水相催化多组分反应合成含硫杂环化合物

Transition metal catalyzed multi-component reactions are important protocols in organic synthesis, most of these reactions are performed in organic solvent, and there are few succcessful examples in aqueous catalysis. Compared with catalysis in oranic solvent, aqueous catalysis is obviously more fitful for green chemistry and low carbon chemistry. Based on our former studies in aqueous catalyzed coupling reactions, applicant plan to design and synthesize some water soluble complexes with ligands such as sulfonato salen as catalysts for the aqueous catalysis containing sulfur to obtain heterocycle compounds. The catalytic mechanism is to be studied by modification of ligand, and the relationships between metal, ligand, base, phase transfer reagent and the catalytic results. Meanwhile, the further application in key step to prepare some natual product containing sulfur will be tested by this method.

采用过渡金属催化多组分反应在有机合成方法学的研究中占据着重要的地位，该类反应大多在有机溶剂中进行，在水相中成功进行的例子还非常少。和有机相催化相比，水相催化显然更符合"绿色"化学的理念和目前倡导的低碳化学。申请人拟在前期水相催化偶联反应的研究基础上，通过设计、合成包括磺酸取代Salen等一系列结构简单、容易制备的水溶性配合物催化剂，在水相体系中催化含硫的多组分反应，制备一系列含硫杂环化合物。通过配体改造以及研究金属、配体、碱、相转移催化剂和催化结果之间的联系，探索催化机理。同时，通过该方法进一步研究其在含硫天然产物关键合成步骤中的应用。

采用过渡金属催化制备有机化合物是有机合成方法学的研究重点之一。通常的催化反应以有机溶剂为反应介质，而水相催化显然更符合"绿色"化学的理念和目前倡导的低碳化学。申请人根据申请书的内容，围绕水相催化偶联反应以及合成含硫化合物来进行，主要开展的工作如下：1、金属催化合成含硫化合物：通过双sp2 C-H键活化，以钯盐为催化剂，进行了二芳基硫醚的关环反应，得到了二苯基噻吩化合物，并通过验证实验，证实该反应过程存在着不可逆的C-H键活化步骤以及亲电取代的过程；采用“一锅法”，水为溶剂，铜为催化剂，邻碘苯胺、硫粉和苄胺三组分反应得到苯并噻唑化合物，最高化学收率可达88%；在无金属催化剂的情况下，进行了邻碘苯胺、季铵盐以及硫粉的三组分水相合成苯并噻唑化合物反应，最高产率可到95%，反应中，季铵盐作为相转移试剂促进反应进行，还作为具有选择性的烷基化试剂。2、水相催化C-H键活化芳基化反应：采用容易制备的二芳基碘盐作为芳基化试剂，醋酸钯为催化剂，通过羧基的诱导，在水相中实现了苯甲酸邻位C-H键的直接芳基化，最高收率可达91%；同时，采用带有邻位配位基团的碘代芳烃作为偶联底物，醋酸钯为催化剂，成功的在水相中实现了苯酚类化合物的对位直接芳基化反应。该类反应条件温和，室温条件即可得到最高98%的收率；设计并合成了2-甲基-7-胺基苯并噁唑以及4-胺基苯并硒二唑为新型二齿导向基团，成功进行了非活性的羰基beta位C-H键的活化，最高收率分别可达89% 和94%，该工作具有导向基团容易修饰、底物适应性广等优点；在水相中, 以醋酸钯为催化剂, 特戊酸银存在的条件下, 首次实现了8-氨基喹啉导向的羰基β 位的C(sp3)-H 芳基化反应。该催化反应具有以水为溶剂、条件温和、催化体系简单、不需其它添加剂和惰性气体保护等优点,该方法为在水相中发展其它类型的C-H官能团化反应研究起到参考作用。