CN111020622A - 一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含C(sp2)‑Br键化合物的制备方法，所述含C(sp2)‑Br键化合物为如式II所示的化合物，包括以下步骤：在铜催化剂和溴化物存在下，以如式I所示的8‑氨基喹啉酰胺衍生物为底物进行恒流电解反应，即得到如式II所示的含C(sp2)‑Br键化合物
Figure DDA0002257451380000011
本发明的制备方法，可以避免使用昂贵、有毒或危险的氧化剂，且可达到高选择性地由C(sp2)‑H键化合物转化为C(sp2)‑Br键的产物，本方法环境友好、收率高、纯度好，更适合工业化生产。

Description

一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法。
背景技术
在催化条件下，高区域选择性地把芳香C(sp2)-H转化为C(sp2)-Br键一直是合成化学里非常重要的挑战之一。在过去的十几年里，在过渡金属催化条件下区域选择性地C-H官能团化已经成为构筑C-C键和C-X(杂原子)键的一个有效的方法。特别是在芳烃的过渡金属催化的C-H卤化作为构建C-X键的反应研究受到很多的关注。
2013年，于金权课题组报道了使用I2作为唯一氧化剂的Pd催化的C-H碘化。2015年Glorius课题组报道了使用NXS进行Rh催化的C-H卤化。2016年，史炳峰课题组报道了使用卤化锂和KMnO4实现了Ni催化的C-H卤化。但值得注意的是，在过渡金属催化的C-H卤化反应中，仍然需要使用有毒和危险的化学计量化学氧化剂。如下述非专利文献报道：a)L. Chu,X.-C.Wang,C.E.Moore,A.L.Rheingold,J.-Q.Yu,J.Am.Chem.Soc.2013,135,16344–16347；b)X.-C.Wang,Y.Hu,S.Bonacorsi,Y.Hong,R.Burrell,J.-Q.Yu,J.Am.Chem.Soc.2013, 135,10326–10329,c)N.
Figure BDA0002257451360000011
F.Lied,F.Glorius,J.Am.Chem.Soc.2015,137,1448–1451； d)N.
Figure BDA0002257451360000012
J.Wencel-Delord,F.Glorius,J.Am.Chem.Soc.2012,134,8298–8301；e)B.-B. Zhan,Y.-H.Liu,F.Hu,B.-F.Shi,Chem.Commun.2016,52,4934–4937。
喹啉和改性喹啉在过去几年中因其生物学和药理活性而受到了广泛关注，天然产物和市售药物中都存在这种活性。Daugilis首次发现8-氨基喹啉酰胺的芳基化可以作为指导基团，位点时在区域上难以兼容的C5位置对喹啉的选择性C-H键卤化反应已开始报道。2013年， Stahl及其同事首次报道了使用LiCl作为氯化试剂的铜催化氧气氧化的8-氨基喹啉的C5氯化反应。但是，反应同样使用氧气作为氧化剂，危险性大、使用不方便。如下述非专利文献报道：f)Zaitsev,V.G.；Shabashov,D.；Daugulis,O.J.Am.Chem.Soc.2005,127,13154-13155.g) Suess,A.M.；Ertem,M.Z.；Cramer,C.J.；Stahl,S.S.J.Am.Chem.Soc.2013,135,9797-9804。
目前，带有各种导向基团的化合物中的C(sp2)-H键转化为C(sp2)-Br键的反应存在选择性差和使用大量氧化剂等缺陷。因此，在过渡金属催化氧化的C-H键官能团化反应体系中，发展新型绿色的氧化体系一直是化学家们致力解决的一个问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含C(sp2)-Br 键化合物的制备方法，能够克服现有技术中C(sp2)-H键转化为C(sp2)-Br键的选择性差、需要使用大量氧化剂等缺陷。
根据本发明的第一方面实施例的一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法，包括以下步骤：在铜催化剂和溴化物存在下，以如式I所示的8-氨基喹啉酰胺衍生物为底物进行恒流电解反应，即得到如式II所示的含C(sp2)-Br键化合物：
Figure BDA0002257451360000021
式中，R代表不为氢的任意取代基。
根据本发明实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：该方案使用恒流电解反应，避免了使用昂贵、有毒或危险的氧化剂，节约了生产成本，同进还可达到高选择性地由C(sp2)-H 键化合物转化为C(sp2)-Br键的产物，环境友好、收率高、纯度好，更适合工业化生产。
