过渡金属催化选择性C-O/C-N偶联反应

Transition metal-catalyzed carbon-heteroatom bond-forming reactions are widely used in dyes, drugs, pesticides, other fine chemicals. However, compounds or precursor compounds, which is the very good biological activity and pharmacological activities, often contain various nucleophilic groups such as amino and hydroxyl. One single group coupling compounds are prepared by a protection/deprotection event introduces at least two steps into a sequence, incurring costs from additional reagents and waste disposal, and generally leads to a reduced overall yield. It does not accord with atom economy and green chemistry. In this project, chemoselective C-O and C-N coupling reactions can be performed without the need to employ protecting groups. By the ligands contain oxygen or nitrogen with diverse electronic and stereo properties, a variety of nucleophilic functional groups such as hydrox and amino can be selectively transformed using coppers and iron catalyst. Additionally, the catalytic activities of metal salts with different ligands are investigated and the mechanism of chemoselective C-O and C-N coupling reactions are studied.

过渡金属催化的交叉偶联反应广泛地应用于染料、医药、农药、日用化学品以及其它精细有机化合物的合成。然而具有很好的生物活性和药理活性的化合物或前体化合物，常常含有氨基和羟基等多种亲核基团，选择其中单一基团进行偶联反应，不得不进行其它官能团的保护和脱保护等多步反应，不符合原子经济性和绿色化学的要求。本项目拟利用多种具有不同立体效应和电子效应含氮或氧配体，与金属铜、铁配合后，对含多个亲核基团复杂底物进行选择性催化C-N和C-O偶联反应。同时，考察配体、金属等与催化结果之间的联系，探索选择性催化偶联反应的机理。

过渡金属催化交叉偶联反应在有机合成方法学的研究中占据着重要的地位。申请人根据申请书的内容，围绕选择性偶联反应探索，主要开展的工作如下：. 1.探索了不同电子效应和立体结构的肟配体催化乙醇胺的偶联反应, 对溶剂、碱、亚铜盐及其用量进行了一系列的筛选和优化。以10mol%的CuCl为催化剂、乙二肟为配体、NaOH为碱、水为溶剂、TBAB为相转移催化剂、100℃ N2保护下反应24h，羟乙胺可获得单一的C-N芳基化产物， 2-苯氨基乙醇，产率为94.3%，该方法为在水相中发展高效、绿色化的催化选择性C-N偶联反应研究起到参考作用。. 2. 合成了十二种含吡啶基多齿化合物和亚胺型二齿化合物并应用于氨基酚选择性偶联反应中。当配体为邻苯二胺双苯甲醛亚胺，磷酸钾为碱，以20mol%CuI 为催化剂，甲醇为溶剂，温度60℃时，N-芳基化产物产率高达是95.5%。. 3. 以苯硼酸为芳基供体的氨基酚选择性偶联反应中，仅得到C-N偶联目标产物的脱氢氧化产物醌亚胺唯一产物（产率78.5%）。首次发现不通过繁琐的偶联，氧化和重金属银盐催化等多步合成手段，一步得到醌亚胺类型化合物。该催化反应具有条件温和、催化体系简单、不需其它添加剂和惰性气体保护等优点。. 4. 在水相反应的过程中，吡啶苯基吡啶N-氧化物在Pd（II）的催化下，活化了苯基α位的C（sp2）-H键，高选择性得到的单芳基化产物，产率高达91%，提出了反应机理。 . 5. 设计并合成了4-胺基苯并硒二唑为新型二齿导向基团，成功进行了非活性的羰基beta位C-H键的活化，最高收率可达94%。该工作具有导向基团容易修饰、底物适应性等优点。