[发明专利]一种分子间N-N成键的合成方法及对应合成的化合物

说明书

本发明涉及一种分子间N–N成键的合成方法及其对应的化合物。本发明完成了氮宾对N–H键的直接插入反应，开发了一类全新的N–N偶联反应的方法。该反应使用氮宾前体，在催化剂的作用下，可以实现与胺类化合物的分子间直接N–N偶联反应，一步构建四取代肼类化合物。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种分子间N-N成键的合成方法及对应合成的化合物。

背景技术

氮元素无疑是构建有用杂环的最重要的元素。氮原子特殊的位阻和电性特征使其在有机合成中非常有用，因此在大部分具有生物活性的分子中均有氮原子的身影。除了N-C键以外，多种N-杂原子键存在于自然分子和合成化合物中，其中N-N键是非常常见的。通过前期的文献调研发现，目前构建四取代肼类化合物的方法中，不管是通过化学合成方式或者生物合成方式，均无法通过对N-N键直接偶联的方式来构筑。现有的方法主要是利用已含有N-N单键或者N＝N双键前体化合物进行改造(例如可以对肼类化合物进行取代反应或者对偶氮类化合物进行加成反应，通过构筑C-N键，从而实现四取代肼类化合物的合成)，但该类前体化合物种类较少，使该策略无法实现肼类化合物的多样可调性合成。目前虽然有一些例子报道了分子间N-N偶联反应，但均无法使用N-N偶联策略构筑四取代肼类化合物。

发明内容

本发明的目的是提供一种分子间N-N成键的合成方法。本发明完成了氮宾对N-H键的直接插入反应，开发了一类全新的N-N偶联反应的方法。该反应使用3-取代-1，4，2-二噁唑-5-酮化合物作为氮宾前体，在催化剂的作用下，可以实现与胺类化合物的分子间直接N-N偶联反应，一步构建四取代肼类化合物。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种分子间N-N成键的合成方法，包括以下步骤：

式I化合物和式II化合物在催化剂的作用下反应生成式III化合物；

所述式I化合物的结构式为其中，R为一级烷基(-CH₃)、二级烷基(-CH₂-R¹)、三级烷烃(-CH-R²R³)或苯环；通过与金属催化剂配位结合，脱除二氧化碳，形成氮宾。现有技术中Ⅰ化合物主要用于形成氮宾，发生后续的Curtius重排反应或者分子内/分子间的C-H键胺化反应。基于上述反应需求，本发明中的R为一级烷基(-CH₃)、二级烷基(-CH₂-R¹),三级烷基(-CH-R²R³)或苯环与环状结构直接相连的碳上至少有一个氢原子可满足反应要求，而四级烷烃的位阻太大，形成的金属氮宾极易发生curtius重排反应，从而无法得到N–N偶联的产物。

所述式Ⅱ化合物的结构式为其中，R`为一级烷基(-CH<sub>3</sub>)、二级烷基(-CH<sub>2</sub>-R<sup>1</sup>)、三级烷基(-CH-R<sup>2</sup>R<sup>3</sup>)或苯环；R`不能为氢原子，主要原因是由于Ar-NH₂的配位性太强，可以与金属催化剂形成稳定的配合物，进而毒化催化剂，无法催化反应。而本专利所述的R’需要是含有碳的取代基团，主要是降低式II化合物的配位性，同时又保持该化合物的亲核性，式II化合物中保留的N–H键主要是是为了与金属催化剂中的卤素原子形成氢键，从而辅助亲核进攻，得到相应的目标产物。式Ⅱ化合物的作用作为亲核试剂，进攻形成的金属氮宾中间体，从而实现N–N键的构筑。Ar是芳环。

现有技术中一般采用一级芳胺作为亲核试剂，由于一级芳胺(即R`＝H)与金属催化剂的配位性和亲核性太强，从而与金属氮宾作用只能得到脲类副产物，而无法实现N–N偶联反应。本技术中采用的二级芳胺(N-烷基芳胺或者二芳胺)通过增加芳胺的位阻，降低亲核能力和与金属氮宾的配位能力，同时N–H键存在可以与金属催化剂中的卤原子形成分子间的氢键作用，辅助芳胺对氮宾的进攻，从而实现N–N偶联反应。