CN104001553B - N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用,其由N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物、Cu(I)盐、溶剂组成,所述的溶剂为醇类、水、腈类和DMF中的任意一种或它们的混合,包括有以下步骤:(1)按摩尔比称取N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物和Cu(I)盐,加入溶剂,常温下搅拌20~25min,析出大量固体;(2)过滤得到固体,用适当的溶剂反复洗涤该固体;即得。本发明具有以下优点:合成方法简单,稳定,还具有较高的催化活性。
Description
技术领域
本发明涉及一类催化剂,具体的是涉及一类N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用。
背景技术
催化合成1,3-偶极环加成反应合成1,4-二取代-1,2,3-三唑的Cu(I)的催化剂体系主要分为三种:(1)Cu(I)盐的固体催化体系:将Cu(I)加到树脂固载的端炔烃中,在有机碱如DIPEA(N,N-diisopropylethylamine)的存在下催化反应生成所需的1,4-二取代-1,2,3-三唑,该方法适用于多种反应条件和树脂类型,但由于过量炔烃的自身偶联使得反应产率较低;(2)Cu(I)盐的液相催化体系:将CuI,CuBr,CuCl,CuCN,CuOAc等一价铜盐加入到一定的溶剂体系中用来催化反应从而得到相应的1,4-二取代1,2,3-三唑;该方法能取得很好的产率,但Cu(I)盐容易歧化或被氧化,且Cu(I)盐催化的反应体系需利用特定的溶剂甚至需要加入碱,使得其应用有一定的局限性;(3)配体辅助Cu(I)形成配合物的催化体系:将Cu(I)与不同的配体形成配合物,在相应的溶剂体系中催化反应生成相应的1,4-二取代1,2,3-三唑。方法一、二由于Cu(I)易被氧化或发生歧化会造成反应速率降低或产率下降等问题,而方法三是将Cu(I)与富氮的杂环化合物配位形成配合物,使配合物中的配体不仅能促进Cu(I)中间体的转化,而且能和Cu(I)形成很强的键,起到稳定Cu(I)和加强Cu(I)催化活性的作用,从而大大提高了反应的产率。因此设计合成一种结构新颖的配体具有重要的研究意义。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用,常温下极微量就能高效的催化1,3-偶极环加成反应合成1,4-二取代-1,2,3-三唑。
本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为:N取代的杂环-1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂,其由N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物、Cu(I)盐、溶剂组成,其中N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩尔比为1:1.5~2,所述的溶剂为醇类、水、腈类和DMF中的任意一种或它们的混合。
按上述方案,所述的N1取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R’为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子。
按上述方案,所述的N2取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R’为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子。
按上述方案,所述的烷基包括有甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基或苄基。
按上述方案,所述的芳基为苯基、取代苯基或杂芳基。
按上述方案,所述的杂芳基为吡啶、嘧啶、喹啉或异喹啉。
所述的N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂的合成方法采用的解决方案为:包括有以下步骤:
(1)按摩尔比称取N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物和Cu(I)盐,加入溶剂,常温下搅拌20~25min,析出大量固体;所述的N1取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R’为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子;
所述的N2取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R’为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子;其中N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩尔比为1:1.5~2;
(2)过滤得到固体,用溶剂反复洗涤该固体;即为N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂。
所述的N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂作为促进叠氮化合物与端炔两组分或叠氮化钠、卤代化合物与端炔三组分的Huisgen[3+2]环加成反应的催化剂的应用。
按上述方案,所述的Huisgen[3+2]环加成反应所用溶剂为醇类、水、腈类和DMF等中的任意一种或它们的混合。
按上述方案,所述的叠氮化合物包括烷基叠氮化合物、芳基叠氮化合物、TMSN3。
按上述方案,所述的端炔为芳基取代端炔、烷基端炔以及硅基取代端炔。
按上述方案,所述的卤代化合物为卤代烷基化合物、卤代芳基化合物、卤代杂芳基化合物或卤代硅基化合物。
本发明针对的叠氮化合物与端炔两组份的Huisgen[3+2]环加成反应,其反应通式如下:
R1为烷基,取代烷基,芳基,取代芳基,酯基,醛基,羰基等,R2为烷基,取代烷基,芳基,取代芳基,取代硅基,磺酸基等。
本发明针对叠氮化钠、卤代化合物与端炔三组分的Huisgen[3+2]环加成反应,其反应通式如下:
R1为烷基,取代烷基,芳基,取代芳基,酯基,醛基,羰基等,R2为烷基,取代烷基,芳基,取代芳基,取代硅基,磺酸基等。
本发明与现有技术相比具有以下优点:该配体及复合物的合成方法简单,且该复合物不仅稳定,还具有较高的催化活性,常温下极微量就能高效的催化1,3-偶极环加成反应合成1,4-二取代-1,2,3-三唑。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但不能作为对本发明的限定。
