CN116332964A - 一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法，其以6‑溴吡啶‑2‑甲醛、3,5‑二甲基吡唑为起始原料反应制得6‑(3,5‑二甲基吡唑基)‑吡啶‑2‑甲醛，再与芳胺化合物H2N‑Ar反应制得席夫碱类化合物，再制得吡唑基咪唑[1,5‑α]吡啶鎓盐配体，进而与氧化银制得银卡宾化合物，最终发生交换反应得到钯卡宾化合物。由于吡唑基团裸露的氮原子和[1,5‑α]吡啶基氮杂环卡宾碳原子与金属钯配位形成稳定的六元螯合环，所制备的钯卡宾化合物具有良好的空气稳定性。
Description
所属领域
本发明涉及一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法，属于合成化学技术领域。
背景技术
氮杂环卡宾作为化学中最普遍存在的一类配体，因其对金属中心的独特电子和空间效应使得金属-氮杂环卡宾配合物在催化、金属药物和材料科学中有广泛应用。2005年，Lassaletta 和Glorius 课题组分别报道了刚性氮杂环咪唑[1,5-a]吡啶类化合物（参见J. Am. Chem. Soc.2005, 127, 3290.，Tetrahedron2005, 61, 6207.），与传统的咪唑氮杂环卡宾相比较而言，含有咪唑[1,5-α]吡啶基氮杂环卡宾前体因其特殊的空间排列，使得吡啶氮原子邻位碳上的取代基更接近金属中心。相关研究报道较多的是类似具有较大空间位阻和高效手性的单齿配体，但在这个位置引入功能性配位基团的双齿配体及其钯金属配合物研究相对较少。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法，包括以下步骤：
（1）以6-溴吡啶-2-甲醛、3,5-二甲基吡唑为起始原料，110～130 ℃ 反应制得6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛，
（2）以6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛、芳胺化合物H2N-Ar为原料， 55～75℃ 反应制得席夫碱类化合物A，
其中， Ar是C6-C32的芳基或取代芳基，所述取代芳基中的取代基为C1-C5的烷基、卤素或硝基；
（3）以席夫碱类化合物A、多聚甲醛、氯化氢的二氧六环溶液为原料，乙酸乙酯为溶剂，60～80 ℃ 反应制得吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B，
（4）以吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B、氧化银为原料，二氯甲烷为溶剂，制得银卡宾化合物C，
（5）以银卡宾化合物C、氯化烯丙基钯二聚体为原料，二氯甲烷为溶剂，反应之后在二氯甲烷和水中与氟硼酸钠进行离子交换反应，制得钯卡宾化合物D，
上述步骤（1）中，使用甲苯为溶剂，加入1,10-菲咯啉和碘化亚铜作为催化剂，以及碳酸钾。
上述步骤（2）中， 6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛与芳胺化合物H2N-Ar物质的量比为1:1~1:1.3，使用乙醇为溶剂，并加入催化量的乙酸。
上述步骤（3）中，合成吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐的过程中，反应温度优选为70℃；氯化氢的二氧六环溶液的浓度为4摩尔/升。
上述步骤（4）中，氧化银与吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B的反应时间为8~24小时。
上述步骤（5）中，氯化烯丙基钯二聚体与银卡宾化合物C的反应时间为8~24小时。
由于[1,5-α]吡啶基氮杂环卡宾前体特殊的空间排列，因而吡啶氮原子邻位碳上的取代基更接近金属中心，故这一取代基的性质也会大大影响相应钯金属配合物的性质。在配位化学中，吡唑及其衍生物被认为是一类氮杂环 Lewis 碱，是研究最多的配体之一。相比于取代基为膦氧与亚氨基膦基团而言，吡唑基团具有芳香性，对酸和氧化剂稳定，因而前驱体的合成条件受限较少，提纯较为简单，容易合成。多齿的氮原子和碳原子取代的吡唑配体与金属离子紧密结合可以构筑稳定的结构骨架，因此被认为是一种有价值的配体，吡唑基团裸露的氮原子和[1,5-α]吡啶基氮杂环卡宾碳原子与金属钯配位形成稳定的六元螯合环，所制备的钯卡宾化合物具有良好的空气稳定性。
具体实施方式
下面通过实施例进一步具体描述本发明，本发明并不局限于下述实施例。
实施例1：6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛的制备
无水无氧操作条件下，将1.0 mmol 6-溴吡啶-2-甲醛、 1.3 mmol 的3,5-二甲基吡唑、0.2 mmol 的 1,10-菲咯啉一水合物、 0.1 mmol 的碘化亚铜、1.3 mmol 的碳酸钾加入 5 mL 的超干甲苯中，120℃ 下搅拌反应24 h，反应结束后冷却至室温，过滤，将溶液旋干，柱层析后得到白色固体 6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛。产率80%。1H NMR(400 MHz, CDCl3): d = 10.01 (s, 1H), 8.15 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.94 (t, J =7.9 Hz, 1H), 7.79 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 6.04 (s, 1H), 2.75 (s, 3H), 2.31 ppm(s, 3H)。
实施例2：吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐1a的制备
