專利名稱：炔烴與有機(jī)疊氮化物的釕催化環(huán)加成反應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備l,2,3-三唑的合成方法。更具體地講，本發(fā)明涉 及釕用于催化炔經(jīng)和有機(jī)疊氮化物的環(huán)加成反應(yīng)，以合成l,5-二取代 的l,2,3-三唑和l,4,5-三取代的l,2,3-三唑的用途。
背景
有機(jī)疊氮化物和炔烴的Huisgen氏偶極環(huán)加成反應(yīng)是合成l,2,3-三 哇的最直接的路線(Huisgen, R.在7'3-D—/ar Qyc/ocr必"/o" C/je附/對o^ Padwa,A.編輯；Wiley:紐約，1984年)。然而，由于高活化能(約24-26 kcal/mo1)，即使在提高溫度和延長加熱(80-120。C加熱12-24小時)時， 這些環(huán)加成反應(yīng)非常緩慢，形成區(qū)域異構(gòu)體的混合物。發(fā)現(xiàn)Cu(I)在 溫和的條件下有效地和區(qū)域有擇性地催化末端炔烴和疊氮化物的環(huán) 加成，提供l,4-二取代的l,2,3-三唑，是受歡迎的進(jìn)步(Rostovtsev, V. V. 等。/4"gew. C72ew. /"t 2002, 41, 2596; Tornoe, C. W.等。丄Og. CAem. 2002,67,3057)。 Cu(I)催化的疊氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)(CuAAC)，也 許是迄今為止最有效的click反應(yīng)(Kolb， H. C; Sharpless, K. B. Z>wg D&cowo;r(^qy,2003, 8, 1128)，已經(jīng)迅速發(fā)現(xiàn)在化學(xué)、生物學(xué)和材料 科學(xué)中的許多應(yīng)用(Horae， W. S.;等.J.爿w. CAem. 2004， 126, 15366; Manetsch, R.;等。丄爿m. C/ 綴2004， 126, 12809; Link, A. J.;等。J. 爿w. C73e肌Soc. 2004， 126, 10598; Zhou, Z.; Fahrni， C. J.丄爿m. C72em. Soc. 2004, 126, 8862; Lewis, W. G.;等。J.爿w. O ew. Soc. 2004, 126, 9152; Wu, P.; Feldman, A. K.;等。C/2e肌五d 2004, 43, 3928; Meng, J. C;等。C/zem. /W. ￡d 2004, 43, 1255; Opsteen, J. A.; vanHest, J. C. M. C/2e/72. Comww". 2005, 57; Pimna, S.;等。C/2ew. /"f. M 2005, 44, 2215)。
CuAAC不提供1,4-二取代的1,2,3-三唑的值得稱贊的區(qū)域異構(gòu)體 的選擇性方法。雖然可由乙炔基溴化鎂與有機(jī)疊氮化物的反應(yīng)來合成 1，5-二取代的三唑和l,4,5-三取代的三唑(Krasinski， A.; Fokin, V. V.; Sharpless, K. B. Org. Le". 2004, 6, 1237)，但該方法缺乏CuAAC方法的 范圍和便利。所需要的是通過有機(jī)疊氮化物與炔烴的釕催化的"結(jié)合 (ftision)"來合成l，5-二取代的三唑和l,4,5-三取代的三唑的方法。
已知由釕絡(luò)合物介導(dǎo)的炔烴的催化轉(zhuǎn)化，已經(jīng)提供了乙炔化釕 (11)、乙烯叉和釕金屬環(huán)絡(luò)合物的中間體的證據(jù)(Naota, T.;等。C/zem. 尺ev. 1998, 98， 2599; Bruneau, C; Dixneuf, P. H. Acc. CZ ew.尺仏1999, 32, 311;Trost,B.M.;等。CAem.仏v. 2001, 101， 2067)。所需要的是在疊 氮化物-炔烴環(huán)加成反應(yīng)中可利用的釕絡(luò)合物。
概述
本文公開了使用釕，由有機(jī)疊氮化物和炔烴，區(qū)域選擇性地合成 1,5-二取代的1,2,3-三唑和1,4,5-三取代的1,2,3-三唑的便利催化方法。 催化方法不限于末端炔烴。這些轉(zhuǎn)化和Cu-AAC允許1,2,3-三唑、雜 環(huán)化合物的區(qū)域異構(gòu)體的選擇性制備，這些轉(zhuǎn)化目前已變成在有機(jī)合 成、藥物化學(xué)和材料科學(xué)中建立可靠和穩(wěn)定關(guān)系的流行方法。