根据本发明的一些实施例，所述R代表烷基、烯烃基、杂烷基、未取代或取代的C6～C10芳基和未取代或取代的含S或O原子的C3～C5杂芳基中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述R代表未取代或取代的C6～C10芳基时，优选地，所述 C6～C10芳基为苯基或萘基
Figure BDA0002257451360000022
根据本发明的一些实施例，所述R代表未取代或取代的含S、O原子的C3～C5杂芳基时，优选地，所述C3～C5杂芳基为噻吩基
Figure BDA0002257451360000023
根据本发明的一些实施例，所述R基团为取代芳基时，其取代基为R1，所述R基团为取代杂芳基时，其取代基为R2；所述R1和R2可独立地为本领域常规的取代基，以不影响反应即可，例如卤素、卤代烷基、卤代烷氧基、羟基(-OH)或O保护基团保护的氧基、氰基(-CN)、烷氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂烷基、任选取代的杂环烷基、任选取代的杂芳基、任选取代的苄基、任选取代的芳氧基；所述的任选取代为未取代或为包括、但不限于如下基团取代：F、Cl、Br、I、-CF3、以及O保护基团保护的氧基；所述的“取代”的个数可不做限定(例如“取代”的个数可为一个或多个(例如2个、3个、4个或5个)，当存在多个“取代”时，所述“取代”相同或不同)。
根据本发明的一些实施例，所述R1和R2为卤素、卤代烷基或卤代烷氧基时，所述卤原子为F、Cl、Br或I。
根据本发明的一些实施例，所述R1和R2为卤代烷基时，所述卤代烷基优选为三卤代甲基，例如三氟甲基。
根据本发明的一些实施例，所述R1和R2为烷氧基时，所述烷氧基优选为C1～C4烷基- 氧基，例如甲氧基。
根据本发明的一些实施例，所述R1和R2为烷基时，所述烷基优选地为C1～C6烷基，例如甲基、乙基、丙基或丁基。
根据本发明的一些实施例，所述R1和R2为芳基时，所述芳基优选为C6～C10芳基，例如苯基。
根据本发明的一些实施例，所述如式I所示的化合物为如下任一结构：
Figure BDA0002257451360000041
根据本发明的一些实施例，所述铜催化剂可为本领域该类反应中常规的Cu(I)盐和Cu (II)盐催化剂。
根据本发明的一些实施例，所述铜催化剂包括Cu(OAc)2、CuI、CuCl2和Cu(OTf)2中的至少一种；优选地，所述铜盐为Cu(OAc)2。
根据本发明的一些实施例，所述溴化物可为本领域中常规的溴化物，所述溴化物为NH4Br 和LiBr中的至少一种；优选地，所述溴化剂为NH4Br。所述溴化剂在该反应中同时作为溴源和电解质。
根据本发明的一些实施例，所述恒流是指电源输出的电流大小恒定不变，所述恒流输出的电流为(3～20)mA；优选地，所述恒流输出的电流为3mA或6mA。
根据本发明的一些实施例，反应过程中使用的溶剂可为本领域该类反应中常规的溶剂，所述溶剂包括DMF、DMA、DMSO、HMPA和水中的至少一种；溶剂用量以不影响反应即可。
根据本发明的一些实施例，优选地，所述溶剂包括DMF和DMA中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述铜催化剂和底物的摩尔比可为本领域该类反应中常规的摩尔比，本发明中所述铜催化剂与底物的摩尔比为(0.05～0.15):1；优选地，所述铜催化剂与底物的摩尔比为0.1:1。
根据本发明的一些实施例，反应温度为(25～60)℃；优选地，所述反应温度为60℃。
根据本发明的一些实施例，反应在恒流电解池中进行，反应使用的电极可为本领域常规的电极，例如铂电极和石墨电极等。
根据本发明的一些实施例，反应的进程可以采用本领域中的常规监测方法(例如TLC、 HPLC或NMR)进行监测，一般以所述的式I所示的化合物消失或不再反应时为反应终点。
根据本发明的一些实施例，后处理后若得到粗品化合物，可采用制备型HPLC、制备型TLC或重结晶等常规手段分离纯化。
本发明中，术语“取代”的位置，如未做特别说明，位置可为任意；例如各自独立地位于“芳基与其它基团连接位点”、或“杂芳基与其它基团连接位点”的邻位、间位或对位，以苯基为例，是指取代基位于中键的邻位、间位或对位。卤素包括F、Cl、Br或I。
术语“烷基”意指包括具有指定碳原子数目的支链和直链的饱和脂族烃基。例如，C1～C10，如在“C1～C10烷基”中定义为包括在直链或者支链结构中具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或者10个碳原子的基团。例如，“C1～C10烷基”具体包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基等等。
