本發(fā)明涉及一種苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物及其制備方法。以3-溴苯肼為原料，通過三步反應(yīng)合成了苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物。此類化合物可作為三齒配體用于合成高催化活性的釕配合物。本發(fā)明具有原料價廉易得、合成效率高和產(chǎn)物易于衍生化等優(yōu)點。
技術(shù)背景
鉗形(pincer)配體與過渡金屬配位形成的鰲合物具有良好的穩(wěn)定性，反應(yīng)活性以及立體選擇性，被廣泛應(yīng)用于配位化學(xué)、有機合成、均相催化和功能材料等領(lǐng)域。
苯基橋聯(lián)鉗形配體可以通過調(diào)節(jié)配體結(jié)構(gòu)和改變中心金屬來調(diào)節(jié)其催化活性和選擇性。2010年，段偉良小組(W.L.Duan,J.Am.Chem.Soc.2010,132,5562.)利用手性PCP鉗形鈀化合物作催化劑首次實現(xiàn)了二芳基膦氫與烯酮的不對稱加成反應(yīng)，以高達(dá)93％的收率和99％的立體選擇性成功獲得了一系列手性膦衍生物。該反應(yīng)的實現(xiàn)為手性膦配體的設(shè)計合成提供了一條簡便高效的途徑。2013年，Nishiyama小組(H.Nishiyama,et al.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,11011.)發(fā)現(xiàn)手性雙(噁唑啉)苯NCN鉗形銠化合物可以催化端基烯烴的不對稱雙硼化反應(yīng)，手性雙硼化合物經(jīng)脫硼反應(yīng)轉(zhuǎn)化為手性1,2-二醇衍生物，立體選擇性高達(dá)99％。該反應(yīng)為高收率高光學(xué)純1,2-二醇衍生物的合成提供了一種方便高效的新方法。2014年，黃正小組(Z.Huang,et al.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,1390.)報道了苯基橋聯(lián)的PCP型鉗形銥配合物在烷烴脫氫反應(yīng)中表現(xiàn)出非常高的催化活性，在環(huán)辛烷脫氫反應(yīng)中轉(zhuǎn)化率超過99％，轉(zhuǎn)化數(shù)(TON)值高達(dá)6000。
本發(fā)明公開了一種苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物及其制備方法。以3-溴苯肼為原料，通過簡單三步反應(yīng)合成了苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物。此類化合物可作為三齒配體用于合成高催化活性的釕配合物。本發(fā)明具有原料價廉易得、合成效率高和產(chǎn)物易于衍生化等優(yōu)點。
苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種原料易得、反應(yīng)條件溫和、適應(yīng)性廣、能高效地合成一種苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物的方法。
本發(fā)明提供的苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物，結(jié)構(gòu)式如下式1所示：
其中R1為氫、甲基或苯基中的一種或二種以上；R3為氫、甲基或苯基中的一種或二種以上；R2為氫或甲基中的一種或二種。
所述苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物的制備方法，包括以下步驟：
(1)以3-溴苯肼2為起始原料，3-溴苯肼2與β-二酮3發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成4；
(2)低溫條件下4與正丁基鋰/N,N-二甲基甲酰胺反應(yīng)生成5；
(3)5與鄰苯二胺6縮合反應(yīng)生成苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物1；
反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷至室溫，減壓下除去揮發(fā)組分，然后用柱層析分離。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
反應(yīng)式：
其中R1為氫、甲基或苯基中的一種或二種以上；R3為氫、甲基或苯基中的一種或二種以上；R2為氫或甲基中的一種或二種。
所述步驟(1)中，3-溴苯肼與β-二酮的摩爾比為0.2:1-4:1；反應(yīng)的溶劑為甲醇、乙醇和正丁醇中的一種或者兩種以上；溶劑用量為1-5mL/mmol3-溴苯肼；反應(yīng)溫度為30-120℃；反應(yīng)時間為2-12小時。