本發(fā)明的一方面涉及形成l,5-二取代的1,2,3-三唑或1,4，5-三取代 的l,2,3-三唑的方法。在該方法的第一步中，在溶劑中將具有乙炔基的 第一化合物與具有疊氮基的第二化合物混合，以形成反應(yīng)混合物。在 笫一步的優(yōu)選模式中，將第一化合物和第二化合物按等當(dāng)量混合。在 第 一 步的另 一優(yōu)選模式中，將稍微過量的第 一化合物與第二化合物混 合。在第一步的另一優(yōu)選模式中，第一化合物和第二化合物的濃度在 0.01至1M之間。在第一步的另一優(yōu)選模式中，第一化合物和第二化合 物的濃度在0.07至0.15M之間。在第一步的另 一優(yōu)選沖莫式中，溶劑選自苯、曱苯、四氫呋喃和二嗯烷。然后，在該方法的第二步中，第一步
的反應(yīng)混合物與足以催化l,5-二取代的l,2,3-三唑或l,4,5-三取代的 1,2,3-三唑形成的量的釕催化劑接觸。在優(yōu)選的模式中，釕催化劑包括 一種或多種配體。優(yōu)選的釕催化劑選自Cp*RuCl(PPh3)2、 [Cp*RuCl2]2、 Cp*RuCl(NBD^。Cp*RuCl(COD)。五甲基環(huán)戊二烯基陰離子為優(yōu)選的 配體。在第二步的另一優(yōu)選模式中，釕催化劑的最低濃度在l-5。/。mo1 之間。在第二步的另一優(yōu)選模式中，將反應(yīng)混合物攪拌足以使疊氮化 合物完全反應(yīng)的時間。在第二步的另一優(yōu)選^t式中，反應(yīng)的溫度在室 溫與回流溫度之間。在第二步的另一優(yōu)選模式中，將反應(yīng)混合物攪拌 并用足以引起溶液回流的外部加熱。任選該方法也可包括第三步，其 中從反應(yīng)混合物中分離在第二步中形成的l ,5-二取代的1,2,3-三唑或 1,4,5-三取代的1，2,3-三唑。
本發(fā)明的另一方面涉及由以下結(jié)構(gòu)代表的化學(xué)絡(luò)合物
在式I中，R!選自以下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、 炔丙基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳 基甲硅烷基、三烷基甲錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R2選自以 下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、環(huán)烷基、三烷基曱硅烷 基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳基曱硅烷基、三烷基甲錫烷基、 三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R3選自以下基團(tuán)氫、烷基、烯基、芳基、 雜芳基、芐基、炔丙基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基甲硅 烷基、二烷基芳基甲硅烷基、三烷基曱錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán) 烯基；X選自以下基團(tuán)鹵離子、烷基磺酸根、芳基磺酸根和氰化物。在式I的優(yōu)選實(shí)施方案中，X為氯離子。在式I的另一優(yōu)選實(shí)施方案中， R3是氫。
本發(fā)明的另 一方面涉及由以下結(jié)構(gòu)代表的化學(xué)絡(luò)合物<formula>formula see original document page 8</formula>
在式II中，R,選自以下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、千基、 炔丙基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳 基曱硅烷基、三烷基曱錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R2選自以 下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、環(huán)烷基、三烷基曱硅烷 基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳基甲硅烷基、三烷基曱錫烷基、 三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基;R3選自以下基團(tuán)氫、垸基、烯基、芳基、 雜芳基、芐基、炔丙基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基甲硅 烷基、二烷基芳基甲硅烷基、三烷基曱錫烷基、三芳基曱硅烷基和環(huán) 烯基；X選自以下基團(tuán)卣離子、烷基磺酸根、芳基磺酸根和氰化物。 在式II的優(yōu)選實(shí)施方案中，X為氯離子。在式II的另一優(yōu)選實(shí)施方案中，
