芳族化合物的無(wú)過(guò)渡金屬的甲硅烷基化的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年10月2日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第61/708, 931號(hào)、于2013 年5月2日提交的第61/818, 573號(hào)和于2013年8月14日提交的第61/865,870號(hào)的優(yōu)先 權(quán)，出于所有目的，這些申請(qǐng)中的每一個(gè)的內(nèi)容通過(guò)引用以其整體并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于使包含芳族部分的基質(zhì)（substrate)甲娃烷基化的方法。
[0004] 背景
[0005] 使有機(jī)部分甲硅烷基化的能力已在近年來(lái)吸引了極大關(guān)注，這歸因于甲硅烷基化 材料本身的實(shí)用性，或作為用于例如在農(nóng)用化學(xué)、藥學(xué)和電子材料應(yīng)用中所使用的其他重 要材料的中間體。此外，用有機(jī)硅烷使多核芳族化合物官能化的能力提供了利用這些材料 的令人關(guān)注的性質(zhì)的機(jī)會(huì)。
[0006] 以往，芳族化合物的甲硅烷基化已通過(guò)涉及用熱的方法、用光化學(xué)的方法或以其 他方式衍生的自由基源的無(wú)自由基過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。已知芳族化合物與氫化硅在以下情況下反 應(yīng)：在500-850°C下的氣相中、在自生壓力下在350-500°C下的液相中、在過(guò)氧化物的存在 下在135°C在氣相冷凝下、以及使用放電反應(yīng)。此類反應(yīng)條件不適合于非揮發(fā)性材料或熱敏 材料。
[0007] 最近，過(guò)渡金屬介導(dǎo)的芳族C-H甲硅烷基化已被描述，其中所描述的不同體系基 于例如Co、Rh、Ir、Fe、Ru、Os、Ni、Pd和Pt催化劑。但是某些電子應(yīng)用，甚至低水平的這種 殘留物的存在可能不利地影響甲硅烷基化材料的性能。相似地，在某些藥學(xué)應(yīng)用中，對(duì)殘余 的過(guò)渡金屬的限制是相當(dāng)嚴(yán)格的，并且完全避免殘留物的能力在合成后的處理（work-up) 期間提供益處。
[0008] 本發(fā)明利用本文中引用的發(fā)現(xiàn)來(lái)避免與之前已知的方法相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題中的至少 --止匕 -、O
[0009] 概述
[0010] 本發(fā)明的各種實(shí)施方案提供用于使有機(jī)化合物甲硅烷基化的化學(xué)體系，每個(gè)體系 包含（a)至少一種有機(jī)硅烷和（b)至少一種強(qiáng)堿的混合物，所述體系大體上無(wú)過(guò)渡金屬化 合物。
[0011] 其他實(shí)施方案提供方法，每種方法包括：使包含芳族部分的有機(jī)基質(zhì)與（a)至少 一種有機(jī)硅烷和（b)至少一種強(qiáng)堿的混合物在足以使所述基質(zhì)甲硅烷基化的條件下接觸； 其中所述混合物和所述基質(zhì)大體上無(wú)過(guò)渡金屬化合物。
[0012] 附圖簡(jiǎn)述
[0013] 當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，進(jìn)一步地理解了本申請(qǐng)。出于闡明主題的目的，在附圖中示 出了主題的示例性實(shí)施方案；然而，本文公開(kāi)的主題不限于所公開(kāi)的具體的方法、裝置和體 系。此外，附圖不一定按比例繪制。在附圖中：
[0014] 圖IA和圖IB示出了通過(guò)本文描述的方法可用的反應(yīng)的一些的實(shí)例。
[0015] 圖2-15是通過(guò)本文描述的方法所制備的化合物的一些的1H和13C-NMR光譜或 HSQC光譜。除非另有聲明，否則以300MHz (1H)和126MHz (13C)獲取溶解于⑶(：13中的化合 物的光譜。用星號(hào)標(biāo)記的峰被視為與相應(yīng)的樣品中的雜質(zhì)相關(guān)聯(lián)。
[0016] 圖2是甲苯及其三乙基甲硅烷基化產(chǎn)物的（A) 1H和⑶13C-NMR光譜。
[0017] 圖3是均三甲苯及其三乙基甲硅烷基化產(chǎn)物的（A) 1H和⑶13C-NMR光譜。
[0018] 圖4是鄰-三乙基甲硅烷基二苯基醚的（A) 1H和⑶13C-NMR光譜。
[0019] 圖5是（A) 2-甲氧基萘和⑶其與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施 例6. 7. 2中描述的；表征為三乙基-(3-甲氧基萘-2-基）硅烷。
[0020] 圖6A和圖6B是二苯基醚和二乙基硅烷之間的反應(yīng)產(chǎn)物中的兩種的HSQC光譜，如 在實(shí)施例6. 7. 3中描述的。
[0021] 圖7是（A)硫代苯甲醚⑶其與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例 6. 7. 4中描述的。