术语“C1～C6烷基”较佳地各自独立地为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基；其中，丙基为C3烷基(包括同分异构体，例如正丙基或异丙基)；丁基为C4烷基(包括同分异构体，例如正丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基)；戊基为C5烷基(包括同分异构体，例如正戊基(例如
Figure BDA0002257451360000061
)、异戊基(例如
Figure BDA0002257451360000062
)或新戊基(例如
Figure BDA0002257451360000063
))；己基为C6烷基(包括同分异构体，例如正己基)。
术语“C1～C4烷基”意指包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、或异丁基。
术语“烷氧基”表示通过氧桥连接的具有所述碳原子数目的环状或者非环状烷基。由此，“烷氧基”包含以上烷基的定义。
类似地，“C1～C10的烷氧基”或“C1～C10的烷基-氧基”表示通过氧原子连接的如上文所定义的烷基，如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基等。
术语“卤代烷基”表示卤素任意位置取代的烷基。由此，“卤代烷基”包含以上卤素和烷基的定义。
R1和R2所代表的“芳基”表示具有芳香环结构的性质的取代基，例如C6～C30的芳基，本发明可用的芳基包括但不限于：苯基、萘基、四氢萘基、2,3-二氢化茚基、联苯基、菲基、蒽基或者苊基(acenaphthyl)等等。芳基包括未取代的或取代的芳基，其中取代是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代：C1～C4烷基、C3～C10环烷基、卤素、羟基、羧基、醛基、酰基、胺基、-NR3R4，其中R3和R4各自为H或C1～C4烷基或C1～C4的卤代烷基。代表性的芳基包括带有给电子和/或吸电子取代基的芳基，如对甲苯基、对甲氧基苯基等。类似地，“芳基烷基”表示芳基和烷基相连的取代基，如苯基甲基、苯基乙基、苯基丙基等。
类似地，R1和R2所代表的“杂芳基”表示含有一个或多个选自S或O的杂原子的芳基。在具体的实施方式中，本发明中的“杂芳基”含有(6～30)个碳原子且具有至少一个含有(1～3) 个独立选自S或O的杂原子的(5～8)元杂环。在此定义范围内的杂芳基包括但不限于：吖啶基、咔唑基、噌啉基、喹喔啉基、吡唑基、吲哚基、苯并三唑基、呋喃基、噻吩基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、喹啉基、异喹啉基、噁唑基、异噁唑基、吲哚基、吡嗪基、哒嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、四氢喹啉。正如以下杂环的定义一样，“杂芳基”还应当理解为包括任何含氮杂芳基的N-氧化物衍生物。在其中杂芳基取代基是二环取代基并且一个环是非芳香环或者不包含杂原子的情况下，可以理解，连接分别通过芳环或者通过包含环的杂原子进行。
术语“杂环”或者“杂环基”表示含有(1～4)个选自S或O的杂原子的(5～10)元芳香或者非芳香杂环，并且包括二环基团。因此，“杂环基”包括上述杂芳基以及其二氢或者四氢类似物。“杂环基”的其它实例包括但不限于以下：苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并呋咱基、苯并吡唑基、苯并三唑基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、咔唑基、咔啉基、噌啉基、呋喃基、咪唑基、二氢吲哚基、吲哚基、吲唑基、异苯并呋喃基、异氮杂茚基、异喹啉基、异噻唑基、异噁唑基、萘嘧啶基、噁二唑基、噁唑基、噁唑啉、异噁唑啉、氧环丁基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶并吡啶基、哒嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹唑啉基、喹啉基、喹喔啉基、四氢吡喃基、四唑基、四唑并吡啶基、噻二唑基、噻唑基、噻吩基、三唑基、氮杂环丁烷基、1,4-二噁烷基、六氢氮杂草基、哌嗪基、哌啶基、吡咯烷基、吗啉基、硫代吗啉基、二氢苯并咪唑基、二氢苯并呋喃基、二氢苯并噻吩基、二氢苯并噁唑基、二氢呋喃基、二氢咪唑基、二氢吲哚基、二氢异噁唑基、二氢异噻唑基、二氢噁二唑基、二氢噁唑基、二氢吡嗪基、二氢吡唑基、二氢吡啶基、二氢嘧啶基、二氢吡咯基、二氢喹啉基、二氢四唑基、二氢噻二唑基、二氢噻唑基、二氢噻吩基、二氢三唑基、二氢氮杂环丁烷基、亚甲基二氧基苯甲酰基、四氢呋喃基和四氢噻吩基及其N-氧化物。杂环基取代基可以经碳原子或者杂原子进行连接。
