CN112409264B - 一种非均相催化n-芳基化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种非均相催化N‑芳基化方法，其将芳香卤代烃、N杂芳香化合物在碱和固相催化剂的作用下反应，制得N‑芳基化产物。研究发现，得益于所述的固相催化剂的使用，可以有效改善底物转化率，改善产物的收率以及纯度，避免产物金属残留。此外，所述的固相催化剂还具有优异的循环催化稳定性，可回收利用。

Description

一种非均相催化N-芳基化方法
技术领域：
本发明属于化学技术领域，具体涉及一种非均相催化芳香卤代物与含氮杂环的偶联反应方法。
背景技术：
N-芳基含氮杂环结构单元广泛存在于天然产物、医药和农药分子中，也是诸多化工材料的重要组分。因此，如何高效、绿色的实现含氮杂环的N-芳基化反应一直受到有机合成化学家的广泛重视。其中，过渡金属催化，特别是铜催化的Ullmann型反应与钯催化的Buchwald-Hartwig反应是高效、专一的构建C-N键最重要的方法，被人们广泛研究和应用。然而，该两类反应涉及的催化体系均为“金属/配体”均相体系，在反应中存在一些不足，主要体现在：(1)“金属/配体”均相催化体系，反应结束后，催化剂或配体很难与产物分离，不能实现催化体系的循环使用；(2)在产物分离时，金属催化剂很难完全去除，给产物带来金属残留污染，特别是在医药和光电材料等合成领域，对金属的残余必须要ppm以下水平。基于此，人们开始转向发展非均相催化剂来解决催化剂的分离和循环使用的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非均相催化芳香卤代烃和含氮杂环的C-N偶联的方法，旨在改善产物的收率、纯度、循环催化稳定性以及金属残留。
N杂芳香化合物中的NH受共轭效应以及芳环的位阻限制，其相较于游离氨基的活性更低，和芳香C偶联的难度更大。为改善制备效果，现有的主要解决思路在于利用均相催化剂进行催化。虽然现有方案能够达到良好的收率和转化率效果，但容易导致催化体系不能循环、产物金属残留等问题。针对现有方法的缺陷，本发明旨在提供一种非均相催化手段，但研究发现，采用固相非均相催化手段还需要克服诸多技术难题，例如，固相催化存在的界面不兼容、产物收率以及纯度不理想、固相催化剂的溶损，循环催化稳定性不理想等诸多问题，针对固相催化所面临的技术难题，本发明提供以下技术方案：
一种非均相催化N-芳基化方法，将具有式1结构的芳香卤代烃、式2的N杂芳香化合物在碱和具有式3活性结构片段的固相催化剂的作用下反应，制得式4结构的N-芳基化产物；
Ar-X
式1
Figure BDA0002807975030000021
所述的Ar为芳基；所述的X为卤素；
所述的X1为N或C-R1；所述的X2为N或C-R2；所述的X3为N或C-R3；所述的X4为N或C-R4；
所述的R1～R4独自为H、NO2、NH2、CN、COOH、COOR(酯基，其中R为烷基，且碳数优选为2～10个)、-COR(酰基，其中R为烷基，且碳数优选为2～10个)、烷基(碳数优选为1～10个)、烷氧基(碳数优选为1～10个)、芳基、卤素或三氟甲基；
或者，R1～R4中，任意相邻的取代基相互环合形成环状基团；
所述的A为阴离子；
所述的碱为碱金属的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐中的至少一种。
本发明创新地采用式3物质作为式1和式2偶联的固相催化剂。研究发现，得益于所述的固相催化剂的使用，可以有效改善底物转化率，改善产物的收率以及纯度，避免产物金属残留。此外，所述的固相催化剂还具有优异的循环催化稳定性，可回收利用。
本发明所述的芳香卤代烃为在芳香环(芳基)上带有卤素取代基的化合物。
本发明中，所述的芳基为苯基、五元杂环芳基、六元杂环芳基，或者由苯基、五元杂环芳基、六元杂环芳基中的任意两个及以上的芳香环稠合形成的稠环芳基。
本发明中，所述的五元杂环芳基为单杂原子或者多杂原子杂化的五环芳香环，所述的杂原子例如为O、N、S等。优选地，所述的五元杂环芳基可以是呋喃环、吡喃环、噻吩环、吡唑环、噻唑环中的至少一种。
本发明中，所述的六元杂环芳基为单杂原子或者多杂原子杂化的六环芳香环，所述的杂原子例如为O、N、S等。优选地，所述的六元杂环芳基可以是吡啶环、吡嗪、嘧啶、哒嗪、吡喃环中的至少一种。
本发明中，所述的稠环可以是苯环、五元杂环、六元杂环中的任意两个及以上的芳香环并合形成稠环结构。例如，可以是萘、菲、吲哚环、喹啉环、异喹啉环等。