R3是氫。
附圖
簡述
圖l闡明千基疊氮化物和苯乙炔的釕催化的環(huán)加成，以及從不同 的催化劑獲得的區(qū)域異構(gòu)體的比率。
圖2闡明顯示各種疊氮化物與炔烴反應(yīng)的范圍的表格。
圖3闡明在這些條件下，與內(nèi)部乙炔反應(yīng)可以生成l,4,5-三取代的 1,2,3-三唑。
圖4闡明在催化循環(huán)中的中間體。
(式II)圖5闡明由疊氮化物/炔烴環(huán)加成來制備l,2,3-三唑的l,4-區(qū)域異構(gòu) 體和相應(yīng)的1,5-區(qū)域異構(gòu)體所必需的反應(yīng)。
詳述
本文表征在存在各種釕絡(luò)合物時，千基疊氮化物與苯乙炔的反 應(yīng)。在這些篩選中，在存在5%摩爾的釕絡(luò)合物時，將在苯中的千基疊 氮化物和苯乙炔(分別為l: 1.5當(dāng)量)的混合物在80。C加熱4小時。由"H NMR分析所產(chǎn)生的反應(yīng)混合物。如在圖l中所顯示，釕(II)絡(luò)合物確實(shí) 催化了 1,2,3-三唑的形成，所觀察的催化活性和區(qū)域選擇性為釕催化中 心周圍的配體環(huán)境的敏感功能。
因此，在存在乙酸根合絡(luò)合物Ru(OAc)2(PPh3)2時，完全消耗疊氮 化物，形成l,4-二取代的三唑產(chǎn)物lb和少量的苯乙炔的二聚體和低聚 物。
絡(luò)合物如RuCl2(PPh3)3和RuHCl(CO)(PPh3)3是相當(dāng)無效的在它們 存在時，少于20%的芐基疊氮化物與苯乙炔反應(yīng)，生成l,4-二取代的三 峻lb。
相反，在約5.8: l的比率下，CpRuCl(PPh3)2催化劑導(dǎo)致50。/。的反應(yīng) 物轉(zhuǎn)化成l,5-和l,4-二取代的三唑la和lb的混合物。然后，4義僅轉(zhuǎn)化成 五甲基類似物Cp*RuCl(PPh3)2,實(shí)現(xiàn)了僅有1,5-區(qū)域異構(gòu)體1 a的形成， 并且完全轉(zhuǎn)化。與其它的[CptRu]絡(luò)合物如[Cp*RuCl2]2 、 Cp*RuCl(NBD) 和Cp*RuCl(COD)反應(yīng)產(chǎn)生與Cp*RuCl(PPh3)2反應(yīng)相似的結(jié)果。該 [CpfRuCl卜基的區(qū)域控制是有用的，因?yàn)闆]有公布從末端炔烴和疊氮 化物催化合成l,5-二取代的三唑的報(bào)告(Mocharla, V. P.;等。 C7zem. /"f. 2005, 44, 116; Dondoni, A.;等。2004, 6， 2929; Wroblewski, A. E.; Glowacka, I. E.. 7Wra/^ro" A，艦^y, 2004, 15, 1457; Liu, J.;等。J. Org. C/2綴2004, 69, 6273)。
為了評價(jià)關(guān)于炔烴組分的該新4了催化過程的范圍，進(jìn)行節(jié)基疊氮 化物與幾種末端炔烴的反應(yīng)。同樣，研究代表性的疊氮化物與苯乙炔的反應(yīng)性。典型地，用l。/omol的Cp+RuCl(PPh3)2催化劑，按0.07-0.15M 組分的濃度，在回流的苯中進(jìn)行此反應(yīng)。通過最終的反應(yīng)混合物的^ NMR分析，證實(shí)了在反應(yīng)結(jié)束時千基疊氮化物的完全消耗。通過圖2 提供的實(shí)例可容易地理解該結(jié)果。因此，芳族和脂族炔烴與千基疊氮 化物反應(yīng)都生成相應(yīng)的l，5-二取代的l,2,3-三唑。具有羥基和醛官能團(tuán) 的炔烴(條目5、 6和7)也容易參與反應(yīng)。類似地，炔烴周圍的空間環(huán)境 至少在本文情況所表現(xiàn)的程度上的變化，對該方法的區(qū)域選擇性沒有 影響。
相反，疊氮化物組分的性質(zhì)似乎在區(qū)域選擇性和催化效率方面對 反應(yīng)的結(jié)果有相當(dāng)大的影響。雖然從初始的脂族疊氮化物如苯乙基疊 氮化物(條目8)和co-疊氮基丁醇(條目9)以極好的產(chǎn)率得到了 1,5-三唑產(chǎn) 物，但是叔疊氮化物如叔丁基和l-金剛烷基疊氮化物(條目10)在6小時 之后僅以適度的產(chǎn)率生成三唑。然而，更高的催化劑載量(5% mol)和 延長的反應(yīng)時間導(dǎo)致提高的產(chǎn)率。最終顯示總體上芳基疊氮化物(條目 ll)的反應(yīng)是較差的。低轉(zhuǎn)化率和大量副產(chǎn)物的形成妨礙反應(yīng)，特別是 當(dāng)嘗試更多的強(qiáng)制性條件時。
溶劑、溫度和反應(yīng)物濃度的影響的簡要測試顯示苯、甲苯、四 氬吹喃和二嗯烷表現(xiàn)得同樣好。質(zhì)子溶劑對產(chǎn)率和區(qū)域選擇性有有害