[0022] 圖8是N-甲基吲哚與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例6. 9. 1中 描述的，表征為1-甲基-2-(三乙基甲硅烷基）-1Η-吲哚。
[0023] 圖9是N-甲基吲哚與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例6. 9. 2中 描述的，表征為1-甲基-3-(三乙基甲硅烷基）-1Η-吲哚。
[0024] 圖10是1-甲基-IH-吡咯并[2, 3-b]吡啶與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜， 如在實(shí)施例6. 9. 6中描述的，表征為1-甲基-2-(三乙基甲硅烷基）-IH-吡咯并[2, 3-b] 吡啶。
[0025] 圖11是1，2-二甲基甲基吲哚與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例 6. 9. 8中描述的。
[0026] 圖12是1-苯基吡咯與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例6. 9. 10 中描述的，表征為9, 9-二乙基-9H-苯并[d]吡咯并[1，2-a] [1，3]氮雜噻咯。
[0027] 圖13是苯并呋喃與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例6. 9. 11中描 述的，表征為苯并呋喃-2-基三乙基硅烷。
[0028] 圖14A-B是（A)苯并噻吩和⑶其與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí) 施例6. 9. 12中描述的，表征為苯并[b]噻吩-3-基三乙基硅烷。
[0029] 圖15是二苯并噻吩與三乙基硅烷的反應(yīng)產(chǎn)物的HSQC光譜，如在實(shí)施例6. 9. 14中 描述的，表征為4-(三乙基甲硅烷基）二苯并噻吩。
[0030] 說(shuō)明性實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0031] 本發(fā)明建立于一系列反應(yīng)上，這些反應(yīng)的每一個(gè)都依賴于有機(jī)硅烷和強(qiáng)堿的簡(jiǎn)單 混合物，它們一起形成能夠使液相中的芳族分子甲硅烷基化的原位體系（活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu) 和性質(zhì)是尚未知的），而不存在過(guò)渡金屬催化劑、UV輻射或放電（包括等離子體）。這些反應(yīng) 與在開(kāi)發(fā)用于制備對(duì)藥學(xué)和電子應(yīng)用重要的產(chǎn)物實(shí)用方法中的重要進(jìn)展有關(guān)。重要的是， 該反應(yīng)具有大的興趣，因?yàn)槠鋬H產(chǎn)生了環(huán)保型硅酸鹽作為副產(chǎn)物并且避免了有毒金屬?gòu)U物 流，正如為了這個(gè)目的將利用文獻(xiàn)中提出的幾乎所有的其他方法觀察到的。通過(guò)這些體系 中的至少一些所表現(xiàn)出的顯著容易性和區(qū)域?qū)Ｒ恍詾檫@些領(lǐng)域中的化學(xué)家的工具箱中提 供有用的工具。
[0032] 本發(fā)明可以通過(guò)參照結(jié)合形成本公開(kāi)的一部分的附圖和實(shí)施例的全部而進(jìn)行的 以下描述而更容易地理解。應(yīng)理解，本發(fā)明不限于本文中描述的或示出的具體的產(chǎn)物、方 法、條件或參數(shù)，并且本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅用實(shí)例的方式用于描述具體實(shí)施方案的目的且 不意圖是任何要求保護(hù)的發(fā)明的限制。相似地，除非另有具體說(shuō)明，否則關(guān)于用于改進(jìn)的作 用或原因的可能的機(jī)制或模式的任何描述意味著僅是說(shuō)明性的，并且本文的發(fā)明將不被用 于改進(jìn)的作用或原因的任何此類建議的機(jī)制或模式的正確或不正確約束。貫穿本文，意識(shí) 到，該描述指的是組合物以及制造和使用所述組合物的方法。換言之，如果本公開(kāi)描述或要 求保護(hù)與組合物或者制造或使用組合物的方法相關(guān)聯(lián)的特征或?qū)嵤┓桨?，那么?yīng)意識(shí)到， 這種描述或權(quán)利要求意圖使這些特征或?qū)嵤┓桨秆由熘吝@些上下文中的每個(gè)中的實(shí)施方 案（即組合物、制造方法和使用方法）。
