。

背景技术

过渡金属催化的碳碳键偶联反应在有机合成领域中是非常重要的一类反应，为药物、材料等化学品的合成提供了高效的工具。目前过渡金属催化的碳碳键偶联反应的主要还是利用传统的suzuki反应、kumada反应等，需要一个亲电体(如卤代物、磺酸酯等)和一个亲核体(通常为金属试剂如镁试剂、有机硼化物等)。但是这些反应所需要的有机金属试剂通常比较昂贵且不稳定，对贮存条件要求苛刻，甚至需要现制现用，并且这些反应的反应条件也通常比较严格，需要无水无氧，对操作有很高的要求，限制了这些反应的应用。

通过在反应体系中加入还原剂一步实现两个亲电试剂的碳碳键偶联，过渡金属催化的还原偶联反应迅速发展为构建碳碳键最为直接、简单、灵活的方法。但是目前还原偶联反应的研究主要聚焦在镍、钯、铜等过渡金属催化剂，这些金属催化剂或者价格昂贵，或者有生物毒性对药物的后期修饰有影响，而绿色廉价的铁作为催化剂的还原偶联反应具有非常重要的意义。

有机卤代物由于其较好的反应性和相对便宜的价格，在有机合成中被广泛使用，但是其缺点在于卤素的大量使用对环境有害，限制了其应用。酚类衍生物是自然界广泛存在的一类化合物，容易获取、价格低廉且反应生成的废物对环境危害低，因此直接通过切断碳氧键来进行偶联反应吸引了人们的注意，但是碳氧键相对碳卤键键能较强，过渡金属不容易直接进行氧化加成。目前针对于这个方向镍催化研究较多，铁催化的切断碳氧键的反应仅有少量报道且反应种类比较单一。除此之外，为了能够对碳氧键进行氧化加成，通常需要给电子的配体(如膦配体，卡宾等)来得到低价态的金属催化剂，但这些配体通常价格昂贵，不易合成。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种铁催化剂在还原偶联反应中的应用和芳环及杂环衍生物的制备方法，首次将铁催化剂应用到酚类衍生物与烷基卤代物还原偶联反应中，铁催化剂成本较低，且无毒性，酚类衍生物的使用同样降低了制备成本；并以酚类衍生物与烷基卤代物为反应物，四甲基乙二胺作配体，甲醇锂作碱，甲基叔丁基醚用作溶剂，制备了芳环及杂环衍生物，制备工艺简单易控制，成本较低，产率较高，有效解决了催化剂及反应原料成本高、毒性大和环境不友好等问题，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种铁催化剂在酚类衍生物与烷基卤代物还原偶联反应中的应用。

进一步，铁催化剂为溴化亚铁或碘化亚铁。

一种芳环及杂环衍生物的制备方法，采用上述的铁催化剂催化酚类衍生物与烷基卤代物的还原偶联反应，制得芳环及杂环衍生物。

一种芳环及杂环衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)在密封且无氧条件下称取铁催化剂、酚类衍生物、甲醇锂和双联频哪醇联硼酸酯，得混合原料，然后连接双排管用氮气抽换气2～4次，然后更换橡胶塞后再用氮气抽换气2～4次，每次间隔3～5min；铁催化剂、酚类衍生物、甲醇锂和双联频哪醇联硼酸酯摩尔比为0.01～0.03:0.1～0.3:1～1.5:0.4～0.6；