术语“三卤代甲基”表示三个卤素原子取代的甲基。由此，“三卤代甲基”包含以上卤素的定义。
本领域技术人员可以理解，根据本领域中使用的惯例，本申请描述基团的结构式中所使用的
Figure BDA0002257451360000071
是指，相应的基团通过该位点与化合物中的其它片段、基团进行连接。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例1-1提供的1H NMR谱图；
图2为本发明实施例1-1提供的13C NMR谱图；
图3为本发明实施例1-2提供的1H NMR谱图；
图4为本发明实施例1-2提供的13C NMR谱图；
图5为本发明实施例1-3提供的1H NMR谱图；
图6为本发明实施例1-3提供的13C NMR谱图；
图7为本发明实施例1-4提供的1H NMR谱图；
图8为本发明实施例1-4提供的13C NMR谱图；
图9为本发明实施例1-4提供的19F NMR谱图；
图10为本发明实施例1-5提供的1H NMR谱图；
图11为本发明实施例1-5提供的13C NMR谱图；
图12为本发明实施例1-6提供的1H NMR谱图；
图13为本发明实施例1-6提供的13C NMR谱图；
图14为本发明实施例1-7提供的1H NMR谱图；
图15为本发明实施例1-7提供的13C NMR谱图；
图16为本发明实施例1-8提供的1H NMR谱图；
图17为本发明实施例1-8提供的13C NMR谱图；
图18为本发明实施例1-9提供的1H NMR谱图；
图19为本发明实施例1-9提供的13C NMR谱图；
图20为本发明实施例1-10提供的1H NMR谱图；
图21为本发明实施例1-10提供的13C NMR谱图；
图22为本发明实施例1-11提供的1H NMR谱图；
图23为本发明实施例1-11提供的13C NMR谱图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：电化学氧化在合成化学中也有较丰富的历史，也正在被化学家们用来取代传统的氧化剂以避免使用一些具有危险性和毒性的试剂。因此，本发明采用电化学氧化的方法来替代传统氧化剂，高选择性地由C(sp2)-H键化合物转化为C(sp2)-Br键，得到喹啉酰胺类化合物C5位选择性溴化产物。
电流作为一种潜在的氧化剂，在过渡金属催化氧化C-H键官能团化反应体系中具有非常好的应用前景。本发明首次报道了将电阳极氧化技术应用于铜催化的芳基的C-Br键的转化。反应中无需昂贵、有毒或危险的氧化剂，“电子”就是绿色的反应试剂。因此，在反应体系中除原料和生成物以外，通常不含其他反应试剂。所以合成产物易分离和精制，产品纯度高，副产物少，环境污染可大幅度降低，是今后发展“绿色化学合成工业”的重要组成部分。
实施例1
实施例1-1
Figure BDA0002257451360000091
电解在配备有两个铂电极(4.0×4.0cm2)的不分隔电解池中进行。将8-氨基喹啉酰胺衍生物1c(1.104g，5.34mmol)，NH4Br(6.23g，64.08mmol)，Cu(OAc)2(96.73mg，0.534mmol)，DMF(80mL)添加到电解池中。在60℃下以20mA的恒定电流进行电解，保持 80h。反应完成后，将其用冰冷的水淬灭，并用EtOAc萃取。合并的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤，减压蒸发溶剂，得到粗产物，将其通过硅胶柱色谱分离纯化得到白色固体3c (1.704g，93％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.57(s,1H),8.78(dd,J＝4.2, 1.2Hz,1H),8.75(d,J＝8.4Hz,1H),8.42(dd,J＝8.6,1.2Hz,1H),7.84-7.73(m,3H),7.48(dd,J ＝8.2,4.4Hz,1H),7.42-7.32(m,2H),2.45(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ165.40,148.65,139.21,138.65,135.79,134.67,134.40,132.74,130.81,128.63,127.96,127.04,124.13,122.62, 116.85,114.28,21.50。1H NMR谱图如图1所示；13C NMR谱图如图2所示。
实施例1-2
Figure BDA0002257451360000101