另外，本发明所述的苯基、五元杂环芳基、六元杂环芳基、稠环芳基的芳香环上可以不带取代基(也即是芳香环上的C上均为H)。或者，所述的芳香环上允许带有取代基；所述的取代基为-NO2、-NH2、-CN、-COOH、-COOR、-CH2OH、-COR、烷基、C1～C10的烷氧基、芳基、卤素或三氟甲基中的至少一种。
本发明中，所述的芳香卤代烃优选具有式1-A、式1-B结构式的化合物；
Figure BDA0002807975030000031
所述的R为H、氨基、C1～C6的烷氧基、苯基或卤素；
所述的Y为N或者C-R’；R’的选取范围同R1。
所述的X为Cl、Br或I；优选为I。
本发明中，所述的N杂芳香化合物可以是含有NH的五元芳杂环，也可以是包含所述含NH五元芳杂环结构片段的多环化合物。且所述的五元芳杂环或者多环化合物的环上可以不含取代基(即均为H)，也允许含有取代基(取代基的选取范围同R1～R4)。
本发明中，当所述的N杂芳香化合物为多环化合物时，和所述的含NH的五元杂环并合的环状基团为部分不饱和的环，或者为芳香环；
优选地，所述的环状基团为含有杂原子或者不含杂原子的环；
优选地，所述的杂原子为O、S、N、P、Se中的至少一种；
优选地，所述的环状基团上允许含有取代基，所述的取代基为-NO2、-NH2、-CN、-COOH、-COOR、-CH2OH、-COR、烷基、C1～C10的烷氧基、芳基、卤素或三氟甲基中的至少一种。
本发明中，所述的N杂芳香化合物为具有式1-A、式1-B、式1-C、式1-D、式1-E、式1-F、式1-G结构式的化合物中的至少一种：
Figure BDA0002807975030000041
式1-A～式1-G中，所述的R1～R4独自为H、NO2、NH2、CN、COOH、C2～C6的酯基、乙酰基、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、苯基、取代苯基、卤素、三氟甲基；
或者，R1～R4中相邻的取代基环合形成环状基团(也即是形成包含所述含NH五元芳杂环结构片段的多环化合物)；所述的环状基团为苯环、五元芳杂环、六元芳杂环，或者由苯环、五元芳杂环、六元芳杂环中的任意两个及以上的环并合形成的稠环；
五元芳杂环、六元芳杂环、稠环中包含的杂原子为O、S、N中的至少一种；
所述的环状基团上允许带有取代基，所述的取代基优选为H、NO2、NH2、CN、C2～C6的酯基、乙酰基、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、苯基、取代苯基、卤素、三氟甲基中的至少一种。
例如，所述的包含所述含NH五元芳杂环结构片段的多环化合物为具有式2-H、式2-I等结构式的物质：
Figure BDA0002807975030000051
式2-H、式2-I中，所述的Ar为芳基，其选取范围同式1中的Ar；所述的Y为N或者C-R1。
本发明中，式2化合物不低于理论反应当量，优选为理论反应当量的1.2～2倍。
作为优选，所述的固相催化剂为包含式3活性片段的MOF材料；
优选地，所述的固态催化剂为在MOF-253中化学配位有Cu(A)2源的复合物。
优选地，所述的A为Cl-、OAc-、NO3-中的至少一种。
本发明中，所述的固态催化剂为具有如下式3-A的物质。
Figure BDA0002807975030000061
优选地，所述的固态催化剂由MOF-253和Cu(A)2源配位自组装得到。
本发明以优选的反应式为：
Figure BDA0002807975030000062
本发明研究发现，在所述的创新的固相催化剂使用下，进一步配合对反应过程的碱、溶剂、温度、催化剂用量等条件联合控制，有助于产生协同效果，有助于进一步改善得到的产物的收率和纯度，不仅如此，还有助于改善固相催化剂的催化性能的稳定，改善其循环催化效果，还有助于降低金属溢出率。
优选地，所述的固相催化剂的摩尔量以Cu计，所述的固相催化剂与式1芳香卤代烃的摩尔比为0.01～0.2：1；优选为0.04～0.1:1。
本发明研究发现，在本发明所述的催化体系下，采用所述的碱金属系催化剂，能够意外地改善催化性能，并改善催化循环稳定性。
作为优选，所述的碱可以为但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯、磷酸钾中的至少一种；优选为氢氧化钠。研究发现，在本发明的催化体系下，采用优选的氢氧化钠，可以带来改善收率和纯度，并改善固相催化剂催化稳定性，降低金属溢出的意料不到的效果。
