水溶性金属配合物催化水相偶联反应的研究

偶联反应是有机合成中构建碳碳、碳氮、碳氧等键的有效手段之一，它被广泛应用于复杂有机化合物的合成以及组合化学研究中。近十几年来，随着配体协同催化作用机理研究的深入，配合物催化偶联反应成为该领域的研究热点。然而通常使用的贵金属钯以及难以制备和修饰的膦配体等因素制约了其发展；同时，催化反应中广泛使用的有机溶剂也不利于环保以及该类反应的实际应用。申请人拟采用磺酸取代的席夫碱、吡啶氮氧化物以及羧酸等水溶性化合物为配体，与过渡金属形成配合物催化剂，进行水相催化偶联反应的研究。本项目通过设计、合成一类具有结构简单和高催化活性的水溶性配合物催化剂，考察金属、配体、碱、相转移催化剂和催化结果之间的联系，探索水相偶联反应的机理。同时，通过发展水相催化偶联方法学，探索其在天然产物合成中关键步骤的应用。

催化剂的设计与合成在有机化学的基础研究和实际工业生产中具有重要的地位，而一般的催化反应通常以有机溶剂为反应介质。申请人通过设计并合成了水溶性金属催化剂，以水为溶剂进行了包括C-S和C-C等催化偶联反应，取得一些较好的结果，主要工作如下：1、水相催化合成含硫化合物：采用卤代芳烃和硫氰化钾为原料，利用铜盐和邻菲啰呤原位形成的配合物催化剂，成功地在水相中以“一锅法”方便制备二芳基硫醚，得到最高94%的收率。在随后试验中，进一步使用单质硫作为硫源，和邻碘苯胺以及苯甲醛在水相中三组分反应，以最高93%的收率得到苯并噻唑化合物；2、水相催化合成含氮化合物：以水为溶剂，利用磺酸取代Salen铜配合物为催化剂，成功进行了吲哚、醛以及丙二睛的三组分反应，最高97%的收率得到了3-取代吲哚化合物。该合成方法具有“一锅反应”、以水作为溶剂，并且不用加入表面活性剂、反应条件温和等优点；3、水相催化C-C偶联反应：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，成功实现了水相中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。