实施例1
复合物A的合成
于100mL圆底烧瓶中依次加入4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(0.84g,10mmol),苄溴(1.88g,11mmol),碳酸钾(99mg,1mmol),碘化钾(0.23g,2mmol),以DMF(40mL)作为反应溶剂,室温搅拌1~2h反应完全,TLC监测反应过程。反应结束后,用乙酸乙酯萃取,有机相用无水Na2SO4干燥,过滤浓缩得到粗产品经简单分离提纯得到白色的固体N1和N2混合物,该混合物不需进一步分离即可作为配体A。
于50mL圆底烧瓶中加入配体A(0.3mmol)和CuI(0.36mmol),以甲醇(20mL)为溶剂,常温搅拌约25min,有大量固体析出;常温静置反应液,过滤得到固体,用无水甲醇反复洗涤固体,洗涤后的固体即为Cu(I)复合物A。
复合物A的催化活性
催化端炔与有机叠氮化合物的反应:
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化苄(11mmol),Cu(I)复合物A(1%),以无水甲醇(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
催化端炔,卤代化合物与叠氮化钠的反应
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化钠(11mmol),苄溴(11mmol),Cu(I)复合物A(1%),以水(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
实施例2
复合物B的合成
于100mL圆底烧瓶中依次加入5-苯基-4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(0.84g,10mmol),苄溴(1.88g,11mmol),碳酸钾(99mg,1mmol),碘化钾(0.23g,2mmol),以DMF(40mL)作为反应溶剂,室温搅拌1~2h反应完全,TLC监测反应过程。反应结束后,用乙酸乙酯萃取,有机相用无水Na2SO4干燥,过滤浓缩得到粗产品经薄层硅胶柱层析分离提纯,得到白色的固体,该固体即为配体B。
于50mL圆底烧瓶中加入配体B(0.3mmol)和CuI(0.36mmol),以甲醇(20mL)为溶剂,常温搅拌约25min,有大量固体析出;常温静置反应液,过滤得到固体,用无水甲醇反复洗涤固体,洗涤后的固体即为Cu(I)复合物B。
复合物B的催化活性
催化端炔与有机叠氮化合物的反应:
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化苄(11mmol),Cu(I)复合物B(1%),以无水甲醇(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
催化端炔,卤代化合物与叠氮化钠的反应
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化钠(11mmol),苄溴(11mmol),Cu(I)复合物B(1%),以水(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
实施例3
复合物C的合成
于100mL圆底烧瓶中依次加入5-苯基-4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(1.00g,10mmol),碘苯(1.02g,11mmol),碳酸钾(100mg,1mmol),碘化亚铜(59mg,0.1mmol),L-proline(50mg,0.1mmol),以DMF(40mL)作为反应溶剂,加热至80℃搅拌1~2h反应完全,TLC监测反应过程。反应结束后,用乙酸乙酯萃取,有机相用无水Na2SO4干燥,过滤浓缩得到粗产品经薄层硅胶柱层析分离提纯,得到白色的固体。该固体即为配体C。
于50mL圆底烧瓶中加入配体C(0.3mmol)和CuI(0.36mmol),以甲醇(20mL)为溶剂,常温搅拌约25min,有大量固体析出;常温静置反应液,过滤得到固体,用无水甲醇反复洗涤固体,洗涤后的固体即为Cu(I)复合物C。
复合物C的催化活性
催化端炔与有机叠氮化合物的反应:
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化苄(11mmol),Cu(I)复合物C(1%),以无水甲醇(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
催化端炔,卤代化合物与叠氮化钠的反应
于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol),叠氮化钠(11mmol),苄溴(11mmol),Cu(I)复合物C(1%),以水(20mL)为反应溶剂,常温搅拌约30min,过滤浓缩反应液,重结晶即可得到大量白色固体,即为1,2,3-三唑。
Claims (1)
1.N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂的合成方法,所述的N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂由N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物、Cu(I)盐、溶剂组成,其中N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩尔比为1:1.5~2,所述的溶剂为醇类、水、腈类和DMF中的任意一种或它们的混合:包括有以下步骤:
(1)按摩尔比称取N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物和Cu(I)盐,加入溶剂,常温下搅拌20~25min,析出大量固体;所述的N1取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R'为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子;
所述的N2取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下:
其中R为烷基或芳基,R'为H原子,烷基或芳基,X为CH或者N原子;其中N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩尔比为1:1.5~2;
(2)过滤得到固体,用溶剂反复洗涤该固体;即为N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂。
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