CN107892698B - 一种钌催化酰胺选择性硼化反应的方法 - Google Patents
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Abstract
一种钌催化酰胺选择性硼化反应的方法，以六配位的含降冰片二烯(NBD)配体的金属钌络合物为催化剂，以N,N‑二取代酰胺和联频哪醇硼酸酯为反应底物，在无反应溶剂、温和反应条件下，高效催化N,N‑二取代酰胺中氮原子邻位亚甲基的碳氢键选择性发生硼化反应，得到相应的酰胺硼酸酯产物。
Description
技术领域
本发明涉及一种钌催化酰胺选择性硼化反应的新方法。
背景技术
N,N-二取代酰胺作为常见的有机化合物，其骨架广泛存在于药物分子及天然产物中。因此，如何将N,N-二取代酰胺转化成更具价值的有机化合物成了有机化学领域重点研究课题。近些年，过渡金属催化碳氢键官能团化反应是有机化学中最具挑战及研究意义的课题之一。其中，金属催化有机分子的碳氢键硼化反应则是碳氢键官能团化中最重要的转化反应之一，其产物有机硼酸酯作为非常重要的有机中间体来构建新的分子体系。因此，如果能直接实现N,N-二取代酰胺C(sp3)-H硼化反应将其进一步转化成更复杂的有机化合物不仅具有重要的经济效益，而且还有良好的环境和社会效益。
目前过渡金属催化酰胺硼化反应报道非常有限，特别是N,N-二取代酰胺C(sp3)-H硼化反应目前仅有一例报道(J.Am.Chem.Soc.2012,134,12924)。2012年，Sawamura等人采用负载的非均相配体及商业化的金属铑试剂[Rh(OMe)(COD)]2在正己烷及60-100℃下反应即可选择性得到氮原子邻位硼化产物，然而，该反应体系主要存在以下不足：(1)N,N-二烷基苯甲酰胺类底物未被报道，底物存在一定的局限性；(2)体系需要用到非常昂贵的金属铑试剂(1-5mol％)及复杂的配体(2-10mol％)，应用价值有限；(3)必须使用2倍量的酰胺类底物才能取得较好的收率，该反应的原子经济性较差。因此，开发利用较廉价的钌金属催化剂用于催化N,N-二取代酰胺与有机硼酸酯的选择性C(sp3)-H硼化反应具有非常大的应用前景。
发明内容
本发明的目的是取代负载的非均相铑试剂提供一种高效、廉价易得的催化体系，避免需要使用非常复杂及昂贵的金属铑催化剂来进行N,N-二取代酰胺的选择性C(sp3)-H硼化反应方法，为实验室制备和工业生产提供一种全新策略。
根据本发明，所述方法钌催化N,N-二取代酰胺衍生物选择性硼化反应的新方法，其特征在于所述方法包括以六配位的含降冰片二烯(NBD)配体的金属钌络合物为催化剂，以N,N-二取代酰胺和联频哪醇硼酸酯为反应底物，在无反应溶剂、120℃反应温度和惰性气体保护下，高效催化N,N-二取代酰胺中氮原子邻位亚甲基的碳氢键选择性发生硼化反应，得到相应的酰胺硼酸酯产物。其反应式为：
其中，底物N,N-二取代酰胺的反应点为氮原子邻位亚甲基的碳氢键。
其中，硼烷为联频哪醇硼酸酯。
其中，催化剂为：六配位的含降冰片二烯(NBD)配体的钌络合物。
其中，联频哪醇硼酸酯用量为底物N,N-二取代酰胺的1当量。
其中，催化剂钌络合物用量为0.05-1mol％。
其中，本反应无需反应溶剂参与。
其中，反应底物为N,N-二取代酰胺及其衍生物。
其中，其特征在于：反应时间为12-24小时，反应温度为120℃。
其中，本发明的反应结束后，可直接通过柱层析分离来得到产品及收率。
钌催化N,N-二取代酰胺衍生物选择性硼化反的过程如下：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。通过过柱子分离提纯，所用的淋洗剂为乙酸乙酯和石油醚，收集产物的有机相，抽干有机溶剂后得到目标产物。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步说明，本发明的具体实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。通过过柱子分离提纯，所用的淋洗剂为乙酸乙酯：甲醇＝1:0-5:1。产物的1H NMR产率:98％,分离产率:72％,1.84g。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.19(m,4H),2.95(s,3H),2.31(s,2H),1.93(s,2H),1.15(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.4,79.5,46.5,44.6,35.9,25.1,20.9.
实施例2，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色固体，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:95％,分离产率:70％,1.67g。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.00(s,3H),2.32(s,2H),2.06(s,3H),1.11(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ174.2,79.7,36.0,25.0,15.4.
实施例3，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:97％,分离产率:67％,1.69g。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.16(t,J＝7.2Hz,2H),2.42(s,2H),2.13(t,J＝8.0Hz,2H),1.80(m,2H),1.02(s,12H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ29.55.13C NMR(101MHz,CDCl3)δ175.8,83.2,48.8,29.2,24.8,18.0.HRMS(EI+):m/z:[M]+calculated for:C11H20NO3B: 224.1573；found:224.1569.
实施例4，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色固体，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:82％,分离产率:51％,1.36g。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ3.39(t,J＝8.0Hz,2H),2.55(t,J＝8.0Hz,2H),2.48(s,2H),1.73-1.70(m,2H),1.65-1.62(m,4H),1.15(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ179.3, 79.7,50.2,31.0,29.6,26.1,24.9,21.9.
