陳國軍，李 玲

（1.長春工程學(xué)院理學(xué)院，長春130012；2.山東石大科技集團(tuán)有限公司，山東 東營257061）

在現(xiàn)代合成化學(xué)中，過渡金屬催化的偶聯(lián)反應(yīng)仍然起著重要作用［1］。盡管芳基鹵化物常被作為親電試劑［2］，酚衍生物將會替代芳鹵化物，主要是因?yàn)榉觾r(jià)格便宜且比較常見。迄今為止，芳基三氟甲磺酸酯被研究的頻率較高［3］，但成本較高且不穩(wěn)定的特點(diǎn)限制了它的應(yīng)用［4］。價(jià)格便宜且易合成的芳基磺酸酯［5－7］、芳基醚［8］、芳基磷酸酯［9］和芳氨基磺酸酯［10－11］也是很好的親核試劑。這些親核試劑比較常見，便于合成，但它們在Pd催化劑催化下并不發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)。且這些親核試劑在通過C—H活化和DoM反應(yīng)構(gòu)建芳環(huán)時(shí)具有區(qū)域選擇性的優(yōu)點(diǎn)［12－14］。

我們致力于研究酚的氨基磺酸酯和芳硼酸的偶聯(lián)反應(yīng)。以前關(guān)于此類底物的偶聯(lián)反應(yīng)主要是鎳催化的Kumada偶聯(lián)反應(yīng)，直到最近，才出現(xiàn)了關(guān)于Ni催化此類底物的Suzuki偶聯(lián)的報(bào)道［15］。但他們的研究也存在問題：（1）催化劑價(jià)格昂貴且用量太大；（2）硼酸用量大。我們將主要從這兩方面對其進(jìn)行改善。

1 實(shí)驗(yàn)部分

反應(yīng)均在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下進(jìn)行。1，4—二氧六環(huán)通過4?A型分子篩干燥后再進(jìn)行使用；K3PO4和三乙胺買來直接使用。無水NiCl2、二甲胺基磺酰氯及配體dppp均從百靈威科技有限公司買來后直接使用。

2 結(jié)果與討論

我們選用1—萘酚和4—甲氧基苯硼酸之間的偶聯(lián)反應(yīng)來優(yōu)化反應(yīng)條件。

圖1 底物1與2間的Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)

NiCl2（dppp）的用量定為底物1用量的1 mol%，硼酸用量定為底物1用量的1.2倍，K3PO4用量定為底物1用量的4倍，溶劑為1，4—二氧六環(huán)（3mL），反應(yīng)的溫度為110℃。在初始確定的反應(yīng)條件下偶聯(lián)收率為84%，如將各種組分的用量降低，收率隨之降低，所以此初始條件為反應(yīng)的最佳條件。隨后，研究最佳條件的普適性。

從表1中可以看出，1—萘酚氨基磺酸酯能夠和各種芳硼酸進(jìn)行有效的偶聯(lián)。萘環(huán)上的供電子基團(tuán)，有利于偶聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，隨著萘環(huán)上電子云密度的降低，收率也逐漸降低。需要特別指出的是1—萘酚氨基磺酸酯與鄰位帶有取代基的硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)，需要將催化劑的用量調(diào)整到1.5mol%后兩者才能進(jìn)行有效的偶聯(lián)，收率為76%。

表1 1—萘酚氨基磺酸酯與各種芳硼酸（2a－e）在最優(yōu)條件下的偶聯(lián)［a］

從表2中我們可以看出，雖然1—萘酚氨基磺酸酯與2—萘酚氨基磺酸酯只是官能團(tuán)在萘環(huán)上的位置不同，但它們的反應(yīng)活性卻有很大的區(qū)別。2—萘酚氨基磺酸酯與4—甲氧基苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)，需將催化劑的用量提高到1.5mol%，如果低于1.5mol%，偶聯(lián)收率將低于50%。1—萘酚氨基磺酸酯與苯硼酸、4—酯基苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)，催化劑的量要提高到2mol%時(shí)才能得到較高的收率。