电解在配备有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的不分隔电解池中进行。将8-氨基喹啉酰胺衍生物1h(64.8mg，0.2mmol)，NH4Br(232.8mg，2.4mmol)，Cu(OAc)2(3.62mg，0.02mmol)，DMF(3mL)加入到电解池中。在60℃下以3mA的恒定电流进行电解34h。通过TLC监测反应进程。反应完成后，将其用冰冷的水淬灭，并用EtOAc萃取。合并的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤，减压蒸发溶剂，得到粗产物，将其通过硅胶柱色谱分离纯化得到白色固体2h(79.3mg，98％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.70(s,1H),8.84 (dd,J＝4.0,1.2Hz,1H),8.81(d,J＝8.4Hz,1H),8.49(dd,J＝8.4,1.2Hz,1H),8.12(d,J＝8.0 Hz,2H),7.81(d,J＝8.0Hz,1H),7.74(d,J＝8.4Hz,2H),7.76(d,J＝7.2Hz,2H),7.54(dd,J＝8.4,4.0Hz,1H),7.48(t,J＝7.2Hz,2H),7.41(t,J＝7.2Hz,2H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ163.93,147.70,143.68,138.82,138.28,134.91,133.40,132.33,129.89,127.94,127.09,126.77, 126.40,126.18,126.13,121.69,115.92,113.37。1H NMR谱图如图3所示；13C NMR谱图如图4 所示。
实施例1-3
Figure BDA0002257451360000102
同上述反应条件，由1i(59.6mg,0.25mmol)出发，电解33h可以得到白色固体2i(71.0 mg,94％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.40(s,1H),8.94(d,J＝8.4Hz,1H), 8.75(dd,J＝4.4,1.6Hz,1H),8.56-8.50(m,2H),8.01(d,J＝8.4Hz,1H),7.95-7.86(m,3H), 7.62-7.51(m,4H)；13C NMR(101MHz,CDCl3):δ167.68,148.78,139.26,135.97,134.69, 134.29,133.86,131.34,130.93,130.27,128.44,127.41,127.25,126.58,125.56,125.45,124.84, 122.75,117.17,114.69。1H NMR谱图如图5所示；13C NMR谱图如图6所示。
实施例1-4
Figure BDA0002257451360000111
同上述反应条件，由1j(63.2mg,0.25mmol)出发，电解36h可以得到白色固体2j(77.9 mg,98％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.65(s,1H),8.82(dd,J＝4,1.6Hz, 1H),8.73(d,J＝8.4Hz,1H),8.48(dd,J＝8.4,1.2Hz,1H),8.30(s,1H),8.18(d,J＝7.6Hz,1H), 7.77(d,J＝8.0Hz,2H),7.78(d,J＝8.4Hz,1H),7.66(t,J＝8Hz),7.55(dd,J＝8.8,4.4Hz,1H). 13C NMR(100MHz,CDCl3):163.65,148.88,139.18,136.00,135.55,133.93,131.43(q,J＝32.7 Hz),130.81,130.15,129.41,128.53(q,J＝3.6Hz),127.14,124.52(q,J＝3.8Hz),123.69(q,J＝ 271.2Hz),122.80,117.11,114.91.19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-62.72。1H NMR谱图如图7所示；13C NMR谱图如图8所示；19F NMR谱图如图9所示。
实施例1-5
Figure BDA0002257451360000112