无水无氧操作条件下，1.0 mmol将6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛溶于10mL乙醇中，然后向溶液中加入1.1 mmol 2,6-二异丙基苯胺，再加入两滴甲酸，60oC搅拌反应12 h。反应结束后冷却至室温，有黄色晶体析出，过滤收集固体，少量己烷洗涤后干燥，得黄色席夫碱化合物。将1.0 mmol 席夫碱、 1.2 mmol 多聚甲醛、1.2 mmol 氯化氢/二氧六环溶液（4 mol/L）和10 mL的乙酸乙酯加入反应瓶中，70℃ 下搅拌反应8 h, 反应结束后冷却至室温，过滤，将滤液浓缩，加入正己烷，产生大量白色沉淀，过滤抽干，产品用正己烷洗涤，干燥后得到白色粉末1a。产率83%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): d = 9.25 (s, 1H),8.43 (s, 1H), 8.37 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 7.55 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 7.33 (d, J= 7.9 Hz, 2H), 7.25 (d, 1H), 6.26 (s, 1H), 2.54 (s, 3H), 2.40 - 2.32 (m, 2H),2.31 (s, 3H), 1.18 ppm (dd, J = 6.3, 4.2 Hz, 12H)。
实施例3：吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐1b的制备
无水无氧操作条件下，将1.0 mmol 6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛溶于10mL乙醇中，然后向溶液中加入1.1 mmol 4-氯-2,6-二(二苯甲基)苯胺，再加入两滴甲酸，60oC搅拌反应12 h。反应结束后冷却至室温，有黄色晶体析出，过滤收集固体，少量己烷洗涤后干燥，得黄色席夫碱化合物。将1.0 mmol 席夫碱、 1.2 mmol 多聚甲醛、1.2 mmol 氯化氢/二氧六环溶液（4 mol/L）和10 mL 乙酸乙酯加入反应瓶中，70℃ 搅拌反应8 h, 反应结束后冷却至室温，过滤，将滤液浓缩，加入正己烷，产生大量白色沉淀，过滤抽干，产品用正己烷洗涤，干燥后得到白色粉末1b。产率85%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): d = 9.09 (s,1H), 8.33 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.71 (s, 1H), 7.20 (dd, J = 13.2, 5.9 Hz, 4H),7.02 (dd, J = 16.6, 6.4 Hz, 12H), 6.96 (s, 2H), 6.81 (d, J = 7.2 Hz), 6.06(s, 1H), 5.30 (s, 2H), 2.34 (s, 3H), 2.12 ppm (s, 3H)。
实施例4：银卡宾化合物2a的制备
无水无氧操作条件下，将0.1 mmol 吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐1a溶于10 mL超干二氯甲烷中，然后向溶液中加入0.12 mmol 氧化银，避光条件下30℃搅拌反应12 h。反应结束后分离固体，清液避光条件下浓缩至2 mL，加入大量乙醚，析出白色固体，过滤收集固体，乙醚洗涤后干燥。得到相应的银卡宾配合物2a。产率83%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): d= 7.59 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 7.47 - 7.42 (m, 4H), 7.22 (d, J = 7.8 Hz, 4H),7.10 (dd, J = 9.2, 6.8 Hz, 2H), 6.86 (dd, J = 6.8, 1.0 Hz, 2H), 6.19 (s, 2H),2.35 (s, 6H), 2.21-2.05 (m, 10H), 1.16 (dd, J = 6.8, 3.3 Hz, 12H), 1.07 ppm(d, J = 6.9 Hz, 12H)。
实施例5：银卡宾化合物2b的制备
无水无氧操作条件下，将0.1 mmol 吡唑基咪唑[1,5-α]1b吡啶鎓盐溶于10 mL超干二氯甲烷中，然后向溶液中加入0.12 mmol 氧化银，避光条件下30℃搅拌反应12 h。反应结束后沉降12 h, 吸取上清液，清液避光条件下浓缩至2 mL，加入大量乙醚，析出白色固体，过滤收集固体，乙醚洗涤后干燥。得到相应的银卡宾配合物2b。产率80%。1H NMR (400MHz, CDCl3): d = 7.29 (d, J = 7.3 Hz, 4H), 7.20 (d, J = 3.6 Hz, 8H), 6.97 -6.90 (m, 9H), 6.79 (d, J = 6.3 Hz, 6H), 6.19 (s, 1H), 5.14 (s, 2H), 2.38 (s,6H), 2.05 ppm (s, 3H)。
实施例6：钯卡宾化合物3a的制备