表2 2—萘酚氨基磺酸酯與各種芳硼酸在最優(yōu)條件下的偶聯(lián)［a］

表3 各種萘酚氨基磺酸酯與各種芳硼酸在最優(yōu)條件下的偶聯(lián)［a］

從表3中（第1行到第6行）我們可以看出，帶有吸電子基團(tuán)的2—萘酚氨基磺酸酯在優(yōu)化條件下都能夠和各種芳硼酸進(jìn)行有效的偶聯(lián)。尤其是帶有氰基（—CN）的2—萘酚氨基磺酸酯，能夠和2—苯并噻吩硼酸進(jìn)行偶聯(lián)，收率能達(dá)到62%?？梢?，吸電子基團(tuán)能夠活化萘環(huán)，提高其反應(yīng)活性，從而降低了催化劑的用量。

表4 各種酚的氨基磺酸酯與各種芳硼酸在最優(yōu)條件下的偶聯(lián)［e］

從表3的第7行和第8行我們可以看出，在1—萘酚氨基磺酸酯的稠環(huán)上帶有給電子基團(tuán)（—OMe）時(shí)，必須將催化劑的用量提高到2mol%，才能夠和4—甲氧基苯硼酸、苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)，收率分別為75% 和61%；但其和4—酯基苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)收率仍低于50%。

從表4中我們可以看出，單芳環(huán)的氨基磺酸酯的反應(yīng)活性要比稠環(huán)氨基磺酸酯低，其與各種芳硼酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，催化劑用量都不能低于1.5mol%。從表4的第3行和第7行我們可以看出，帶有吸電基團(tuán)（—CN）的氨基磺酸酯反應(yīng)活性要比帶有吸電基團(tuán)（—CO2Me）的氨基磺酸酯反應(yīng)活性高。同樣與帶有位阻的硼酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，帶有—CO2Me的氨基磺酸酯的反應(yīng)體系中催化劑的用量需要高達(dá)2 mol%，其收率為80%；而帶有—CN的氨基磺酸酯反應(yīng)體系中催化劑的用量僅為1.5mol%，其收率已經(jīng)達(dá)到了84%。從第8行到第10行我們可以看出，同樣帶有吸電基團(tuán)的單芳環(huán)氨基磺酸酯，由于位阻的原因，使得2—氰基氨基磺酸酯反應(yīng)活性大大降低，只有將催化劑的用量提高到3mol%時(shí)，才能提高產(chǎn)物的收率。2—氰基氨基磺酸酯與4—甲氧基苯硼酸、苯硼酸、4—酯基苯硼酸反應(yīng)的收率分別為77%、67%和64%。

從表5中我們可以看出，無論是單雜環(huán)芳氨基磺酸酯還是芳稠雜環(huán)氨基磺酸酯，其反應(yīng)活性較1—萘酚氨基磺酸酯低。它們在與硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)，只有當(dāng)催化劑用量達(dá)到1.5mol%～3.0mol%時(shí)才能發(fā)生有效的偶聯(lián)反應(yīng)。從表5第1行到第3行我們可以看出，單雜環(huán)芳氨基磺酸酯能夠在催化劑用量為1.5mol%時(shí)與各種硼酸進(jìn)行有效的偶聯(lián)。該底物與4—甲氧基苯硼酸、苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)接近定量反應(yīng)，收率接近100%；其與4—酯基苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)時(shí)雖然收率有所下降，也達(dá)到了85%。當(dāng)芳基硼酸帶有位阻時(shí)，該底物的活性也有所下降，只有將催化劑用量提高到2mol%時(shí)，兩者才能進(jìn)行有效的偶聯(lián)，收率可達(dá)到81%（見表5的第4行）。從表5的第5行到第7行我們可以看出，只有將反應(yīng)體系中的催化劑量提高到3mol%，芳稠雜環(huán)氨基磺酸酯才能與硼酸進(jìn)行有效的偶聯(lián)。在此條件下，芳稠雜環(huán)氨基磺酸酯與4—甲氧基苯硼酸、苯硼酸、4—酯基苯硼酸進(jìn)行偶聯(lián)時(shí)的收率分別為84%，88%和71%。