的影響。因此，芐基疊氮化物與苯乙炔在回流的異丙醇中的反應(yīng)顯著 地減慢(5小時、2% mol的Cp氺RuCl(PPh3)2、 70%轉(zhuǎn)化率)，形成區(qū)域異 構(gòu)體產(chǎn)物la和lb(7: l)的混合物。在大多數(shù)情況下，疊氮化物和炔烴的 濃度可從0.01-1M變化，對轉(zhuǎn)化率和區(qū)域選擇性無明顯的影響。同樣 地，反應(yīng)可在室溫至80。C的范圍內(nèi)進(jìn)行。例如當(dāng)存在5% mol Cp*RuCl(PPh3)2下，在室溫下讓千基疊氮化物在苯中與稍微過量的 Ph2C(OH)C三CH或PhC三CH反應(yīng)24小時時，千基疊氮化物幾乎被定量轉(zhuǎn) 4匕成相應(yīng)的三哇。
新三唑的結(jié)構(gòu)與它們的111、 13C NMR和MS數(shù)據(jù)完全一致(詳細(xì)見 支持信息)。此外，通過X射線衍射研究也已證實(shí)了la、 6a和7a的固態(tài)結(jié)構(gòu)。
因?yàn)樵贑uAAC中，Cu (I)乙炔化物似乎是真正的中間體(Himo， F. 等.J.爿w. C/ em. 2005, 127, 210; Rodionov, V. O.等.C/ e附.
2005, 44, 2210)，所以該轉(zhuǎn)化限于末端炔烴。幸運(yùn)的是相反， Cp*Ru系統(tǒng)也對內(nèi)部炔經(jīng)有活性。例如當(dāng)存在約1% mol的 Cp*RuCl(PPh3)2，將二苯基乙炔和千基疊氮化物(l: 1.1當(dāng)量，0.15 M) 的混合物在苯中回流2小時時，千基疊氮化物完全轉(zhuǎn)化為三唑12(圖3)。 未催化的反應(yīng)非常緩慢，甚至在回流24小時后，僅檢測到痕量的三唑。
由于末端炔烴和內(nèi)部炔烴均參與催化，因此不可能涉及乙炔化釕 (甚至不可能為后者)。當(dāng)然，眾所周知炔烴的環(huán)化三聚反應(yīng)，對于 Cp*RuCl(COD)的特定情況，已證明通過環(huán)戊二烯釕 (ruthenacyclopentadienes)進(jìn)行(Kirchner, K.等?！?.爿w. C7ze/w. 2003, 125, 11721; Yamamoto, Y.等。J.」肌Soc. 2003， 125， 12413)。因 此，本文公開新發(fā)現(xiàn)的釕催化的三唑成環(huán)反應(yīng)表示從通常的炔烴低 聚反應(yīng)順序簡單和早期的分出(shunt off)。即炔烴和疊氮化物在釕作用 下的氧化偶合反用最初生成6元釕環(huán)(ruthenacycle)(圖4; A可能多于B), 然后經(jīng)過還原消除釋》t芳族三唑產(chǎn)物。
實(shí)驗(yàn)方法
除非另有說明，所有的操作均使用標(biāo)準(zhǔn)的Schlenk技術(shù)在氮?dú)夥障?完成。！H和"CNMR化學(xué)位移與TMS有關(guān)。用Finnigan TSQ 7000分光 光度計(jì)收集質(zhì)譜。
Cp^RuCl(PPh3)2催化的環(huán)加成的通用方法。
將疊氮化物、炔烴和0卩*111^1( 113)2的混合物在有機(jī)溶劑(20ml) 中攪拌給定的時間(在回流溫度或室溫下)。用)H NMR或GC監(jiān)測反應(yīng) 的進(jìn)展。在大多數(shù)的反應(yīng)中，在反應(yīng)結(jié)束時，千基疊氮化物被完全消 耗。在真空下除去溶劑，用硅膠色譜法純化產(chǎn)物。首先用己烷，然后用l/l己烷/乙醚洗脫未反應(yīng)的苯乙炔和痕量的副產(chǎn)物。然后通過用乙
醚或氯仿洗脫，得到純的l,5-二取代的三唑或l,4,5-三取代的l,2,3-三唑產(chǎn)物。
l－千基-5-苯基-lH-l,2，3-三唑(la)。
卡基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、苯乙炔(0.500mL, 4.55 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (25mg, 0.031 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫度80°C，反 應(yīng)時間2小時；產(chǎn)率0.56g(80%)。
芐基疊氮化物(0.200g, 1.50 mmol)、苯乙炔(0.300mL, 2.73 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (25mg, 0.031 mmol)。溶劑四氫呋喃；反應(yīng)溫度65°C; 反應(yīng)時間3小時；產(chǎn)率0.26g(740/0)。