同上述反应条件，由1k(65.2mg,0.25mmol)出发，电解30h可以得到白色固体2k(77.5 mg,95％，纯度大于95％)。M.p.:154.0-156.4℃.1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.28(s,1H), 8.83(d,J＝8.4Hz,1H),8.79(d,J＝3.6Hz,1H),8.51(d,J＝8.4Hz,1H),7.84(d,J＝8.4Hz,1H)), 7.71(d,J＝7.2Hz,1H),7.68(d,J＝8.0Hz,1H),7.55(dd,J＝8.4,4Hz,1H),7.44(t,J＝7.4Hz), 7.34(t,J＝7.4Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ165.82,148.84,139.22,137.98,135.93, 134.20,133.71,131.64,130.85,129.60,127.68,127.22,122.76,119.64,117.31,114.95.IR(neat): 3334,1668,1519,1474,1383,1361,1318,1019,918,847,778,741,711,663cm-1.HRMS (ESI-TOF)Calcd for C16H11Br2N2O,[M+H]+:404.9233,found 404.924。1H NMR谱图如图10所示；13C NMR谱图如图11所示。
实施例1-6
Figure BDA0002257451360000121
同上述反应条件，由1l(47.6mg,0.25mmol)出发，电解35h可以得到白色固体2l(57.0 mg,90％，纯度大于95％)。M.p.:155.8-156.9℃.1H NMR(400MHz,CDCl3):10.20(s,1H), 8.80(dd,J＝4.4,1.6Hz,1H),8.70(d,J＝8.4Hz,1H),8.48(dd,J＝8.6 1.4Hz,1H),8.16(d,J＝ 1.2,0.8Hz,1H)),7.77(d,J＝8.4Hz,1H),7.56-7.50(m,2H),6.89(dd,J＝1.6,0.8Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ160.59,148.69,145.34,144.06,138.96,135.92,134.14,130.86, 127.10,123.41,122.68,116.91,114.30,108.45.IR(neat):3341,1668,1570,1527,1472,1385, 1366,1319,1161,1080,1017,911,870,853,784,730,677,600cm- 1.HRMS(ESI-TOF)Calcd for C14H10BrN2O2,[M+H]+:316.992,found 316.9923。1H NMR谱图如图12所示；13C NMR谱图如图13所示。
实施例1-7
Figure BDA0002257451360000122
同上述反应条件，由1m(50.8mg,0.25mmol)出发，电解36h可以得到白色固体2m(62.9 mg,94％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.48(s,1H),8.81(dd,J＝4.2,0.6Hz, 1H),8.68(d,J＝8.4Hz,1H),8.48(dd,J＝8.4,0.8Hz,1H),7.81-7.75(m,2H),7.58(d,J＝4.8Hz, 1H),7.54(dd,J＝8.6,4.2Hz,1H)；7.18-7.15(m,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ159.87, 148.75,139.70,139.02,135.92,134.14,131.19,130.88,128.54,127.92,127.14,122.74,116.87, 114.40.1H NMR谱图如图14所示；13C NMR谱图如图15所示。
实施例1-8
Figure BDA0002257451360000131
同上述反应条件，由1n(48.8mg,0.25mmol)出发，电解36h可以得到白色固体2n(68.3 mg,97％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.99(s,1H),8.77(dd,J＝4,1.2Hz,1H), 8.46(dd,J＝8.4,1.2Hz,1H),8.29(d,J＝8Hz,1H),7.74(d,J＝8.4Hz,1H),7.50(dd,J＝8.6,4.2 Hz,1H),1.58(s,9H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ152.61,148.35,138.81,135.73,135.12, 130.75,127.11,122.51,114.87,112.64,80.71,28.35。1H NMR谱图如图16所示；13C NMR谱图如图17所示。
