Cu催化N-氯代磺酰胺的反应研究

Cu催化N-氯代磺酰胺的反应研究

张立胜 董嘉兴*

（西南大学 化学化工学院，重庆 400715）

摘要：本文报道了一种以廉价金属铜作为催化剂，使用N-氯代磺酰胺作为反应底物，实现了烯烃的胺化。该反应操作简单，条件温和。

关键词： N-氯代磺酰胺，氮自由基，烯烃

含氮化合物在无数天然产物、生物活性分子中的普遍存在以及在化学和制药工业以及材料科学中的广泛应用，激发了人们对探索C-N键形成的新合成策略的极大兴趣，在过去几十年中，这一研究领域取得了重大进展[1]。以氮为中心的自由基在生物转化中发挥着重要作用，是多用途的合成中间体。因此，基于氮中心自由基的C-N键构建方法引起了科学界的极大关注。然而，与公认的亲核和亲电胺化反应相比，迄今为止，基于氮中心自由基构建C-N键的研究较少。

    Hofmann在多年前发现的著名的Hofmann-Löffler-Freytag反应[2]可能是氮中心自由基生成的最早例子，并通过N-卤代胺的光化学或热分解提供了一种直接的胺化五元环化合物的方法[3-6]。作为一类重要的N-中心自由基，酰胺基很容易通过N-X(X=F，Cl，Br，I)，N-H，N-N，N-O，N-S或叠氮化物键的均裂得到。特别是，N-氟酰胺是稳定的酰胺基前体，最初用于实现δ C-H卤化。同时，还开发了N-氟酰胺的远端C(sp3)−H氰化[7]、烷基化[8]、硫基化[9]、炔化[10]、和其他转化(其例图如下)。

图1 N-氟酰胺的官能团化反应

通过上述氮中心自由基的介绍，不难看出，氮中心自由基较为容易获得，而且其反应具有多样性，不光作为氮自由基，根据底物的不同，氮中心自由基是可以发生1,5氢原子转移的，进而产生长链烷基自由基，增大了其反应性。

而烯烃作为石油化工中廉价易得的产品，广泛易得的烯烃也深受有机化学家的喜爱，烯烃是有机合成、材料科学和生物有机化学中的重要合成单元[11]。烯烃有一对活性π电子，可以被亲电试剂直接攻击，也可以与过渡金属配位以激活不饱和碳-碳键。活性碳-碳键更容易受到不同类型亲核试剂的攻击。在过去的这么多年里，人们为制定多种烯烃转化策略付出了巨大努力，近年来取得了巨大进展。而含氮有机化合物广泛存在于天然产物和药物活性分子中，如青霉素、头孢菌素等[12]。此外，胺化产品在化学材料、染料、农业等领域具有独特的活性，在合成工业中发挥着不可替代的重要作用。在制药行业，每六个步骤涉及一个C-N键构建步骤。有机胺也可用作聚合物聚合中的单体，并在特种功能塑料、功能聚合物和生物聚合物领域发挥重要作用。因此，从容易获得的化学原料中选择性引入含氮官能团引起了化学家的广泛关注。同时利用氮中心自由基烯烃，从而引入含氮官能团，不失为一种好方法。烯烃的胺化二官能化在底物的可用性、反应步骤的经济性和产物的重要性方面具有很大的优势。因此，近年来得到了广泛的发展。烯烃的胺化二官能化为制备含氮化合物，特别是含氮杂环化合物提供了一条有效的合成途径。

2.实验部分

2.1实验仪器和试剂

仪器：Av-600型傅立叶变换器超导核磁共振仪（Bruker公司 瑞士），SHB型真空水泵，LOOYZX98-1旋转蒸发仪，85-2型恒温磁力搅拌器等。

试剂：苯乙烯，六氟磷酸四乙腈铜，2,2'-联吡啶，4,4-二-叔丁基联吡啶，1,10-菲罗啉，1,2-二氯乙烷，二氯甲烷等试剂均为分析纯，购与adams公司和安耐吉公司。

2.2 条件筛选

表1 条件筛选

反应条件为：在反应管中依次加入Cu(CH3CN)4pF6(10mol%)，Ligand (20 mol%)，1a(0.1 mmol)，1b(0.2 mmol)， Solvent (2 mL)，密封反应管，室温搅拌30分钟，随后于80℃油浴锅中反应 18h。

2.3化合物核磁数据

1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 7.61 (d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.33 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 7.30 – 7.25 (m, 3H), 7.22 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.12 (t, J = 7.2 Hz, 1H), 3.59 (dd, J = 14.9, 7.1 Hz, 1H), 3.42 (dd, J = 14.9, 7.4 Hz, 1H), 2.99 – 2.91 (m, 1H), 2.81 – 2.73 (m, 1H), 2.35 (s, 3H), 1.18 – 1.12 (m, 2H), 1.11 – 1.03 (m, 2H), 0.98 – 0.89 (m, 2H), 0.72 (t, J = 7.3 Hz, 3H).

3. 结果与讨论

本文报道了一种以廉价金属铜作为催化剂，使N-氯代磺酰胺的中的N-Cl键发生断裂，产生氮自由基，随后被烯烃捕获和氯离子的进攻，以中等的收率得到目标产物。

参考文献

[1] S. H. Cho, J. Y. Kim, J. Kwak and S. Chang, Chem. Soc. Rev.,2011, 40, 5068.

[2] M. E. Wolff, Chem. Rev., 1963, 63, 55.

[3] J. L. Jeffrey and R. Sarpong, Chem. Sci., 2013, 4, 4092.

[4] H. Wieland, Liebigs Ann. Chem., 1911, 381, 200.

[5] Y. Miura and T. Tomimura, J. Org. Chem., 2000, 65, 7889.

[6] S. Z. Zard, Chem. Soc. Rev., 2008, 37, 1603, and references therein.

[7]G. J. Choi, Q. Zhu, D. C. Miller, C. J. Gu and R. R. Knowles, Nature, 2016,539, 268.

[8]N. Tang, X. Wu and C. Zhu, Chem. Sci., 2019, 10, 6915.

[9] Y. Qin, Y. Han, Y. Tang, J. Wei and M. Yang, Chem. Sci., 2020, 11, 1276.

[10] H. Zhang, Y. Zhou, P. Tian and C. Jiang, Org. Lett., 2019, 21, 1921.

[11]S. Fustero, A. Simon-Fuentes, P. Barrio and G. Haufe, Chem. Rev., 2015, 115, 871-930.

[12]N. K. Boaen and M. A. Hillmyer, Chem. Soc. Rev., 2005,34, 267-275.