实施例5，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。浅黄色固体，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:82％,分离产率:50％,1.54g。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.44-7.35(m,3H),7.15(d,J＝8Hz,2H),2.80(s,2H),2.05(s,3H),1.23(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ174.9,139.9,129.8,128.6,125.1,80.1, 25.1,16.6.
实施例6，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。浅黄色固体，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:65％,分离产率:37％,0.94g。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ3.04(s,3H),2.42-2.35(m,4H),1.20(t,J＝3.0Hz,3H),1.18(s,12H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ12.50.13C NMR(101MHz,CDCl3)δ177.4, 79.8,35.5,25.1,22.0,8.7.Elemental analysis,calcd for C11H22BNO3(227.11):C,58.17；H,9.76；N, 6.17.Found:C,57.91；H,9.54；N,5.92.
实施例7，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(11.2mmol),B2pin2(2.8g,11.2mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。浅黄色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:59％,分离产率:36％,0.46g。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.07(s,3H),2.78-2.72(m,1H),2.37(s,2H),1.19-1.17(m,18H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ12.10.13C NMR(75MHz,CDCl3)δ180.3, 79.9,35.6,27.5,25.2,18.6.HRMS(EI+):m/z:[M]+calculated for:C12H24NO3B:240.1886；found:240.1889.
实施例8，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(1.1mmol),B2pin2(0.28g,1.1mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。浅黄色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:50％,分离产率:21％,33mg。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝4.0Hz,2H),7.50(t,J＝4.0Hz), 7.45-7.41(m,2H),3.16(s,3H),2.58(s,2H),1.19(s,12H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ12.90. 13CNMR(101MHz,CDCl3)δ173.1,132.0,128.7,128.5,127.5,80.1,38.0,25.1.HRMS(EI+): m/z:[M]+calculated for:C15H21NO3B:273.1651；found:273.1653.
实施例9，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(1.1mmol),B2pin2(0.28g,1.1mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。浅黄色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:40-1:10。产物的1H NMR产率:26％,分离产率:14％,22mg。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J＝4.0Hz),7.44(t,J＝8.0Hz,1H), 7.35(t,J＝8.0Hz,1H),7.29(t,J＝8.0Hz,1H),7.28(d,J＝4.0Hz,1H),2.90(s,6H),1.31(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ172.5,142.5,135.0,130.9,128.2,125.5,83.5,24.9.
实施例10，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(1.1mmol),B2pin2(0.28g,1.1mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:32％,分离产率:18％,30mg。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.59(t,J＝4.0Hz,2H),7.13(t,J＝8.0Hz,2H),3.18(s,3H),2.59(s,2H),1.20(s,12H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ12.98.19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-105.73.13C NMR(101MHz,CDCl3)δ172.1,165.9,163.4,131.3,123.6,115.9,80.1,38.1,25.1.HRMS(EI+):m/z:[M]+calculated for:C15H21N O3BF:292.1635；found:292.1633.
实施例11，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(3.0mg,5.6μmol),酰胺底物(1.1mmol),B2pin2(0.28g,1.1mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:5-1:1。产物的1H NMR产率:25％,分离产率:11％,18mg。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.44(d,J＝4.0Hz,1H),7.37(t,J＝8.0Hz,1H),7.09(t,J＝8.0Hz,1H),3.07(s,6H),1.31(s,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ171.7,164.5,162.0, 135.9,127.8,120.4,117.1,83.0,25.0.19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-111.56.11B NMR(192MHz, CDCl3)δ25.22.
实施例12，其中N,N-二取代酰胺底物如下：
酰胺底物结构式：
在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物(6.0mg,11.2 μmol),酰胺底物(1.1mmol),B2pin2(0.28g,1.1mmol)。接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时。待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干。最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物。白色油状物，过柱子使用的淋洗剂是乙酸乙酯：石油醚＝1:1-1:0。产物的1H NMR产率:57％,分离产率: 32％,53mg。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.54-3.48(m,2H),3.44-3.37(m,2H),3.16-3.10(m, 1H),2.81-2.76(m,1H),2.13-2.07(m,1H),1.96-1.91(m,3H),1.82-1.62(m,5H),1.17(s,12H).11B NMR(192MHz,CDCl3)δ11.76.13C NMR(101MHz,CDCl3)δ163.9,79.4,48.0,29.8,27.0,25.2, 24.7.HRMS(EI+):m/z:[M]+calculated for:C15H27N2O3B:293.2151；found:292.2155.
需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (1)
1.一种钌催化酰胺选择性硼化反应的方法，其特征在于，所述的酰胺底物为：所述的产物为：所述的钌络合物为：所述的反应过程为：在氩气手套箱中，往带有搅拌子的10mL封管中依次加入金属钌络合物3.0mg,5.6μmol,酰胺底物11.2mmol,B2pin2 2.8g,11.2mmol，接着，将该10mL封管拧紧并移出手套箱并置于120℃的油浴下加热搅拌反应24小时，待反应液冷却至室温时，用乙酸乙酯淬灭反应，随后将低沸点有机物于旋转蒸发仪上抽干，最后，加入与底物等摩尔量的二溴甲烷作为内标测产物的核磁产率，得到核磁产率后再次抽除粗产物中的低沸点有机物，通过过柱子分离提纯，所用的淋洗剂为乙酸乙酯：甲醇＝1:0-5:1。
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