优选地，所述的碱的用量不低于理论反应量，优选为理论反应摩尔量的1.5～2.5倍。优选地，所述的碱和芳香卤代物的摩尔比为2～2.5:1。
优选地，反应过程的溶剂为DMF、DMSO、DMAC中的至少一种；优选为DMSO。研究发现，在本发明优选的固相催化体系下，采用所优选的溶剂，能够带来意料不到的效果，能够改善产物产率、收率以及改善固相催化剂的循环催化稳定性。
优选地，所述的反应温度为100-140℃；优选为110～130℃。研究发现，在本发明的催化体系下，在该优选的温度下，具有更优的催化效果。
作为优选，本发明中，可以基于现有的加热手段进行加热，例如，可以采用常规的介质传导加热(例如，水介质传导(例如水浴)，油介质传导(油浴)、加热盘加热)，或者是微波传导手段进行加热。
本发明中，所述的反应时间可以基于TLC或者HPLC手段中控确定。例如，反应时间大于或等于芳香卤代烃原料转化率大于90％的时间。例如，反应的时间优选为6-24h。
本发明中，反应结束后，进行后处理，得到所述的目标产物。
所述的后处理包括的步骤例如为：向反应液中加入水，随后采用疏水溶剂萃取，对萃取的有机相进行干燥得到粗品，对获得的粗品选择性地进行纯化。所述的疏水溶剂例如为低沸点的溶剂，例如二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿中的至少一种。所述的纯化手段例如为结晶或者色谱纯化。
本发明中，萃取后的溶液进行固液分离，回收得到固态催化剂。本发明中，将所述的固相催化剂循环使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中以具有式3活性结构的固相催化剂作为催化剂，加入芳香卤代烃、含氮杂环、溶剂和碱，在此条件下，芳香卤代物与含氮杂环顺利发生偶联反应，得到相应的N-芳基含氮杂环，最高产率可达98％。
2、本发明所用的催化剂不溶于反应体系，催化效率高、催化剂易于与反应体系分离，并可循环使用五次后产率保持优秀，反应液及产物中金属残留少，金属溢出占总铜含量的0.1-0.5％，与文献报道的同类型反应相比，有效的改善了反应的可持续性和环境友好性，更加顺应于绿色化学发展的要求，在天然产物、药物及农药的制备方面具有广阔的应用前景。
实施例补充方式：
实施例1：MOF-253的制备
向15mL聚四氟乙烯反应釜中加入10mLN，N-二甲基甲酰胺，AlCl3·6H2O(0.151g，0.625mmol)，冰醋酸(859μL，15.0mmol)，2,2’-联吡啶-5,5’-二羧酸(0.153g，0.625mmol)。将混合物超声处理30min，然后放入120℃的烘箱中，保持24h，以获得MOF-253载体。过滤得到的白色微晶粉末，并用DMF洗涤。得到的固体通过索氏提取，用低沸点溶剂甲醇作为提取剂洗涤24h，最后在150℃下真空干燥箱中保持12h，即得产品MOF-253。
实施例2：MOF-253-Cu(OAc)2的制备
向15mL聚四氟乙烯反应釜中加入MOF-253(143.5mg)与Cu(OAc)2·H2O(91.7mg，0.55mmol)及乙腈(5mL)溶液，超声处理30min，以实现固体在溶液中的均匀分散，在65℃的烘箱中反应24h。冷却至室温后，抽滤得到固体，将所得固体浸入15mL的乙腈中静置24h后，倒出上清液，并用新鲜的乙腈代替。交换过程重复两次，然后将粉末固体过滤并在真空下于185℃中保持12h，得到MOF-253-Cu(OAc)2。
以下案例中，除特别声明外，所采用的MOF-253-Cu(OAc)2均由实施例2制备。
实施例3：1-(4-甲氧基苯基)咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000081
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2(以Cu计,0.022mmol)，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得N-对甲氧基苯基咪唑85.4mg，收率98％。
1-(4-甲氧基苯基)咪唑的合成：1H NMR(400MHz，CDCl3):δ7.77(s,1H),7.32–7.24(m,2H),7.18(d,J＝8.4Hz,2H),6.97(d,J＝8.8Hz,2H),3.84(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ159.06,135.92,130.73,129.95,123.34,118.93,115.00,55.72.
