一种光化学锰催化合成芳胺类化合物的方法

本发明属于芳胺类化合物的合成，具体涉及一种通过光化学锰催化合成芳胺类化合物的方法。

背景技术：

1、芳基卤化物的胺化反应是合成含有n-芳基的有机化合物的方法之一，在合成化学中得到广泛应(nature 2008,455,314；org.process res.dev.2019,23,1529)。经过20多年的发展，通过设计特定的配体策略，pd(chem.soc.rev.2013,42,9283；chem.rev.2016,116,12564；angew.chem.int.ed.2019,58,17118)、cu(angew.chem.int.ed.2009,48,6954；chem.soc.rev.2014,43,3525；angew.chem.int.ed.2017,56,16136)、ni(org.processres.dev.2022,26,2281；org.chem.front.2023,10,548)催化的芳基卤化物与n-亲核试剂的交叉偶联反应为合成芳基胺提供了重要途径。因此，发展高效的芳胺合成方法在药物化学和合成化学中具有十分重要的意义，受到合成化学家的广泛关注。随着光化学(chem.rev.2016,116,10075；angew.chem.int.ed.2019,58,6152；chem.rev.2013,113,5322)和电化学(angew.chem.int.ed.2017,56,13088；j.am.chem.soc.2019,141,6392；jacs au 2021,1,1057)的发展，为c-n偶联反应中存在的科学问题提出了新的解决方案，实现了一些难以在单一催化体系中完成的反应，但仍需要开发使用廉价和可持续的金属催化新策略。

2、锰是继铁和钛之后第三丰富的过渡金属，在地壳中的丰度约为1000ppm的低毒性金属与其他3d金属催化(pd、ni、cu)形成碳-杂原子键相比较，mn催化的交叉偶联反应仍然处于发展期，在过渡金属催化领域中的应用研究较少(eur.j.org.chem.2016,3912)。2009年，teo(chem.commun.2009,6258-6260)报道了n-亲核试剂和芳基碘化物的c-n交叉偶联反应，该反应采用mncl2·4h2o作为催化剂，反式1,2二氨基环己烷作为配体，k3po4为碱，水作为溶剂。然而邻位取代的芳基碘化物产物收率较差。接着，为了扩展n-亲核试剂的范围，该小组(tetrahedron lett.2010,51,3910–3912)提出了一种基于mncl2·4h2o并以l-脯氨酸为配体的催化体系，用于使用芳基卤化物对脂肪胺进行n-芳基化。该方法一系列脂肪胺(例如吗啉和几种伯胺和仲胺)提供了良好到中等的产率。2012年teo和yong(synlett 2012,23,2106–2110)报道了在水相中使用mnf2和cs2co3将亲核试剂扩展到吲哚、7-氮杂吲哚和吲唑衍生物与吡啶和噻吩碘化物的偶联。为了降低先前反应中的高温并进一步拓宽底物范围，随后该课题组开发了双金属体系mnf2/cui(eur.j.org.chem.2013,3,515–524)，在该条件下，许多c-n偶联反应在60℃可以进行。此外，该催化体系还能够实现苯甲酰胺和磺酰胺衍生物与各种芳基卤的偶联。然而，在2017年，madsen和同事发现teo等人在水相的锰催化c-n偶联可能是金属污染导致的催化反应，其中活性成分是可能是铜盐(eur.j.org.chem.2017.5269)。在此之后，锰催化的c-n偶联反应几乎停滞不前。与pd或ni催化的过程相比，mn催化的反应从机理的角度不太清楚，范围没有得到充分利用。现有的锰催化体系底物受限，仅限于芳基碘化物。因此，开发温和条件下通用锰催化偶联反应仍然十分最重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种使用廉价的锰盐与联吡啶催化体系，实现芳基溴化物与胺类化合物的c-n偶联合成芳胺类化合物的方法。

2、针对上述目的，本发明所采用的技术方案是：将式i所示(杂)芳基溴化物与式ii所示胺类化合物、联吡啶、锰催化剂、有机碱加入有机溶剂中，在氩气氛围中加热并光照反应，反应完后分离纯化产物，得到式iii所示芳胺类化合物；