实施例1-9
Figure BDA0002257451360000132
同上述反应条件，由1p(42.8mg,0.25mmol)出发，电解36h可以得到白色固体2p(53.9 mg,92％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ＝9.75(s,1H),8.79(dd,J＝4.2,1.4Hz, 1H),8.66(d,J＝8.4Hz,1H),8.48(dd,J＝8.4,1.2Hz,1H),7.76(d,J＝8.4Hz,1H),7.53(dd,J＝ 8.6,4.2Hz,1H),2.53(t,J＝7.6Hz 2H),1.90–1.75(m,2H),1.05(t,J＝7.4Hz,3H).13C NMR (100MHz,CDCl3):δ171.76,148.54,138.95,135.90,134.41,130.88,127.09,122.59,116.83, 113.95,40.12,19.05,13.82。1H NMR谱图如图18所示；13C NMR谱图如图19所示。
实施例1-10
Figure BDA0002257451360000141
同上述反应条件，由1q(50.8mg,0.25mmol)出发，电解34h可以得到白色固体2q(63.08 mg,95％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.84(s,1H),8.81(d,J＝4.4Hz,1H), 8.67(d,J＝8.4Hz,1H),8.49(d,J＝8.4Hz,1H),7.76(d,J＝8.4Hz,1H),7.53(dd,J＝8.4,4.4Hz, 1H),2.52-2.43(m,1H),2.07(d,J＝12.4Hz,2H),1.87(d,J＝12.8Hz,2H),1.78-1.56(m,3H), 1.44-1.22(m,3H),13C NMR(100MHz,CDCl3):δ174.83,148.53,139.14,135.90,134.54,130.90, 127.10,122.55,116.86,113.85,46.85,29.69,25.74,25.71。1HNMR谱图如图20所示；13C NMR 谱图如图21所示。
实施例1-11
Figure BDA0002257451360000142
同上述反应条件，由1s(42.4mg,0.25mmol)出发，电解35h可以得到白色固体2s(54.1 mg,93％，纯度大于95％)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.31(s,1H),8.81(dd,J＝4.2,1.0Hz, 1H),8.70(d,J＝8.4Hz,1H),8.50(dd,J＝8.4,1.2Hz,1H),7.78(d,J＝8.4Hz,1H),7.54(dd,J＝ 8.4,4.4Hz,1H),6.04(s,1H),5.57(s,1H),2.18(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ166.56, 148.67,140.47,139.29,135.89,134.32,130.88,127.13,122.62,120.90,116.87,114.26,18.62。1H NMR谱图如图22所示；13C NMR谱图如图23所示。
实施例2
Figure BDA0002257451360000151
表1：溴源考察a
Figure BDA0002257451360000152
注释：a反应条件：在带有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的未分隔电解池中，1a(0.20mmol)， Cu(OAc)2(10mol％)，DMF(3mL)，使用不同的溴源(0.8M)，在60℃条件下，3mA恒流电解30小时。
b核磁收率(以二溴甲烷为内标)。
c括号中为分离收率。
由表1的实验结果可以看出，NH4Br作为溴源有最好的反应效果，产率高达99％。
实施例3
Figure BDA0002257451360000153
表2：催化剂考察a
Figure BDA0002257451360000154
a反应条件：在带有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的未分隔电解池中，1a(0.20mmol)，DMF (3mL),NH4Br(0.8M)，使用不同的铜催化剂(10mol％)，在60℃条件下，3mA恒流电解30小时。
b核磁收率(以二溴甲烷为内标)。
c括号中为分离收率。
