鈀催化一鍋法合成2-碘聯芳烴的研究

馬姣麗，金 烈，程輝成

(廣東石油化工學院 化學工程學院，廣東 茂名 525000)

Suzuki-Miyaura 偶聯反應是合成聯芳烴化合物的重要方法之一，在天然產物合成、藥物中間體化學及液晶材料等領域中發揮著重要作用[1-4]。鈀催化苯硼酸與鹵代芳烴的Suzuki偶聯反應是合成聯芳烴化合物的重要方法，一直是有機合成化學研究的熱點之一[5]。 鹵代芳烴是一種十分常見的偶聯組分，通過過渡金屬催化反應可以實現常見的C-C、C-N及C-O等化學鍵的轉化[6-10]。

2-碘代聯芳烴化合物是一種重要的有機合成中間體，可以發生反應轉化為環狀二芳基碘鹽、咔唑及聯亞苯芳烴等一系列有用的化合物，這些物質在化工、醫藥及材料等領域有廣泛的用途[11-13]。我們成功開發了鈀催化芳基硼酸與2-碘苯胺發生Suzuki偶聯反應，生成的2-氨基聯苯不用分離直接發生重氮化反應轉化為2-碘聯芳烴化合物。該方法無需磷配體的參與，催化劑的用量低至0.2%，合成產率進一步提高，操作更加簡單易行。

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

熔點采用RD-II型顯微熔點儀測定；核磁共振譜用Agilent400-MR型核磁共振儀(美國Agilent公司)測定，氘代氯仿作溶劑，TMS作內標；質譜用Agilent1100型氣質聯用儀(美國Agilent 公司) (GC/MSD VL ESI)測定；紫外-可見吸收光譜用WFH-204B型手提式紫外分析儀測定；TLC用板為GF254(青島海洋化工有限公司)高效薄層層析硅膠板。催化劑醋酸鈀購買于J & K Scientific Ltd，實驗所用其他試劑均購買于普通試劑公司。

1.2 合成步驟

圖1 2-碘聯芳烴的合成路線

Fig.1 Synthesis route of 2-iodine biaryl compounds

在250 mL三口瓶中加入2-碘苯胺攪拌溶液(10 mmol)、芳基硼酸(13 mmol)、碳酸鉀(25 mmol)和Pd(OAc)2(0.05 mmol, 0.5 mol %)，置換為氮氣，然后加入丙酮和水的混合溶劑50 mL(V∶V=1∶1)。在氬氣氛圍下回流反應，用TLC監測反應進程。反應完畢后，旋出溶劑進行回收。在上述粗產物2-氨基聯芳烴的三口瓶中，加入100 mL H2O的混合溶劑、5 mL濃鹽酸冷卻至0℃，緩慢滴加NaNO2(15 mmol)的水溶液20mL，冰水浴繼續攪拌反應，30min后緩慢滴加KI(15 mmol)的水溶劑10 mL，30min后滴加完畢，繼續反應60min，恢復室溫反應過夜。乙酸乙酯萃取(3×60 mL)，無水MgSO4干燥，蒸出溶劑，進行柱層析純化得目標產物2-碘聯芳烴，具體反應過程見圖1。

2 結果與討論

表1 2-碘聯芳烴的合成

鄰氨基碘苯可以與苯硼酸發生偶聯，通過重氮化反應得到2-碘聯芳烴化合物，產率為94% (Entry 1a)；當苯硼酸的4位連有甲基、甲氧基時，能得到較高的產率，分別為94%和81%(Entry 1b-1c)。但當苯硼酸的4位連有吸電子基團時，產率稍微下降，如氯、三氟甲基、乙酰基底物產率只有80%和62%(Entry 1d-1f)。但選用2-甲基苯硼酸作為底物時，產率只有71%(Entry 1g)，這可能與甲基的位阻效應有關。當3-甲基苯硼酸進行反應時，產率為89%(Entry 1h)；此外，3-甲基苯硼酸及二取代的苯硼酸底物均可以順利反應(Entry 1h-1i)；此外，我們也嘗試了4-甲基苯硼酸與取代的鄰氨基碘苯進行反應，也能得到不錯的產率(Entry 1j-1k)。從上述實驗結果可以看出，鄰氨基碘苯與一系列取代的苯硼酸可以發生偶聯，通過重氮化反應一鍋法制備2-碘聯芳烴化合物。

3 產品的表征

3.1 2-碘聯苯(1a)

無色油狀物，產率94%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.99 (dd, J = 7.9，1.0 Hz，1H)，7.49～7.39 (m，4H)，7.39～7.31 (m，3H)，7.06 (ddd，J = 7.9，7.4，1.8 Hz，1H)；13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 146.58，144.15，139.44，130.04，129.23，128.74，128.07，127.91，127.60，98.60；GC-MS：280。

3.2 2-碘-4'-甲基-1,1'-聯苯(1b)

白色固體，產率90%。1H NMR (400 MHz， CDCl3) δ 7.97 (d, J= 7.9 Hz，1H)，7.39 (dd，J= 7.5，0.9Hz，1H)，7.31 (dd，J= 7.6，1.6 Hz，1H)，7.26 (s，4H)，7.03 (td，J= 7.8，1.7 Hz，1H)，2.44 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.59，141.35，139.45，137.37，130.13，129.11，128.63，128.58，128.08，98.80，21.28；GC-MS：294。

3.3 2-碘-4'-甲氧基-1,1'-聯苯(1c)