无水无氧操作条件下，将0.1 mmol 银卡宾配合物2a溶于10 mL二氯甲烷中，然后向溶液中加入0.05 mmol 氯化烯丙基钯二聚体，避光条件下30℃ 搅拌反应12 h。反应结束后分离固体，得到上清液， 将0.2 mmol 四氟硼酸钠溶于4 mL 去离子水中，加入上述上清液中，室温搅拌2 h, 分离有机相，水相用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后除去溶剂，得到相应的钯卡宾配合物3a。产率89%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): d = 7.78 -7.70 (m, 2H), 7.59 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.35 (d, J = 7.9 Hz, 2H), 7.34 - 7.29(m, 1H), 6.94 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 6.55 (s, 1H), 5.14 (tt, J = 14.0, 7.2 Hz,1H), 4.43 (dd, J = 7.6, 2.2 Hz, 1H), 3.18 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 2.69 (s, 3H),2.45 - 2.37 (m, 4H), 2.32 (dd, J = 4.4, 2.3 Hz, 1H), 2.22 (dt, J = 13.4, 6.6Hz, 1H), 2.05 (d, J = 12.1 Hz, 1H), 1.23 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.15 ppm (dd, J= 6.7, 4.4 Hz, 9H)。
实施例7：钯卡宾化合物3b的制备
无水无氧操作条件下，将0.1 mmol 银卡宾配合物2b溶于10 mL二氯甲烷中，然后向溶液中加入0.05 mmol 氯化烯丙基钯二聚体，避光条件下30℃ 搅拌反应12 h。反应结束后分离固体，得到上清液， 将0.2 mmol 四氟硼酸钠溶于4 mL去离子水中，加入上述二氯甲烷溶液中，室温搅拌2 h, 分离有机相，水相用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥后除去溶剂，得到相应的钯卡宾配合3b。产率85%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): d = 7.25 -7.18 (m, 15H), 7.12 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 7.03 - 6.91 (m, 6H), 6.79 (t, J =6.8 Hz, 4H), 6.57 (s, 1H), 6.38 (s, 1H), 5.06 (s, 1H), 4.96 (s, 1H), 4.42 -4.36 (m, 1H), 2.93 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 2.69 (s, 3H), 2.52 (d, J = 6.6 Hz,1H), 2.40 (s, 3H), 1.76 ppm (d, J = 12.1 Hz, 1H)。
实施例8：使用不同N-取代基的吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐制备钯卡宾化合物
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还可以对本发明做出的若干改进和补充，这些改进和补充，也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种双齿吡唑基氮杂环钯卡宾化合物的合成方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）以6-溴吡啶-2-甲醛、3,5-二甲基吡唑为起始原料，110～130 ℃ 反应制得6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛，
（2）以6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛、芳胺化合物H2N-Ar为原料， 55～75 ℃ 反应制得席夫碱类化合物A，
其中， Ar是C6-C32的芳基或取代芳基，所述取代芳基中的取代基为C1-C5的烷基、卤素或硝基；
（3）以席夫碱类化合物A、多聚甲醛、氯化氢的二氧六环溶液为原料，乙酸乙酯为溶剂，60～80 ℃ 反应制得吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B，
（4）以吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B、氧化银为原料，二氯甲烷为溶剂，制得银卡宾化合物C，
（5）以银卡宾化合物C、氯化烯丙基钯二聚体为原料，二氯甲烷为溶剂，反应之后在二氯甲烷和水中与氟硼酸钠进行离子交换反应，制得钯卡宾化合物D，
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，使用甲苯为溶剂，加入1,10-菲咯啉和碘化亚铜作为催化剂，还加入有碳酸钾。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（2）中， 6-(3,5-二甲基吡唑基)-吡啶-2-甲醛与芳胺化合物H2N-Ar物质的量比为1:1~1:1.3。
4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于：步骤（2）中，使用乙醇为溶剂，并加入催化量的乙酸。
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，合成吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐的过程中，反应温度优选为70℃。
6.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，氯化氢的二氧六环溶液的浓度为4摩尔/升。
7.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（4）中，氧化银与吡唑基咪唑[1,5-α]吡啶鎓盐配体B的反应时间为8~24小时。
8.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：步骤（5）中，氯化烯丙基钯二聚体与银卡宾化合物C的反应时间为8~24小时。
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