所述步驟(2)中，4與正丁基鋰的摩爾比為0.5:1-2:1；4與N,N-二甲基甲酰胺的摩爾比為0.5:1-2:1；反應(yīng)的溶劑為正己烷、乙醚和四氫呋喃中的一種或者兩種，4與溶劑的用量比例為每1mmol4，溶劑用量為5-10mL；所述低溫反應(yīng)，反應(yīng)溫度為-80-50℃；反應(yīng)時間為2-8小時。
所述步驟(3)中，5與鄰苯二胺6的摩爾比為0.5:1-4:1；反應(yīng)的溶劑為甲苯、氯苯和硝基苯中的一種或者兩種以上，5與溶劑的用量比例為每1mmol5，溶劑用量為5-30mL；反應(yīng)溫度為50-180℃；反應(yīng)時間為2-8小時。
技術(shù)方案的特征在于：
1.原料3-溴苯肼2、鄰苯二胺6為商品化產(chǎn)品，可以直接購買使用。
2.原料β-二酮3可以通過簡單制備得到或直接購買使用。
總之，本發(fā)明以3-溴苯肼為原料，通過三步反應(yīng)合成了苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物1。此類化合物可用于合成高催化活性的釕配合物。本發(fā)明具有原料價廉易得、合成效率高和產(chǎn)物易于衍生化等優(yōu)點。
具體實施方式
通過下述實施例有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不僅限于此。
實施例1
在50mL反應(yīng)瓶中加入3-溴苯肼2(1.40g，7.5mmol)，乙酰丙酮3a(1.00g，10.0mmol)和10mL乙醇，65℃攪拌反應(yīng)6小時。反應(yīng)結(jié)束后，將混合物冷至室溫，減壓下除去揮發(fā)組分，然后用硅膠柱層析分離(洗脫液為石油醚(60-90℃)/乙酸乙酯，v/v＝30:1)，得到黃色液體產(chǎn)物4a(1.52g，收率81％)。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
實施例2
反應(yīng)步驟與操作同實施例1，與實施例1不同之處在于乙酰丙酮3a用量為(0.75g，7.5mmol)。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物4a(1.35g，收率72％)。說明使用等摩爾量的乙酰丙酮3a時， 反應(yīng)收率降低。
實施例3
反應(yīng)步驟與操作同實施例1，與實施例1不同之處在于反應(yīng)溫度為30℃。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物4a(0.38g，收率20％)。說明降低反應(yīng)溫度，不利于目標(biāo)產(chǎn)物生成。
實施例4
反應(yīng)步驟與操作同實施例1，與實施例1不同之處在于反應(yīng)時間為1小時。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物4a(0.49g，收率26％)。說明縮短反應(yīng)時間，反應(yīng)收率降低。
實施例5
反應(yīng)步驟與操作同實施例1，與實施例1不同之處在于反應(yīng)體系中加入的是1,3-二苯基丙二酮3b(2.24g，10.0mmol)。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物4b(2.25g，收率80％)。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
實施例6
N2氣氛下，-78℃下，向nBuLi(2.5M in hexanes，2.2mmol)的THF(10mL)溶液中滴加4a(502mg，2.0mmol)的THF溶液(10mL)，滴加完畢后反應(yīng)液在-78℃繼續(xù)保持30分鐘，再向反應(yīng)液中加入N,N-二甲基甲酰胺(0.3mL，4.0mmol)，反應(yīng)液自然升溫至室溫，反應(yīng)液用甲醇(2mL)淬滅。將反應(yīng)液倒入飽和NH4Cl水溶液(20mL)中，用二氯甲烷(20mL/次)萃取3次，收集有機相，用無水Na2SO4干燥，過濾，收集濾液，減壓下移去易揮發(fā)組分，得到的粗產(chǎn)物經(jīng)過硅膠柱層析分離(石油醚(60-90℃)/乙醚，v/v＝20:1),得到黃色液體產(chǎn)物5a(240mg，收率60％)。
實施例7
反應(yīng)步驟與操作同實施例6，與實施例6不同之處在于反應(yīng)溫度為0℃。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物5a(88mg，收率22％)。說明升高反應(yīng)溫度，不利于目標(biāo)產(chǎn)物生成。
實施例8