千基疊氮化物(0.100g, 0.751 mmol)、苯乙炔(0.150mL, 1.37 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (30 mg， 0.038 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫度室 溫；反應(yīng)時間24小時；產(chǎn)率0.13g(75%)。 EI-MS: m/z236 [M+l]。
l-節(jié)基-5-(2-萘基)-lH-l，2，3-三唑(2a)。
千基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、 2-乙炔基萘(0.503g, 3.31 mmol)、Cp*RuCl(PPh3)2 (25mg, 0.031 mmol)。溶劑:苯；反應(yīng)溫度80°C; 反應(yīng)時間4小時；產(chǎn)率0.80g(93%)。 EI-MS: m/z 285 [!Vf]。
l誦爺基-5-丁基-lH-l，2，3-三唑(3a)。
千基疊氮化物(0.340g, 2.55 mmol)、 l-己炔(0.580ml, 5.05 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (50 mg, 0.063 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫度80°C;反 應(yīng)時間3小時；產(chǎn)率0.45g(82%)。 EI-MS: m/z216[M+l]。
l-千基-5-(叔丁基)-lH-l，2，3-三唑(4a)。
芐基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、 3,3-二甲基-l-丁炔(0.556ml, 4.51 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2(50mg, 0.063 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫 度80°C;反應(yīng)時間4小時;產(chǎn)率0.54g (83%)。 EI-MS: m/z 216[M十l]。
4-(l-千基-lH-l，2，3-三唑-5-基)苯甲醛(5a)。
千基疊氮化物(0.200g, 1.50mmo1)、 4-乙炔基苯曱醛(0.200 g, 1.54 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (25 mg， 0.031 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫度 80°C;反應(yīng)時間2小時；產(chǎn)率0.32g (81%)。 EI-MS: m/z264 [M+l]。
2-(l-芐基-lH-l，2，3-三唑-5-基)丙-2-醇(6a)。
芐基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、 2-甲基-3-丁炔-2-醇(0.290ml， 3.00mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (25 mg, 0.031 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫 度80°C;反應(yīng)時間2.5小時；產(chǎn)率0.63 g (96%)。 EI-MS: m/z 218 [M+l]。
(l曙爺基-lH-l，2，3-三唑-5-基)二苯基甲醇(7a)。
千基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、 1，l-二苯基-2-丙炔-l-醇(0.688g, 3.31mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (25 mg, 0.031 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫 度80。C;反應(yīng)時間4小時；產(chǎn)率0.89g (87%)。
千基疊氮化物(0.200g, 1.50mmo1)、 1,1-二苯基-2-丙炔-1-醇(0,344 g, 1.65mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (60 mg, 0.75 mmol)。溶劑苯；反應(yīng) 溫度室溫；反應(yīng)時間24小時；產(chǎn)率0.43g (83%)。
千基疊氮化物(0.200g, 1.50 mmol)、 1,l-二苯基-2-丙炔-l-醇(0.344g， 1.65mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (12mg, 0.015 mmol)。溶劑苯；反應(yīng)溫 度80。C;反應(yīng)時間4小時；產(chǎn)率0.39g (75%)。所述反應(yīng)在空氣中進(jìn) 行。EI-MS: m/z342 [M+l]。