白色固體，產率81%。熔點：48℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.95 (dd，J = 7.9，1.0 Hz，1H)，7.38 (td，J = 7.5，1.1 Hz，1H)，7.33～7.25 (m，3H)，7.01 (td，J = 7.8，1.8 Hz，1H)，6.98～6.94 (m，2H)，3.87 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 159.06，146.24，139.46，136.73，130.41，130.18，128.49，128.09，113.27，99.17，55.26. GC-MS：310。

3.4 2-碘-4'-氯-1,1'-聯苯(1d)

無色油狀物，產率84%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.96 (dd，J= 7.9，0.9 Hz，1H)，7.50～7.37 (m，3H)，7.37～7.25 (m，3H)，7.05 (td，J= 7.8，1.7 Hz，1H)；13C NMR (101MHz，CDCl3) δ 145.34，142.47，139.61，133.72，130.67，130.00，129.11，128.22，98.48，98.36；GC-MS：314。

3.5 2-碘-4'-三氟甲基-1,1'-聯苯(1e)

無色油狀物，產率80%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.98 (dd，J = 7.9，0.7 Hz，1H)，7.70 (d，J = 8.1 Hz，2H)，7.47 (d，J = 8.0 Hz，2H)，7.42 (td，J = 7.5，0.9 Hz，1H)，7.29 (dd，J = 7.6，1.6 Hz，1H)，7.08 (td，J = 7.7，1.6 Hz，1H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 147.48 (q，JC-F = 1.0 Hz)，145.18，139.67，129.90，129.76 (q，JC-F = 32.5 Hz)，129.70，129.39，128.27，124.97 (q，JC-F= 3.7 Hz)，124.16 (q，JC-F = 272.1 Hz)，97.80；GC-MS：294。

3.6 2-碘-4'-乙酰基-1,1'-聯苯(1f)

淺黃色油狀物，產率62%，熔點：103 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 8.03 (d，J = 8.4 Hz，2H)，7.97 (dd，J = 8.0，0.9 Hz，1H)，7.49～7.37 (m，3H)，7.29 (dd，J = 7.6，1.6 Hz，1H)，7.07 (td，J = 7.8，1.7 Hz，1H)，2.66 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 197.70，148.71，145.49，139.66，136.19，129.83，129.61，129.33，128.24，128.08，97.72，26.69；GC-MS：322。

3.7 2-碘-2'-甲基-1,1'-聯苯(1g)

白色固體，產率71%，熔點： 39 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.94 (dd，J= 8.0，1.0 Hz，1H)，7.40 (td，J= 7.5，1.2 Hz，1H)，7.32 (td，J= 7.4，1.4Hz，1H)，7.30～7.25(m，2H)，7.22 (dd，J= 7.6，1.7 Hz，1H)，7.10～7.02(m，2H)，2.08 (s，3H);13C NMR (75 MHz，CDCl3) δ 20.1，100.1，125.6，128.0，128.1，128.7，129.2，129.7，129.9，135.7，138.9，144.4，146.8；GC-MS：294。

3.8 2-碘-3'-甲基-1,1'-聯苯(1h)

淺黃色油狀物，產率89%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.99 (d，J = 7.9 Hz，1H)，7.41 (t，J = 7.4 Hz，1H)，7.36 (dd，J =11.6，6.9 Hz，2H)，7.25 (d，J = 7.4 Hz，1H)，7.20 (s，2H)，7.06 (td，J = 7.8，1.1 Hz，1H)，2.46 (s，3H);13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.71，144.10，139.41，137.52，130.01，129.91，128.64，128.30，128.02，127.77，126.32，98.62，21.46；GC-MS：294。

3.9 2-碘-3',4'-二甲基-1,1'-聯苯(1i)

淺黃色油狀物，產率 72%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.98 (d，J = 7.9 Hz，1H)，7.40 (t，J = 7.4 Hz，1H)，7.33 (d，J = 7.6 Hz，1H)，7.23 (d，J = 7.6 Hz，1H)，7.16～7.13 (m，2H)，7.04 (t，J = 7.6 Hz，1H)，2.36 (d，J = 2.1 Hz，6H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.56，141.68，139.34，136.00，135.86，130.33，130.05，129.10，128.43，127.97，126.58，98.77，19.78，19.56；GC-MS：308。

3.10 2-碘-4-氯4'-甲基-1,1'-聯苯(1j)

白色固體，產率73%，熔點: 59 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.96 (d，J = 1.6 Hz，1H)，7.41～7.32 (m，1H)，7.30～7.17 (m，5H)，2.44 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 145.12，140.19，138.64，137.73，133.34，130.50，129.00，128.74，128.25，98.67，21.28；GC-MS：328。

3.11 2-碘-4'，5-二甲基-1,1'-聯苯(1k)

白色固體，產率 83%，熔點73 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)δ 7.89 (d，J= 8.1 Hz，1H)，7.38～7.27 (m，4H)，7.21 (d，J= 1.8 Hz，1H)，6.92 (dd，J= 8.1，1.7 Hz，1H)，2.50 (s，3H)，2.40 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3)δ 146.31，141.36，139.18，138.06，137.25，131.10，129.59，129.08，128.59，94.62，21.28，20.87；GC-MS：308。

4 結論

我們通過鈀催化芳基硼酸底物與鄰碘苯胺進行偶聯反應，偶聯產物不用分離直接進行重氮化反應一鍋法實現一系列2-碘聯芳烴化合物的合成。該方法以水和丙酮為溶劑，催化劑的用量低至0.2%，綠色環保，操作簡單，這為我們進行2-碘聯芳烴化合物的后續轉化研究提供了堅實的物質基礎。

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