反應(yīng)步驟與操作同實施例6，與實施例6不同之處在于，反應(yīng)體系中加入的是1-(3’-溴苯基)-3,5-二苯基-1H-吡唑4b(750mg，2.0mmol)。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物5b(337mg，收率52％)。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
實施例9
50mL反應(yīng)瓶中依次加入5a(100mg，0.5mmol)，鄰苯二胺6(54mg，0.5mmol)和10mL硝基苯，150℃反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷至室溫，減壓下除去揮發(fā)組分，然后用硅膠柱層析分離(洗脫液為石油醚(60-90℃)/乙酸乙酯，v/v＝3:1)，得到淺黃色固體產(chǎn)物1a(88mg，收率61％)。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
實施例10
反應(yīng)步驟與操作同實施例9，與實施例9不同之處在于反應(yīng)溫度為80℃。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物1a(32mg，收率22％)。說明降低反應(yīng)溫度，不利于目標(biāo)產(chǎn)物生成。
實施例11
反應(yīng)步驟與操作同實施例9，與實施例9不同之處在于鄰苯二胺7用量(108mg,1mmol)。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物1a(65mg，收率45％)。說明增加鄰苯二胺用量，不利于目標(biāo)產(chǎn)物生成。
實施例12
反應(yīng)步驟與操作同實施例9，與實施例9不同之處在于反應(yīng)時間為6h。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物1a(86mg，收率60％)。說明延長反應(yīng)時間對提高目標(biāo)產(chǎn)物收率無益。
實施例13
反應(yīng)步驟與操作同實施例9，與實施例9不同之處在于，反應(yīng)體系中加入的是5b(162mg，0.5mmol)。停止反應(yīng)，經(jīng)同樣方法后處理 得到目標(biāo)產(chǎn)物1b(134mg，收率65％)。目標(biāo)產(chǎn)物通過核磁共振譜得到確認(rèn)。
典型化合物表征數(shù)據(jù)
苯基橋聯(lián)吡唑基苯并咪唑衍生物1a,淺黃色固體。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ8.00(m,1H),7.89(t,J＝1.6Hz,1H),7.62(m,2H),7.28(m,4H),6.73(s,1H),6.06(s,1H),2.40(s,3H),2.19(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ151.2,149.5,140.4,139.5,131.3,129.8,126.4,125.9,123.0,122.9,120.4,116.8,107.3,13.5,12.1。C18H16N4的HRMS理論值([M+]):288.1375；測定值:288.1382。
1-(3’-溴苯基)-3,5二甲基-1H-吡唑4a，黃色液體。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ7.63(m,1H),7.46(d,J＝7.8Hz,1H),7.37(m,1H),7.29(t,J＝8.0Hz,1H),5.98(s,1H),2.30(s,3H),2.28(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ149.6,141.2,139.6,130.25,130.20,127.7,123.0,122.6,107.6,13.6,12.6。C11H11BrN2的HRMS理論值([M+]):250.0106；測定值:250.0114。
3-(3,5二甲基-1H-吡唑基)苯甲醛5a，黃色液體。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ9.97(s,1H),7.90(t,J＝1.6Hz,1H),7.78(m,1H),7.67(m,1H),7.54(t,J＝7.8Hz,1H),5.96(s,1H),2.28(s,3H),2.23(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ191.3,149.6,140.7,139.5,137.1,134.2,129.8,127.9,124.8,107.8,13.4,12.5。C12H12N2O的HRMS理論值([M+]):200.0950；測定值:200.0954。