1-苯乙基-5-苯基-lH-l，2，3-三唑(8a)。
苯乙基疊氮化物(148 mg, 1 mmol)、苯乙炔(113 mg, 1.1 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (8 mg, 0.01 mmol， 1 % mol)。溶劑四氫呋喃，10 ml, 60°C， 2小時。得到灰白色產(chǎn)物，產(chǎn)率為89%(221 mg)。 ESI-MS: m/z250, [M+H]。
3-(5-苯基-lH-l，2，3-三唑-l-基)丙-l-醇(9a)。
3-疊氮基丙醇(101 mg, 1 mmol)、苯乙炔(113 mg, 1.1 mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (8mg, 0.01 mmol, 1% mol)。溶劑四氫呋喃，10 ml， 60°C， 2小時。得到白色微晶產(chǎn)物，產(chǎn)率為82。/。(167mg)。 ESI-MS: m/z 204, [M+H〗。
l-金剛烷基-5-苯基-lH-l，2，3-三唑(10a)。
l國疊氮基金剛烷(177mg, 1 mmol)、苯乙炔(113 mg, U mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2 (8 mg， 0.01 mmol, 1% mol)。溶劑:四氫呋喃，10 ml, 60°C， 12小時。得到灰白色粉末產(chǎn)物，產(chǎn)率為52。/。(145mg)。 ESI-MS: m/z280, [M+H]。
1 -甲苯基隱5-苯基-111-1,2，3-三唑(11 a)。
4國甲苯基疊氮化物(133mg, 1讓ol)、苯乙炔(113mg, U mmol)、 Cp*RuCl(PPh3)2(16mg, 0.02mmol, 2%mol)。溶劑四氫呋喃，10ml， 60°C， 6小時。得到淡黃色產(chǎn)物，產(chǎn)率為5P/。(120mg)。 ESI-MS: m/z 236, [M+H]。
l-千基-4，5-二苯基-lH-l，2，3-三唑(12)。
芐基疊氮化物(0.400g, 3.00 mmol)、 二苯基乙炔(0.588g, 3.30 mmol)、Cp*RuCl(PPh3)2 (25 mg, 0.031 mmol)。溶劑苯;反應(yīng)溫度80°C; 反應(yīng)時間2小時；產(chǎn)率0.75g(80%)。 EI-MS: m/z312[M+l]。
Ru(OAc)2(PPh3)2催化的反應(yīng)。
將疊氮化物、苯乙炔和Ru(OAc)2(PPh3)2的混合物在20mL苯中回 流4小時。用TH NMR監(jiān)測反應(yīng)的進(jìn)展。如NMR所證實(shí)，在反應(yīng)結(jié)束時， 疊氮化物被完全消耗。減壓除去溶劑，用硅膠柱層析純化產(chǎn)物。首先用己烷和2/l己烷/乙醚洗脫出未反應(yīng)的苯乙炔和副產(chǎn)物。然后通過用 1/1己烷/乙醚洗脫，得到純的1,4-取代的三唑。
CpRll(PPll3)2CI催化的反應(yīng)。
將卡基疊氮化物(0.200g， 1.50 mmol)、苯乙炔(0.250mL, 2.25 mmol) 和CpRu(PPh3)2Cl (54.54 mg, 0.0751 mmol)的混合物在20mL苯中回流8 小時。用HNMR監(jiān)測反應(yīng)的進(jìn)展。如NMR所證實(shí)，在反應(yīng)結(jié)束時， 疊氮化物被完全消耗。在真空下除去溶劑，用硅膠柱層析純化產(chǎn)物。 首先用己烷和2/l己烷/乙醚洗脫未反應(yīng)的苯乙炔和副產(chǎn)物。然后通過 用l/l己烷/乙醚洗脫，得到l: 5.8混合的1,4-/1,5-二取代的三唑。
附圖詳述
圖l顯示節(jié)基疊氮化物和苯乙炔的釕催化的環(huán)加成以及從不同催 化劑得到的區(qū)域異構(gòu)體的比率。在下列條件下篩選催化劑5。/。mol釕 絡(luò)合物，千基疊氮化物(1.0當(dāng)量)，苯乙炔(1.5當(dāng)量)，苯，回流4小時。 觀測到的催化活性和區(qū)域選擇性是釕中心周圍的配體環(huán)境的敏感功 能。因此，存在乙酸根合絡(luò)合物Ru(OAc)2(PPli3)2時，疊氮化物^f皮完全 消耗，形成1,4-二取代的三唑產(chǎn)物1 b和少量的苯乙炔的二聚體和低聚 物。絡(luò)合物如RuCl2(PPh3)3和RuHCl(CO)(PPh3)3是相當(dāng)無效的在它們 存在時，少于20%的芐基疊氮化物與苯乙炔反應(yīng)，生成l,4-二取代的三 唑lb。相反，CpRuCl(PPh3)2催化劑導(dǎo)致50。/。的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成比率為約 5.8: l的l,5-和l,4-二取代的三唑la和lb混合物。然后，簡單地轉(zhuǎn)化成五 甲基類似物Cp4RuCl(PPh3)2，實(shí)現(xiàn)了只有l(wèi),5-區(qū)域異構(gòu)體la的形成，并 且完全轉(zhuǎn)化。與其它的[CpfRu]絡(luò)合物如[CpfRuCl2]2、 Cp*RuCl(NBD) 和。卩*111^1((:00)反應(yīng)產(chǎn)生與Cp承RuCl(PPh3)2反應(yīng)相似的結(jié)果。
