联芳类化合物是许多天然
有机化合物的重要组成部分,它在化工、医药、食品等领域的用途日益广泛。近年来合成联芳类化合物的一些新方法有还原偶合、氧化偶合以及其它合成方法等。
定义及用途
联芳结构是构建许多重要天然有机物的主要骨架之一,如果其芳环上连有较大的取代基则呈现阻转异构现象而具有手性性质。由于联芳化合物在化工、医药、食品领域等有广泛用途,例如:在不对称合成中可作为
引发剂、手性诱导剂、活化剂和拆分试剂;在
化学分析中可作为位移试剂、手性固定相;有的可作为某种顽疾的特效药或在食品工业中作食品添加剂等,它的合成和应用近年来引起越来越多研究者的兴趣。
合成方法
已报导的合成方法可分为3类:芳烃及其衍生物的还原偶合过程;芳烃及其衍生物的氧化偶合反应;其它的成环反应。
还原偶合法
经典的Ullmann还原偶合反应问世以来,在过渡金属
配位化合物的作用下通过芳烃的金属有机试剂和芳卤合成联芳类化合物是合成此类物质的重要方法,主要包括Kharasch反应、Negishi反应、Stille反应和Suzuki反应等。
Stanforth曾对此类合成方法做过综述。
三氟甲磺酸芳和
苯硼酸发生交叉偶合反应生成不对称的联芳类化合物。Virgil等用吸电性小的甲基磺酸芳酯和芳基硼酸在相同条件下也得到了交叉偶合产物,产率中等。并指出Ni的亲核性优于Pd,Zn在反应中不可缺少,否则反应不能发生,水的存在将会使催化剂失去活性。
硫原子上有取代基的
磺酸酯类化合物,在Zn的作用下可发生同底物偶合反应而生成对称的
联苯类化合物,产率大于97%。
Hirabayashi用
苯硅烷醇和
碘苯在钯盐和
氧化银作用下偶联获得了联苯化合物。氧化银在反应中的作用不可替代,最后变成
碘化银;
溶剂为四氧喃等亲质子性溶剂,硅醇的
芳基上连有吸电子基时则有利于反应的进行;当硅原子上同时连有两个或三个羟基时反应更易进行,且产率高于
一元醇,产物更易纯化。
Kim和Rieke利用活性Mn分别与
3-溴噻吩和3,4-二溴噻吩于室温下制备了有机锰试剂,利用它和碘苯及其衍生物偶联,得到了芳环上具有杂原子的联芳类化合物。此反应条件温和,室温下即可发生,产率在60%~ 90%。产物还可以再制成活性锰试剂与另一
碘苯及其衍生物进一步反应,得到3,4位
苯基取代的噻吩化合物。
近来,芳卤的偶联也有了新的进展,使用的催化剂不再限于Pd(Ⅱ)或Ni(Ⅱ)的盐,而是用Ni(0)如Ni(cod2)[cod=环
辛二烯]等。其中Ni(0)-2,2-联二吡
配位化合物效果最为显著,在电化学还原条件下可使芳卤发生对称或不对称偶联。Fabien等用亚纳米的-铝-2,2-联二吡啶络合物使不太活泼的芳卤化合物发生偶联反应,产率较高,而联二吡啶及镍的配比为2:1时,
催化效果最好。
碘苯及其衍生物在CuCN— TMEDA[
四甲基乙二胺](摩尔比1∶3)和n-BuLi的作用下,也可以获得多
甲氧基取代的
联苯类化合物,产率大于75%。Ken等用平面手性的(2,6位被取代的)
溴苯配位化合物与邻位有取代基的
苯硼酸制得到了手性的直立单
联芳络合物。指出
苯基硼酸的苯基邻位取代基的大小和反应条件对反应影响较大。并用此反应合成出了具生物活性的立体手性天然物质。
过渡金属还原偶合机理如下所示:
氧化偶合法
氧化偶合法报导不多,但此法能直接使简单底物发生反应,与还原偶合相比反应步骤较少,可最大限度利用原材料,减少成本。所以氧化偶合法越来越受到研究者的重视。
手性1,1-联-2,2-二酚及其衍生物在
化学、医药、食品等领域的广泛应用促进其合成手段得到了很大发展。Noji用CuCl(OH)-TMEDA(
四甲基乙二胺)作催化剂,在二氯中用空气氧化2-萘酚得到了1,1-联-2,2-二萘酚,收率90%~ 96%;DeuBen将2-
萘酚和
三氯化铁在
四氢呋喃中回流,收率54%;Chu等用
乙醛、(S)-胺酸或(S)-
丙胺酸硫氧钒合成了一系列钒的催化剂,关用于氧化偶合2-萘酚得到了(R)构型的1,1-联-2,2-二萘酚,收率达80%(ee%\u003e 40)。另外还有人用
氯化铜,
硝酸铜等催化剂氧化偶合2-萘酚的。宋来东在
醋酸铜和
吡啶体系中氧化偶合2-
萘胺得到了外消旋的1,1-联-2,2-二萘胺,收率在50%~ 60%。温度过高或催化剂的量过大导致产物的过度氧化。他们使用PS-DIB[polymer-supported(diacetoxyiodo)-benzene]或PSBTI[polymer supported
胺醚(trifluoroacet-ox-yiodo)benzene]
催化分子内的苯类偶合反应也取得了很好的效果。
室温下,Periasamy等用
氯化钛在二氯中氧化
苯基叔胺或萘基叔胺制得了相应的联芳化合物。偶联部位均在
苯环上N原子的对位,产率大于70%。但是,当N原子上连有
甲基时,则生成了少量脱甲基副产物。Perasamy对其
反应机理作了尝试性的推断,其解释为:四氯化钛作为亲电试剂进攻叔胺的N原子,然后转移到叔
胺基的对位,形成
芳基钛化合物正离子,再脱掉一个
三氯化钛,在胺基的对位形成游离基,两个游离基结合起来,最后脱掉两个质子得到产物。
其它方法
Elmors等四氯化硅与
乙醇作用下,利用交叉
羟醛缩合得到了
联苯化合物的
混合物,反应条件温和。结果表明,5倍
化学计量的四氯化硅和2倍化学计量的混化学收率最高。这可能是酮上的取代基的供电子性影响四氯化硅的催化活性,吸电子的取代基有抑制缩合的作用。
最近几年,联芳类化合物的合成又取得了很大进展,但相对其应用要求而言,合成方法仍显不足,特别是不对称合成手性联芳类化合物的有效方法更少。因此继续寻找更方便、高效、低毒、对环境友好和反应条件温和的合成方法对研究工作者来说仍具有很大的挑战性。
参考资料
Warning: Invalid argument supplied for foreach() in
/www/wwwroot/newbaike1.com/id.php on line
362