[0033] 在本公開(kāi)中，單數(shù)形式"一（a) "、"一（an) "和"該（the) "包括復(fù)數(shù)指代物，并且 對(duì)具體數(shù)值的指代包括至少該具體值，除非上下文另有清楚地指示。因此，例如，對(duì)"一種材 料"的指代是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的此類材料及其等同物中的至少一種的指代，等等。 [0034] 當(dāng)值通過(guò)使用描述符"約"被表示為近似值時(shí)，應(yīng)理解，該具體值形成另一個(gè)實(shí)施 方案。一般而言，術(shù)語(yǔ)"約"的使用指示近似值，該近似值可以取決于將通過(guò)公開(kāi)的主題獲 得的所尋求的期望性能而變化并且將在其中使用該主題的具體上下文中基于該主題的功 能來(lái)理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠使該術(shù)語(yǔ)解釋為常規(guī)內(nèi)容。在某些情況下，用于具體值 的有效數(shù)字的數(shù)可以是確定詞語(yǔ)"約"的程度一個(gè)非限制性方法。在其他情況下，在一系列 值中使用的等級(jí)可以用于確定預(yù)期范圍，該預(yù)期范圍對(duì)于每個(gè)值的術(shù)語(yǔ)"約"是可用的。如 果存在，那么所有的范圍是包括端點(diǎn)的并且是可組合的。換言之，對(duì)范圍中陳述的值的指代 包括在該范圍內(nèi)的每個(gè)值。
[0035] 應(yīng)意識(shí)到，為了清楚起見(jiàn)，在本文中的單獨(dú)的實(shí)施方式的上下文中描述的本發(fā)明 的某些特征也可以在單一的實(shí)施方案中被組合地提供。換言之，除非明顯地不可相容或具 體地排除的，否則每個(gè)單個(gè)的實(shí)施方案被視為是與任何其他實(shí)施方案可組合的并且這種組 合被認(rèn)為是另一個(gè)實(shí)施方案。相反地，為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，單一的實(shí)施方案的上下文中描述的本 發(fā)明的各種特征也可以被單獨(dú)提供或以任何子組合來(lái)提供。最后，雖然實(shí)施方案可以被描 述為一系列步驟的一部分或更多通用結(jié)構(gòu)的一部分，但是每個(gè)所述步驟也可以被認(rèn)為是與 其他實(shí)施方案可組合的自身獨(dú)立的實(shí)施方案。
[0036] 過(guò)渡術(shù)語(yǔ)"包含"、"基本上由……組成"和"由……組成"意圖包含它們的在專利 行話中的被普遍接受的意思；即，（i)與"包括"、"含有"或"以……為特征"同義的"包含" 是包括端點(diǎn)的或開(kāi)放式的并且不排除另外的、未引用的要素或方法步驟；（ii) "由……組 成"排除未在權(quán)利要求中指定的要素、步驟或成分；并且（iii) "基本上由……組成"將權(quán) 利要求的范圍限制于指定的材料或步驟以及不實(shí)質(zhì)上影響要求保護(hù)的發(fā)明的基礎(chǔ)特征和 新穎特征的材料或步驟。在短語(yǔ)"包含"（或其等同物）的方面所描述的實(shí)施方案也提供 在"由……組成"和"基本上由……組成"的方面獨(dú)立地描述的那些作為實(shí)施方式。對(duì)于在 "基本上由……組成"的方面提供的那些實(shí)施方案而言，基礎(chǔ)特征和新穎特征是用于使芳族 有機(jī)部分甲硅烷基化的方法（或在此類方法中使用的體系或從其衍生的組合物）的容易可 操作性。
[0037] 當(dāng)呈現(xiàn)出列表時(shí)，除非另有指示，否則應(yīng)理解，該列表的每個(gè)單個(gè)的要素以及該列 表的每個(gè)組合是單獨(dú)的實(shí)施方案。例如，呈現(xiàn)為"A、B或C"的實(shí)施方案的列表應(yīng)被解釋為 包括實(shí)施方案"A"、"B"、"C"、"A或B"、"A或C"、"B或C"或"A、B或C"。
[0038] 貫穿本說(shuō)明書(shū)，將為詞語(yǔ)提供它們的正常意思，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的。然 而，為了避免誤解，某些術(shù)語(yǔ)的意思將被特別地定義或闡明。
[0039] 如本文使用的術(shù)語(yǔ)"烷基"通常指的是直鏈的、支鏈的或環(huán)狀的飽和烴基團(tuán)，但是 不一定含有1個(gè)至約24個(gè)碳原子，優(yōu)選地含有1個(gè)至約12個(gè)碳原子，例如甲基、乙基、正丙 基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、辛基、癸基、及類似基團(tuán)，以及環(huán)烷基例如環(huán)戊基、環(huán)己 基及類似基團(tuán)。通常，但又不一定，本文的烷基含有1個(gè)至約12個(gè)碳原子。術(shù)語(yǔ)"低級(jí)烷 基"意指1個(gè)至6個(gè)碳原子的烷基，并且特定術(shù)語(yǔ)"環(huán)烷基"意指通常具有4個(gè)至8個(gè)、優(yōu)選 5個(gè)至7個(gè)碳原子的環(huán)狀的烷基。術(shù)語(yǔ)"取代的烷基"指的是被一個(gè)或更多個(gè)取代基基團(tuán)取 代的烷基，并且術(shù)語(yǔ)"含雜原子的烷基"和"雜烷基"指的是其中至少一個(gè)碳原子被雜原子代 替的烷基。如果沒(méi)有另外指明，那么術(shù)語(yǔ)"烷基"和"低級(jí)烷基"分別包括直鏈的、支鏈的、 環(huán)狀的、未取代的、取代的和/或含雜原子的烷基和低級(jí)烷基。
[0040] 如