实施例4：1-苯基咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000091
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，102mg(0.5mmol)碘苯，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-苯基咪唑71mg，收率99％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.85(s,1H),7.52–7.44(m,2H),7.43–7.32(m,3H),7.28(t,J＝1.2Hz,1H),7.20(s,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ137.44,135.67,130.49,129.98,127.58,121.58,118.34.
实施例5：1-(4-氯苯基)咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000092
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，119.2mg(0.5mmol)4-氯碘苯，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-氯苯基)咪唑83.1mg，收率93％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(s,1H),7.45(d,J＝8.8Hz,2H),7.33(d,J＝8.8Hz,2H),7.24(s,1H),7.21(s,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ135.98,135.63,133.31,130.82,130.15,122.82,118.30.
实施例6：1-(4-联苯)咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000093
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，140.1mg(0.5mmol)4-碘联苯，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-联苯)咪唑99.1mg，收率90％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91(s,1H),7.74–7.66(m,2H),7.63–7.59(m,2H),7.52–7.43(m,4H),7.42–7.36(m,1H),7.33(t,J＝1.2Hz,1H),7.24(s,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ140.60,139.82,136.54,135.66,130.58,129.08,128.61,127.91,127.12,121.83,118.32.
实施例7：1-(4-氨基苯基)咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000101
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，109.5mg(0.5mmol)4-碘苯胺，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-氨基苯基)咪唑64.5mg，收率81％
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.72(s,1H),7.18–7.11(m,4H),6.76–6.69(m,2H),3.80(s,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ146.24,135.94,129.77,128.82,123.40,118.96,115.63.
实施例8：2-咪唑基吡啶的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000102
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，102.5mg(0.5mmol)2-碘吡啶，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得2-咪唑基吡啶66.1mg，收率91％
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.47(m,1H),8.34(s,1H),7.81(ddd,J＝8.4,7.6,2.0Hz,1H),7.63(t,J＝1.2Hz,1H),7.35(d,J＝8.4Hz,1H),7.25–7.18(m,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ149.24,139.10,135.04,130.76,122.10,116.21,112.42.
实施例9：1-(1-萘基)咪唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000111
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，127mg(0.5mmol)1-碘萘，51mg(0.75mmol)咪唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(1-萘基)咪唑77.7mg，收率80％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.99–7.93(m,2H),7.78(t,J＝1.2Hz,1H),7.64–7.49(m,4H),7.46(dd,J＝7.2,1.2Hz,1H),7.31(t,J＝1.2Hz,1H),7.27(d,J＝1.2Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ138.45,134.24,134.12,129.56,129.35,128.40,127.70,127.07,125.29,123.75,122.40,121.78.
实施例10：1-(4-甲氧基苯基)吡唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000112
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，51mg(0.75mmol)吡唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-甲氧基苯基)吡唑72.3mg，收率83％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(d,J＝2.4Hz,1H),7.69(d,J＝1.6Hz,1H),7.61–7.56(m,2H),6.99–6.94(m,2H),6.44–6.42(m,1H),3.83(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ158.29,140.70,134.09,126.90,120.97,114.58,107.27,77.16,55.65.
实施例11：1-(4-联苯基)吡咯的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000121
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，140.1mg(0.5mmol)4-碘联苯，50.3mg(0.75mmol)吡咯，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-联苯基)吡咯99.8mg，收率91％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.69–7.59(m,4H),7.52–7.44(m,4H),7.40–7.35(m,1H),7.17–7.14(m,2H),6.41–6.38(m,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ140.29,140.03,138.63,129.00,128.30,127.52,127.04,120.81,119.40,110.65.
实施例12：1-(4-甲氧基苯基)-1,2,4-三唑的合成
其反应式如下所示：
Figure BDA0002807975030000122
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，51.8mg(0.75mmol)1,2,4-三氮唑，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得1-(4-甲氧基苯基)-1,2,4-三唑80.6mg，收率92％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.45(s,1H),8.07(s,1H),7.56(d,J＝9.2Hz,2H),7.00(d,J＝9.2Hz,2H),3.85(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ159.54,152.45,140.90,130.52,121.97,114.91,55.73.
对比例1：N-己基-4-甲氧基苯胺的合成
Figure BDA0002807975030000131
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，75.9mg(0.75mmol)正己胺，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得N-己基-4-甲氧基苯胺22.8mg，收率22％。
1H NMR(400MHz,DMSO)δ6.69(d,J＝8.8Hz,2H),6.50(d,J＝9.2Hz,2H),5.04(s,1H),3.62(s,3H),2.95–2.89(m,2H),1.57–1.45(m,2H),1.40–1.21(m,6H),0.87(t,J＝6.8Hz,3H).
