銅催化環狀二芳基碘鎓鹽和對甲苯磺酰腙發生開環反應制備含氮聯芳基化合物

孫 旭

（西華師范大學化學化工學院，四川 南充 637000）

1 研究背景

環狀二芳基碘鎓鹽是一種高價碘試劑，其結構中的碘原子連接兩個芳基，因此常用于構建含有兩個芳香環或者雜芳香環稠合化合物[1]。2018年，顧振華課題組實現了銅催化環狀二芳基碘鎓鹽與硫代硫酸鉀的不對稱硫醇開環反應，合成了2′-碘-[1,1′-聯苯]-2-基硫醇異構體[2]。2019年，Goswami課題組報道了銅催化環狀二芳基碘鎓鹽的酰氧基化制備2-碘聯二芳基化合物，收率高，對映選擇性好[3]。2020年，張逢質課題組報道了銅催化環二芳基碘鎓鹽與雜芳基硫醇的對映選擇性開環，得到了帶有碘和硫官能團的手性聯芳基化合物[4]。

2 課題的提出

基于此，設想環狀二芳基碘鹽和對甲苯磺酰腙在金屬催化作用下能否發生開環反應得到含氮聯芳基化合物。

3 實驗部分

3.1 實驗試劑和儀器

實驗試劑均為國產市售分析純，藥品均在希恩思、探索、西安瑞亞等藥品公司購買。用到的主要實驗儀器有ZF-I型三用紫外分析儀、FA2004電子天平、R201型旋轉蒸發儀、Bruker AVANCE-400核磁共振儀、Bio-TOFQ高分辨質譜儀。

3.2 實驗操作步驟

3.2.1 原料的合成

3.2.1.1 環狀二芳基碘鹽的合成

燒瓶中加入硼酸（1.5 eq），Pd2dba3（2.0%，摩爾分數，下同），S-Phos（8.0%）和無水K2CO3（4.0 eq），再充換氬氣3次。再加入2-溴苯胺混合溶液 （1.0eq，溶于 v（甲苯）∶v（EtOH）∶v（H2O）=8∶2∶2），于90℃攪拌12h后冷卻至室溫，加入乙酸乙酯萃取，合并有機層用H2O和飽和食鹽水洗滌，無水MgSO4干燥，過濾、旋干，柱層析得到粗產物。粗產物溶于DCM中（0.25mol/L），加入m-CPBA（75%，2.0eq） 后于室溫攪拌。在m-CPBA完全溶解后，于0℃下滴加三氟甲磺酸（3.0eq） 并攪拌1h。旋轉蒸發除去DCM，加入乙醚攪拌20min后通過重結晶得到環狀二芳基碘鎓鹽[5]。

3.2.1.2 對甲苯磺酰腙的合成

在圓底燒瓶中，加入對甲苯磺酰肼（5 mmol）、甲醇（5mL）并加熱至60℃，直至對甲苯磺酰肼完全溶解。再將醛（5mmol）緩慢滴加到混合物中。大約5～30min后，有沉淀析出，通過重結晶得到對甲苯磺酰腙[6]。

3.2.2 反應過程

取一只潔凈的反應試管烘干，通入氬氣保護。在試管中加入 1a(68.4mg,0.15 mmol，1.5eq)， 2a(27.4mg,0.1 mmol， 1eq)， Cs2CO3(97.5mg,0.3 mmol,3eq)，Cu(OAc)2(1mg，5%mmol)，并充換氬氣3次。再加入1 mL 1,2-二氯乙烷作溶劑，并于50℃反應2h。待體系冷卻至室溫后加入水，用乙酸乙酯萃取有機層3次，合并有機層再用水反洗1次，有機層用無水Na2SO4干燥，過濾，旋干，經柱層析得到目標產物3a。表1。

1H NMR（400 MHz，CDCl）3δ 7.67（s，1H），7.65 （d，J=7.9Hz，1H），7.56（d，J=8.3Hz，2H），7.47-7.44（m，3H），7.40（t，J=7.7Hz，1H），7.32-7.27（m，4H），7.19（d，J=8.1Hz，2H），7.03 （d，J=7.3Hz，1H），6.96 （t，J=7.8Hz，1H），2.38 （s，3H），2.22 （s，3H），2.11 （s，3H）。13CNMR （100MHz，CDCl3）δ147.49，145.63，143.79，141.14，140.02，139.61，136.75，135.63，135.17，133.72，131.71，130.21，129.85，129.28，129.14，128.98，128.94，128.48，127.56， 127.01， 99.44， 21.77， 21.60， 20.27.HRMS calcd for C28H25IN2O2S[M+H]+581.0760，found:581.0759。

Table 1 Optimization of Reaction Conditionsa

4 實驗數據分析

由表1數據可知，溫度能夠促進該反應的發生，而選擇的銅催化劑和堿對反應的產率影響不大，但溶劑在一定程度上能夠影響反應的產率。

綜上所述，我們選擇的最優反應條件為1a（0.15 mmol），2a（0.1 mmol），Cs2CO3（0.3 mmol），Cu（OAc）2（5%mmol），DCE作溶劑，于50℃下反應2h。

在得到最佳反應條件后，對反應的底物進行了拓展。

從表2中分析得到，對于環狀二芳基碘鎓鹽來說，苯環上無論是吸電基團還是供電基團都對反應的影響不大。對于對甲苯磺酰腙來說，苯環上有吸電基團時，反應對其影響不是很大；而苯環上有供電基團時，反應的產率稍微降低。

5 總結

本文主要研究了銅催化環狀二芳基碘鹽和對甲苯磺酰腙的開環反應，找到了最佳反應條件，并對底物進行了拓展，高效地合成了一系列含氮聯芳基化合物，關于目標化合物的用途還在研究中。

Table 2 Scope of the Reactiona