圖2為表格，顯示各種疊氮化物和炔烴反應(yīng)的范圍。按l-3毫摩爾 規(guī)模，在80。C下，與1-2.5% mol的Cp氺RuCl(PPh3)2在苯溶劑中進(jìn)行反應(yīng)， 除非表格中另有說明。在回流的苯中，組分的濃度在0.07-0.15M之間。芳族和脂族炔烴與千基疊氮化物底物很好地反應(yīng)，產(chǎn)率在81-94%的范 圍內(nèi)。炔烴中存在的羥基和醛基不影響反應(yīng)。疊氮化物中的基團(tuán)對反 應(yīng)的效率有強(qiáng)烈的影響。由長反應(yīng)時間和低產(chǎn)率可見，叔疊氮化物、 金剛烷基疊氮化物僅緩慢地與苯乙炔反應(yīng)。芳基疊氮化物僅產(chǎn)生差的 產(chǎn)率。與芳基疊氮化物反應(yīng)顯示低轉(zhuǎn)化率和大量副產(chǎn)物的形成，特別 是當(dāng)嘗試更多的強(qiáng)制條件時。
圖3顯示使用這些條件與內(nèi)部乙炔反應(yīng)是可能的。在1% mol的 Cp承RuCl(PPh3)2存在下，使二苯基乙炔和千基疊氮化物的混合物(l: 1.1 當(dāng)量，0.15M)在苯中回流2小時，千基疊氮化物^f皮完全轉(zhuǎn)化成三唑12。
圖4顯示在催化循環(huán)中提出的中間體。已知釕-催化的炔烴環(huán)化三 聚反應(yīng)，對于0口*1111(:1((:00)的特殊情況，已顯示通過環(huán)戊二烯釕進(jìn) 行(Kirchner, K.;等。J. C/2em. Soc. 2003, 125, 11721; Yamamoto, Y.; 等。丄C/iem. 2003, 125, 12413)。因此，新發(fā)現(xiàn)的釕催化的三 唑成環(huán)反應(yīng)表示從通常的炔烴低聚反應(yīng)順序簡單和早期的分出。即炔 烴和疊氮化物在釕作用下的氧化偶合反應(yīng)可能最初生成6元釕環(huán)(A可 能多于B)，然后經(jīng)過還原消除釋放芳族三唑產(chǎn)物。
圖5顯示由疊氮化物/炔烴的環(huán)加成，來制備l,2,3-三唑的l,4-區(qū)域 異構(gòu)體和相應(yīng)的l,5-區(qū)域異構(gòu)體所需的反應(yīng)。銅催化的反應(yīng)通過乙炔 化銅中間體得到l,4-區(qū)域異構(gòu)體，釕催化的變型通過可能具有與炔烴 的環(huán)化三聚類似的機(jī)制，得到相應(yīng)的l，5-區(qū)域異構(gòu)體。兩種反應(yīng)用多 種底物進(jìn)行，產(chǎn)率極好。
權(quán)利要求
1.一種形成1，5-二取代的1，2，3-三唑或1，4，5-三取代的1，2，3-三唑的方法，所述方法包括以下步驟步驟A將具有乙炔基的第一化合物與具有疊氮基的第二化合物在溶劑中混合，形成反應(yīng)混合物；然后步驟B使所述步驟A的反應(yīng)混合物與一定量的釕催化劑接觸，該量足以催化1，5-二取代的1，2，3-三唑或1，4，5-三取代的1，2，3-三唑的形成；條件如下如果第一化合物為末端乙炔，則產(chǎn)物將為1，5-二取代的1，2，3-三唑；和如果第一化合物為內(nèi)部乙炔，則產(chǎn)物將為1，4，5-三取代的1，2，3-三唑。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述步驟A中按等當(dāng)量將第一化 合物與第二化合物混合。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述步驟A中將稍微過量的第一 化合物與第二化合物混合。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述步驟B中將反應(yīng)混合物攪拌 足以使疊氮化物化合物完全反應(yīng)的時間。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中在所述步驟B中將反應(yīng)混合物攪拌， 并采用足以引起溶液回流的外部加熱。
