銠催化芳酮脫羰基合成聯(lián)芳基化合物

左蘇京，唐向陽(yáng)

（天津大學(xué)理學(xué)院，天津300072）

聯(lián)芳基化合物是天然產(chǎn)物、合成藥物、有機(jī)功能材料領(lǐng)域的重要合成砌塊［1－2］，在過(guò)去的幾十年里，研究者利用過(guò)渡金屬催化發(fā)展了一系列合成該類物質(zhì)的方法，比如通過(guò)過(guò)渡金屬鈀催化芳鹵化合物和苯硼酸偶聯(lián)反應(yīng)（Suzuki coupling reaction）［3－5］來(lái)合成。最近，施章杰課題組發(fā)展了銠催化芳酮類化合物脫羰基合成聯(lián)芳基化合物，但該方法會(huì)產(chǎn)生少量的碳?xì)滏I活化副產(chǎn)物［6］。作者在此以含氮雜環(huán)為導(dǎo)向基［7－8］，由過(guò)渡金屬銠絡(luò)合物［Rh（cod）Cl］2催化芳酮的羰基α－碳碳單鍵斷裂合成了未見(jiàn)報(bào)道的聯(lián)芳基化合物2－（2′，4′－二氯［1，1′－聯(lián)苯］－2－基）吡啶（Ⅱ）（圖1），該化合物由于含有鹵素氯，可由過(guò)渡金屬催化進(jìn)一步偶聯(lián)合成共軛程度更高的聯(lián)芳基化合物，在有機(jī)材料方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值。由于催化體系里沒(méi)有碳?xì)滏I活化副產(chǎn)物，更利于反應(yīng)粗產(chǎn)物的分離。采用1HNMR、13CNMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對(duì)催化劑用量、溶劑類型、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。

圖1 目標(biāo)化合物合成示意圖Fig.1 Synthetic diagram of target compound

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

醋酸鈀（鈀含量47.4%），陜西開(kāi)達(dá)化工有限責(zé)任公司；環(huán)辛二烯氯化銠二聚體（99.9%），Alfa－Aesar試劑有限公司；過(guò)氧化叔丁醇（TBHP）、2－苯基吡啶、2，4－二氯苯甲醛，化學(xué)純，上海阿拉丁化學(xué)試劑有限公司；二甲苯、氯苯、甲苯、硝基苯、二甲基亞砜（DMSO）、乙酸乙酯、石油醚，分析純，天津江天化工技術(shù)有限公司。

Bruker 600MHz型核磁共振儀；EYELA N－1100型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、PSL－1810型低溫磁力攪拌水槽，上海愛(ài)朗儀器有限公司；X－4型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀，北京泰克儀器有限公司；TD5102型電子天平。

1.2 合成方法

1.2.1 原料（2，4－二氯苯基）［2－（吡啶－2－基）苯基］甲酮（Ⅰ）的合成［9］（圖2）

圖2 原料合成示意圖Fig.2 Synthetic diagram of raw material

在25mL Schlenk瓶里加入2－苯基吡啶10mmol（1eq）、2，4－二氯苯甲醛20mmol（2eq）、醋酸鈀5%（摩爾分?jǐn)?shù)）、TBHP 20mmol（2eq），氮?dú)饨粨Q3次，120℃反應(yīng)過(guò)夜，將體系降溫至室溫，加入10mL乙酸乙酯，經(jīng)硅膠層過(guò)濾，得紅褐色有機(jī)層，減壓旋蒸，柱色譜分離提純（乙酸乙酯∶石油醚＝1∶5），真空干燥后得到無(wú)色固體芳酮化合物Ⅰ2.24g。

1.2.2 產(chǎn)物2－（2′，4′－二氯［1，1′－聯(lián)苯］－2－基）吡啶（Ⅱ）的合成

在25mL Schlenk瓶里加入化合物Ⅰ2mmol、銠催化劑［Rh（cod）Cl］22.5%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）、二甲苯5mL，氮?dú)饨粨Q3次，130℃反應(yīng)12h，將體系降溫至室溫，加入5mL乙酸乙酯，經(jīng)硅膠層過(guò)濾，得深黃色有機(jī)層，減壓旋蒸，經(jīng)柱色譜分離提純（乙酸乙酯∶石油醚＝1∶8），真空干燥得淡黃色固體化合物Ⅱ。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)表征

化合物Ⅰ，收率75%，m.p.80～82℃。1HNMR（600MHz，CDCl3），δ：8.47（d，J＝4.6Hz，1H），7.66（dd，J＝13.5Hz，7.6Hz，2H），7.62～7.55（m，2H），7.53（d，J＝7.4Hz，1H），7.45（d，J＝7.8Hz，1H），7.22（d，J＝1.3Hz，1H），7.19（d，J＝8.3Hz，1H），7.06～7.01（m，1H），6.99（d，J＝8.3Hz，1H）。13CNMR（151MHz，CDCl3），δ：195.17，156.56，148.87，140.11，138.86，136.83，136.39，136.28，133.81，131.74，131.22，130.29，130.08，128.92，128.68，126.14，122.34，121.98。