3、

4、式中，所述ar代表苯基、噻吩基、噻唑基、吡啶基、吡唑基、嘧啶基、哌啶基、吡嗪基、喹啉基、苯丙噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹喔啉基中任意一种，或者含c1～c6烷基、c6～环烷基、叔丁基二甲基硅氧基、磺酰基、苯氧基、四氢萘基、吖啶基、哌啶基、三甲基甲硅烷基、卤素、三氟甲氧基、三氟甲基、氰基、酯基、酰基、羰基、硼酯基中至少1种取代基的苯基或者吡啶基；hnnu代表芳胺、取代芳胺、杂环芳胺、吡唑、酰胺、磺酰胺、脂肪胺中任意一种。

5、上述合成方法中，优选胺类化合物的用量为芳基溴化物摩尔量的1.1～2倍。

6、上述合成方法中，优选联吡啶的用量为芳基溴化物摩尔量的5％～10％。

7、上述合成方法中，优选锰催化剂为溴化锰、碳酸锰、醋酸锰、氯化锰、高氯酸锰等中任意一种，其用量为芳基溴化物摩尔量的5％～10％。

8、上述合成方法中，优选有机碱为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)、四甲基胍(tmg)、7-甲基-1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯(mtbd)、1,2-二甲基-1,4,5,6-四氢嘧啶(dmthpm)等中任意一种，其用量为芳基溴化物摩尔量的2～3倍。

9、上述合成方法中，优选有机溶剂为二甲基亚砜、甲苯、异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中任意一种或两种。

10、上述合成方法中，优选在氩气氛围中，在波长为360～430nm的紫外光照射下80～90℃反应24～36小时。

11、本发明的有益效果如下：

12、本发明使用锰盐与联吡啶催化体系，在光照条件下实现芳基溴化物与胺类化合物的c-n偶联反应合成芳胺类化合物。本发明反应体系简单，反应经济效益较高、对环境无害，反应后处理简单，芳胺类化合物具有收率好、官能团兼容性优异等优点，是一种简单、高效合成芳胺类化合物的方法，与目前追求环保、经济、绿色的化学概念相符合，具有非常重要的应用前景。

技术特征：

1.一种光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：将式i所示芳基溴化物与式ii所示胺类化合物、联吡啶、锰催化剂、有机碱加入有机溶剂中，在氩气氛围中加热并光照反应，反应完后分离纯化产物，得到式iii所示芳胺类化合物；

2.根据权利要求1所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述ar代表苯基、噻吩基、噻唑基、吡啶基、吡唑基、嘧啶基、哌啶基、吡嗪基、喹啉基、苯丙噻吩基、苯并呋喃基、二苯并噻吩基、喹喔啉基中任意一种，或者含c1～c6烷基、c6～环烷基、叔丁基二甲基硅氧基、磺酰基、苯氧基、四氢萘基、吖啶基、哌啶基、三甲基甲硅烷基、卤素、三氟甲氧基、三氟甲基、氰基、酯基、酰基、羰基、硼酯基中至少1种取代基的苯基或者吡啶基。

3.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述胺类化合物的用量为芳基溴化物摩尔量的1.1～2倍。

4.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述联吡啶的用量为芳基溴化物摩尔量的5％～15％。

5.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述锰催化剂的用量为芳基溴化物摩尔量的5％～15％。

6.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述有机碱的用量为芳基溴化物摩尔量的2～3倍。

7.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基亚砜、甲苯、异丙醇、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中任意一种或两种。

8.根据权利要求1或2所述的光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，其特征在于：所述光照反应是在波长为360～430nm的紫外光照射下80～90℃反应24～36小时。

技术总结
本发明公开了一种光化学廉价锰催化合成芳胺类化合物的方法，以联吡啶为配体，锰盐为催化剂，以廉价且来源丰富的芳基溴化物和胺类化合物为反应物，并添加1,8‑二氮杂环[5,4,0]十一烯‑7等作为有机碱，在氩气氛围中通过光促进锰催化芳基溴化物和胺类化合物的C‑N偶联反应实现了芳胺类化合物的合成。本发明反应体系简单、操作简便、反应条件温和，后处理简单，目标化合物选择性好、收率高，避免了传统的昂贵金属催化剂以及无机碱的使用造成催化体系反应复杂、官能团兼容性差等问题，具有很好的应用价值和市场前景。

技术研发人员：薛东,宋戈洋,宋佳萌,李琪,农定展,黄柠
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1