6. 權(quán)利要求1的方法，所述方法在所述步驟B后還包括以下步驟步驟C:從反應(yīng)混合物中分離在所述步驟B中形成的1，5-二取代 的1,2,3-三哇或1，4,5-三取代的1,2,3-三唑。
7. 權(quán)利要求l的方法，其中所述釕催化劑包括一種或多種配體。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中在所述釕催化劑上的配體之一為五甲基環(huán)戊二烯基陰離子。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中所述釕催化劑選自Cp*RuCl(PPh3)2、 [Cp*RuCl2]2、 Cp承RuCl(NBD)和Cp*RuCl(COD)。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中所述第一化合物和第二化合物的濃 度為0.01-1 M。
11. 權(quán)利要求1的方法，其中所述第一化合物和第二化合物的濃 度為0.07-0.15 M。
12. 權(quán)利要求1的方法，其中所述釕催化劑的最小濃度為1-5%mol。
13. 權(quán)利要求1的方法，其中所述反應(yīng)的溫度為室溫至回流溫度。
14. 權(quán)利要求1的方法，其中所述溶劑選自苯、甲苯、四氫呋 喃和二嚼纟克。
15. —種化學(xué)絡(luò)合物，所述絡(luò)合物由以下結(jié)構(gòu)代表(式l)<formula>formula see original document page 3</formula>其中A選自以下基團(tuán)氫、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、炔丙 基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳基曱 硅烷基、三烷基曱錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R2選自以下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、千基、環(huán)烷基、 三烷基甲硅烷基、烷基二芳基甲硅烷基、二烷基芳基甲硅烷基、三烷 基曱錫烷基、三芳基曱硅烷基和環(huán)烯基；R3選自以下基團(tuán)氫、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、炔丙 基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基甲硅烷基、二烷基芳基甲 硅烷基、三烷基甲錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；和X選自以下基團(tuán)鹵離子、烷基磺酸根、芳基磺酸根和氰化物。
16. 權(quán)利要求15的化合物，其中X為氯離子。
17. 權(quán)利要求15的化合物，其中R3為氫。
18. —種化學(xué)絡(luò)合物，所述絡(luò)合物由以下結(jié)構(gòu)代表R!選自以下基團(tuán)氫、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、炔丙 基、環(huán)烷基、三烷基甲硅烷基、烷基二芳基曱硅烷基、二烷基芳基甲 硅烷基、三烷基甲錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R2選自以下基團(tuán)烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、環(huán)烷基、 三烷基甲硅烷基、烷基二芳基甲硅烷基、二烷基芳基甲硅烷基、三烷 基甲錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；R3選自以下基團(tuán)氫、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芐基、炔丙 基、環(huán)烷基、三烷基曱硅烷基、烷基二芳基甲硅烷基、二烷基芳基曱 硅烷基、三烷基曱錫烷基、三芳基甲硅烷基和環(huán)烯基；和X選自以下基團(tuán)面離子、烷基磺酸根、芳基磺酸根和氰化物。
19. 權(quán)利要求18的化合物，其中X為氯離子。
20. 權(quán)利要求18的化合物，其中R3為氫。(式II)其中:
全文摘要
使用催化劑釕，由有機(jī)疊氮化物和炔烴，區(qū)域選擇性地合成1，5-二取代的1，2，3-三唑和1，4，5-三取代的1，2，3-三唑的便利方法。
文檔編號B01J13/00GK101316640SQ200680044177
公開日2008年12月3日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者G·賈, K·B·沙普爾斯, V·富金 申請人:斯克里普斯研究學(xué)院