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铜催化的苯并恶唑、五氟苯与O-苯甲酰羟胺的 C—H键胺化反应2021-04-17
 芳香胺和杂芳香胺类化合物广泛存在于许多生物活性天然产物和药物分子中,特别是2-氨基唑类,被大量用于药物研发中。例如,2-氨基苯并恶唑是多种治疗剂的主要结构骨架,被用于治疗中枢神经系统疾病、肺结核和失眠症等。

近年来C-N 键的构建反应取得了快速进展, 涌现了大量的高效合成方法,包括目前已被广泛报道的过渡金属催化的交叉偶联。例如,亚胺的亲核加成,C-H键氮插入,胺的烷基化和酶催化等方法。其中,金属促进的C(sp2)-N键的偶联反应已成为最引人关注的方法之一。在过去二十年以来,过渡金属催化的交叉偶联反应,尤其是Ullman-Goldberg和Buchwald-Hartwig型胺化/酰胺化反应已被大量地实验探索,并取得了出色的研究进展,成为构建有机含氮化合物的重要工具。最近,金属促进的C-H/N-H直接氧化交叉偶联反应取得了一定的发展,这种策略是合成胺类化合物的有效方法,也是对合成胺方法的有效补充。此外,涉及极性反转的亲电胺化反应也为C-N键的形成提供了实用且有效的方法,在这种策略中,采用了新型的R2N+试剂如卤化胺,O-苯甲酰羟胺,有机叠氮化物,肼类,恶吖丙啶和O-取代肟等。其中,最引人注目的亲电胺化试剂是O-苯甲酰羟胺,这类R2N+试剂的制备方法简单,可通过过氧化苯甲酰与相关胺的反应得到,同时其在过渡金属催化的C-N键的形成中也表现出优秀的反应性。以O-苯甲酰羟胺为R2N+源,利用钯催化的C-H键直接胺化反应,可高效地构建C-N键。在这研究领域中,余金权、董广彬和Ritter等研究团队取得了突出的研究成果。此外,通过C(sp2)—H键的锌化,Wang等实现了铜催化的芳烃和杂芳烃的亲电胺化反应。最近,Miura和Yotphan报道了铜催化的缺电子芳烃和杂芳烃与O-苯甲酰羟胺的直接C—H键胺化反应,为芳香和杂芳香胺的合成提供了便捷的途径。2018年,Sen等人报道了无溶剂及辅助配体条件下纳米铜催化的苯并噻唑及其衍生物与多种仲胺及其对应酰胺的胺化反应。作为对这些方法的补充,江南大学郑昌戈课题组研究了无辅助配体参与下铜催化的苯并恶唑C—H键直接胺化和N-杂环卡宾铜促进的五氟苯C-H键直接胺化。

一部分工作以CuI为催化剂,首先考察了苯并恶唑和O-苯甲酰-N,N-二异丙基羟胺在不同条件下的反应情况,确立最佳的反应条件。在最佳反应条件下,苯并恶唑与多种衍生于链状或环状仲胺的O-苯甲酰羟胺顺利发生反应,以中等到优秀收率得到系列2-氨基苯并恶唑衍生物(3a~3k,Scheme 1)。与文献报道的方法相比,该方法最大的优点在于不需要往反应体系中添加任何辅助配体,这在铜催化的C-H键胺化反应中是未曾有报道的。此外,本研究体系反应条件较温和,官能团兼容性和底物普适性良好。另外一部分工作主要研究了五氟苯与O-苯甲酰羟胺的亲电胺化反应。以CuI/IiPr-HCl为催化剂,在最优的反应条件下,五氟苯与各种具有链状以及环状单元的O-苯甲酰羟胺都能很好地发生反应,以20%-84%的收率得到多种五氟苯胺衍生物(5a~5b5g~5h5k~5r,Scheme 2)。这部分工作的最大特色是将氮杂环卡宾配体引入到C-H键胺化反应体系中,且该研究体系也具有较好的底物普适性。

通过实验验证了碘化亚铜催化的苯并恶唑以及五氟苯与O-苯甲酰羟胺的直接亲电子胺化反应。此类反应可在温和的条件下顺利进行,且具有良好的官能团兼容性和底物适用范围。该方法为芳香胺和杂芳香胺的构建提供了一种便捷有效的合成方法,目标产物在有机合成、制药以及药物化学中具有广泛的研究应用。

DOI: 10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.19082

基金项目:国家自然科学基金资助项目(21562041)

作者简介:洪建权(1982-),男,汉族,广东湛江人,博士,讲师,主要从事金属有机及有机合成。

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