目標(biāo)化合物Ⅱ，收率91%，m.p.66～68℃。1HNMR（600MHz，CDCl3），δ：8.57（d，J＝4.5Hz，1H），7.75（d，J＝7.7Hz，1H），7.52（d，J＝7.6Hz，1H），7.45（dt，J＝15.1Hz，7.6Hz，2H），7.37～7.29（m，2H），7.14（d，J＝8.2Hz，1H），7.09（dd，J＝10.3 Hz，5.8Hz，2H），6.95（d，J＝7.9Hz，1H）；13CNMR（151MHz，CDCl3），δ：158.27，149.36，140.05，138.82，136.66，135.56，133.92，133.45，132.77，130.69，130.01，129.14，128.57，128.15，126.77，124.09，121.52。

2.2 工藝條件優(yōu)化

對(duì)銠催化芳酮脫羰基合成聯(lián)芳基化合物的工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表1。

2.3 討論

（1）本實(shí)驗(yàn)選用了位阻較大的1，5－環(huán)辛二烯（cod）配體催化劑，可以有效地避免副產(chǎn)物產(chǎn)生，有助于產(chǎn)物分離。

表1 銠催化芳酮脫羰基合成聯(lián)芳基化合物的工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)Tab.1 Optimization of synthetic conditions for biaryls via decarbonylation from aryl ketone catalyzed by Rh（Ⅰ）

（2）選擇二甲苯作為溶劑，可以在較低的反應(yīng)溫度下取得較高的收率。而對(duì)于極性較大的溶劑二甲基亞砜（DMSO）和電子云密度低的溶劑硝基苯及氯苯，反應(yīng)收率明顯降低；甲苯由于本身的沸點(diǎn)偏低也不適宜作為溶劑。

（3）反應(yīng)體系需保證惰性環(huán)境（氮?dú)夥諊駝t在反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的活性可能會(huì)降低。

3 結(jié)論

由過(guò)渡金屬銠絡(luò)合物催化芳酮化合物脫羰基合成聯(lián)芳基化合物，在底物芳酮用量為2mmol、銠催化劑［Rh（cod）Cl］2用量為2.5%、溶劑二甲苯用量為5 mL、反應(yīng)溫度為130℃、反應(yīng)時(shí)間為12h的條件下，聯(lián)芳基化合物收率達(dá)到90%。

［1］BLAKENEY J S，REID R C，LE G T，et al.Nonpeptidic ligands for peptide－activated G protein－coupled receptors［J］.Chem Rev，2007，107（7）：2960－3041.

［2］MYERS A G，TOM N J，F(xiàn)RALEY M E，et al.A convergent synthetic route to（＋）－dynemicin A and analogs of wide structural variability［J］.J Am Chem Soc，1997，119（26）：6072－6094.

［3］XU G Q，F(xiàn)U W Z，LIU G D，et al.Efficient syntheses of korupensamines A，B and michellamine B by asymmetric Suzuki－Miyaura coupling reactions［J］.J Am Chem Soc，2014，136（2）：570－573.

［4］PENG Z M，HU G B，QIAO H W，et al.Palladium－catalyzed Suzuki cross－coupling of arylhydrazines viaC－N bond cleavage［J］.J Org Chem，2014，79（6）：2733－2738.

［5］GURUNG S K，THAPA S，KAFLE A，et al.Copper－catalyzed Suzuki－Miyaura coupling of arylboronate esters：Transmetalation with（PN）CuF and identification of intermediates［J］.Org Lett，2014，16（4）：1264－1267.

［6］LEI Z Q，LI H，LI Y，et al.Extrusion of CO from aryl ketones：Rhodium（Ⅰ）－catalyzed C－C bond cleavage directed by apyridine group［J］.Angew Chem Int Ed，2012，51（11）：2690－2694.

［7］WANG J，CHEN W Q，ZUO S J，et al.Direct exchange of a ketone methyl or aryl group to another aryl group through C－C bond activation assisted by rhodium chelation［J］.Angew Chem Int Ed，2012，51（49）：12334－12338.

［8］WANG J J，LIU B W，ZHAO H T，et al.Rhodium－catalyzed crosscoupling reactions of carboxylate and organoboron compounds via chelation－assisted C－C bond activation［J］.Organometallics，2012，31（24）：8598－8607.

［9］BASLE O，BIDANGE J，SHUAI Q，et al.Palladium－catalyzed oxidative sp2C－H bond acylation with aldehydes［J］.Adv Synth Catal，2010，352（7）：1145－1149.