由表2的实验结果可以看出，不加铜催化剂催化反应，反应效果差、收率低；加入一价铜盐和二价铜盐都有一定的催化效果，二价铜盐的催化效果更佳；其中，催化剂为Cu(OAc)2时，反应效果最好。
实施例4
Figure BDA0002257451360000161
表3：溶剂考察a
Figure BDA0002257451360000162
a反应条件：在带有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的未分隔电解池中，1a(0.20mmol)，Cu(OAc)2(10mol％)，DMF(3mL)，NH4Br(0.8M)，使用不同的溶剂，在60℃条件下，3mA 恒流电解30小时。DMA＝二甲基乙酰胺，HMPA＝六甲基磷酰胺。
b核磁收率(以二溴甲烷为内标)。
c括号中为分离收率。
由表3的实验结果可以看出，溶剂为DMF和DMA时，反应效果最好。
实施例5
Figure BDA0002257451360000171
表4：温度考察a
Figure BDA0002257451360000172
a反应条件：在带有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的未分隔电解池中，1a(0.20mmol)，Cu(OAc)2(10mol％)，DMF(3mL),NH4Br(0.8M)，在不同的温度条件下，3mA恒流电解30 小时。
b核磁收率(以二溴甲烷为内标)。
c括号中为分离收率。
由表4的实验结果可以看出，温度越高反应效果越好，温度为60℃时有最优的反应效果。
实施例6
Figure BDA0002257451360000173
表5：电流考察a
Figure BDA0002257451360000181
a反应条件：在带有两个铂电极(1.0×1.0cm2)的未分隔电解池中，1a(0.20mmol)，Cu(OAc)2(10mol％)，DMF(3mL)，NH4Br(0.8M)，在60℃条件下，用不同的恒流电解30 小时。
b核磁收率(以二溴甲烷为内标)。
c括号中为分离收率。
综上所述，本发明提供的一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法，该制备方法避免使用常规的氧化剂，且可达到高选择性地由C(sp2)-H键化合物转化为C(sp2)-Br键的产物，环境友好、收率高、纯度好，更适合工业化生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种含C(sp2)-Br键化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在铜催化剂和溴化物存在下，以如式I所示的8-氨基喹啉酰胺衍生物为底物进行恒流电解反应，即得到如式II所示的含C(sp2)-Br键化合物：
Figure FDA0002257451350000011
式中，R代表不为氢的任意取代基。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述R代表烷基、烯烃基、杂烷基、未取代或取代的C6～C10芳基和未取代或取代的含S或O原子的C3～C5杂芳基中的至少一种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜催化剂包括Cu(I)盐和铜(II)盐中的至少一种。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铜催化剂包括Cu(OAc)2、CuI、CuCl2和Cu(OTf)2中的至少一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溴化物包括NH4Br和LiBr中的至少一种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述恒流输出的电流为(3～20)mA。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应过程中使用的溶剂包括DMF、DMA、DMSO、HMPA和水中的至少一种。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜催化剂与底物的摩尔比为(0.05～0.15):1。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应温度为(25～60)℃。
10.如权利要求1至9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述如式I所示的化合物为如下任一结构：
Figure FDA0002257451350000021
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