13C NMR(100MHz,DMSO)δ150.51,143.30,114.56,112.98,55.29,43.80,31.21,28.81,26.44,22.14,13.94.
对比例2：(4-甲氧基苯胺基)乙醇的合成
Figure BDA0002807975030000132
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，45.8mg(0.75mmol)乙醇胺，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应停止后，加入10ml水，用乙酸乙酯萃取(3×20ml)，合并有机相，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥后，过滤，减压蒸馏去溶剂，得到的反应混合液经硅胶柱柱层析分离提纯[洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯(2∶1)]，得(4-甲氧基苯胺基)乙醇46.9mg，收率56％。
1H NMR(400MHz,DMSO)δ6.70(d,J＝9.2Hz,2H),6.53(d,J＝9.2Hz,2H),5.01(s,1H),4.67–4.63(m,1H),3.63(s,3H),3.53(dd,J＝11.6,6.0Hz,2H),3.02(t,J＝6.0Hz,2H).
13C NMR(100MHz,DMSO)δ150.73,143.24,114.62,113.18,59.82,55.32,46.49.
对比例3：4-甲氧基-N-苯基苯胺的合成
Figure BDA0002807975030000141
将10mg MOF-253·Cu(OAc)2，117mg(0.5mmol)对甲氧基碘苯，69.9mg(0.75mmol)苯胺，40mg(1.0mmol)NaOH，1.0ml DMSO加入到10ml的微波反应管中，采用加热盘加热方式搅拌反应，120℃下反应12小时。反应体系中没有检测到产物。
对比例4：
以对甲氧基碘苯和咪唑的偶联为例，本发明与文献报道固体催化剂效果对照(表1)：
表1
Figure BDA0002807975030000142
通过实施例1以及对比例1～4可知，采用本发明所述的非均相催化体系对卤代芳烃和含N杂环芳烃的C-N偶联具有意料不到的技术效果。
实施例13：金属溶出实验
和实施例1相比，区别仅在于，反应结束后，趁热过滤，滤液硝解，经ICP分析，铜溢出量占催化剂总铜量的0.14％。显示本发明催化技术，具有较低的催化剂溢出率。
实施例14：
和实施例1相比，区别仅在于，将催化剂循环使用，其他催化条件不变：循环催化稳定性数据如表2所示：
催化剂循环步骤：反应结束后，将反应混合液离心，抽滤，固体催化剂烘干，即可循环使用。
表2：
使用次数 1 2 3 4 5
产率(％) 98 98 97 96 97
通过表2可知，本发明技术方案，具有优异的循环催化性能以及循环催化稳定性。
实施例15：
和实施例1相比，区别仅在于，按表3所示，变更相应的条件，具体为：
Figure BDA0002807975030000151
表3
Figure BDA0002807975030000152
通过表3的结果可以看出，创新地采用式3作为催化剂，进一步配合所述的溶剂以及碱种类的控制，有助于意外地产生协同，改善偶联反应制备效果。

Claims (6)

1.一种非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，将具有式1结构的芳香卤代烃、式2的N杂芳香化合物在碱和固相催化剂的作用下反应，制得式4结构的N-芳基化产物；
Figure 450436DEST_PATH_IMAGE002
式1
Figure 39680DEST_PATH_IMAGE004
式2
Figure 754171DEST_PATH_IMAGE006
式4
所述的R为H、C1~C6的烷氧基、苯基或卤素；
所述的Y为N或者C-H；
X为I；
所述的R1、R3、R4独自为H；
式2化合物不低于理论反应当量；
所述的固相催化剂为在MOF-253中化学配位有Cu(A)2源的复合物；
所述的A为OAc-；
所述的固相催化剂的摩尔量以Cu计，所述的固相催化剂与式1芳香卤代烃的摩尔比为0.01~0.2：1；
所述的碱为氢氧化钠；所述的碱的用量不低于理论反应量；
反应过程的溶剂为DMSO；
所述的反应温度为100-140℃。
2.如权利要求1所述的非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，式2化合物为理论反应当量的1.2~2倍。
3.如权利要求1所述的非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，所述的固相催化剂的摩尔量以Cu计，所述的固相催化剂与式1芳香卤代烃的摩尔比为0.04~0.1:1。
4.如权利要求1所述的非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，所述的碱的用量为理论反应摩尔量的1.5~2.5倍。
5.如权利要求1所述的非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，所述的反应温度为110~130℃。
6.如权利要求1所述的非均相催化N-芳基化方法，其特征在于，将所述的固相催化剂循环使用。
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