表5 各種雜環(huán)氨基磺酸酯與各種芳硼酸在最優(yōu)條件下的偶聯(lián)［e］

3 結(jié)語

在本研究中，我們選用了二甲氨基磺酰氯對酚進(jìn)行了活化并使其成功的發(fā)生了Suzuki－Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)。選用了價(jià)格便宜且極其穩(wěn)定的NiCl2（dppp）作為反應(yīng)的催化劑，用量為1～3mol%，同時(shí)硼酸的用量降低為1.2倍用量，反應(yīng)的收率并沒有降低。此方法適用范圍較廣，它不僅適用于各種酚，還適用于各種硼酸。

［1］Blakeney Jade S，Robert Reid C ，Le Giang T，etc.Nonpeptidic Ligands for Peptide－Activated G Protein－Coupled Receptors ［J］.Chem.Rev.，2007，107（7）：2960－3041.

［2］Littke Adam F，F(xiàn)u Prof Gregory C.Palladium－Catalyzed Coupling Reactions of Aryl Chlorides ［J］.Angew.Chem.：Int.Ed.，2002，41（22）：4176－4211.

［3］Lee Dae－Yon，Hartwing John F.Zinc Trimethylsilylamide as a Mild Ammonia Equivalent and Base for the Amination of Aryl Halides and Triflates ［J］.Org.Lett.，2005，7（6）：1169－1172.

［4］Porzelle A，Woodrow M D，Tomkinson Nicholas C O.Palladium－Catalyzed Coupling of Hydroxylamines with Aryl Bromides，Chlorides，and Iodides［J］.Org.Lett.，2009，11（1）：233－236.

［5］Kuroda J，Inamoto K，Hiroya K，etc.N－Heterocyclic Carbene Derived Nickel－Pincer Complexes：Efficient and Applicable Catalysts for Suzuki－Miyaura Coupling Reac－tions of Aryl／Alkenyl Tosylates and Mesylates ［J］.Eur.J.Org.Chem.，2009，2009（14）：2251－2261.

［6］So C M，Zhou Z，Lau C P，etc.Palladium－Catalyzed Amination of Aryl Mesylates［J］.Angewandte Chemie：International Edition，2008，47（34）：6402－6406.

［7］Albaneze－Walker J，Raju R，Vance J A，ect.Imidazolylsulfonates：Electrophilic Partners in Cross－Coupling Reactions［J］.Org.Lett.，2009，11（7）：1463－1466.

［8］Tobisu Mamoru，Shimasaki Toshiaki，Chatani N.Nickel－Catalyzed Cross－Coupling of Aryl Methyl Ethers with Aryl Boronic Esters［J］.Angew.Chem.：Int.Ed.，2008，47（26）：4866－4869.

［9］Kang F－A，Lanter J C，Cai Chaozhong，etc.Direct dehydrative cross－coupling of tautomerizable heterocycles with alkynes via Pd／Cu－catalyzed phosphonium coupling［J］.Chem.Commun.，2010，46（8）：1347－1349.

［10］Quasdorf K W，Riener M，Petrova K V，etc.Suzuki－Miyaura Coupling of Aryl Carbamates，Carbonates，and Sulfamates［J］.J.Am.Chem.Soc.，2009，131（49）：17748－17749.

［11］Ramgren S D，Silberstein A L，Yang Y，etc.Nickel－Catalyzed Amination of Aryl Sulfamates［J］.Angew.Chem.：Int.Ed.，2011，50（9）：2171－2173.

［12］Snieckus V.Directed ortho metalation.Tertiary amide and O－carbamate directors in synthetic strategies for polysubstituted aromatics ［J］.Chem.Rev.，1990，90（6）：879－933.

［13］Bracegirdle S，Anderson E A.Arylsilane oxidation—new routes to hydroxylated aromatics［J］.Chem.Commun.，2010，46（20）：3454－3456.

［14］Xiao Bin，F(xiàn)u Yao，Xu Jun，etc.Pd（II）－Catalyzed C－H Activation／Aryl－Aryl Coupling of Phenol Esters［J］.J.Am.Chem.Soc.，2010，132（2）：468－469.

［15］Quasdorf K W，Antoft－Finch A，Liu Peng，etc.Suzuki－Miyaura Cross－Coupling of Aryl Carbamates and Sulfamates：Experimental and Computational Studies［J］.J.Am.Chem.Soc.，2011，133（16）：6352－6363.