酸催化下兩分子偶氮萘關環制備二苯并吩嗪胺基甲酸酯

易俊丹

(西華師范大學化學化工學院，四川 南充 637000)

1 研究背景

吩嗪骨架是一種特殊的雜環支架，廣泛存在于各種天然產物和生物活性化合物中，在細菌生態適應性等多種生化變化中發揮重要作用，并表現出抗癌和抗瘧疾作用[1]。2012年，Xiang小組通過鄰碘苯胺合成了吩嗪，產率中等，且反應溫度較高[2]。2016年，Seth小組通過C-H活化形成C-N鍵合成了吩嗪，產率較高，但反應時間太長[3]。2018年，Rajesh小組在溫和條件下，在硅膠存在下，以中等的產率得到了目標產物吩嗪。但是，總是存在副產物[4]。同年，Yoshinori小組以較高產率合成了吩嗪，但是需要在惰性氛圍中[5]。

2 課題的提出

基于此，我們想發展一個全新的合成方法。我們設想偶氮萘在酸催化下能否發生兩分子關環反應得到吩嗪骨架。

3 實驗部分

3.1 實驗試劑和儀器

實驗試劑均在安耐吉、麥克林、阿達馬斯等公司購買。主要實驗儀器有BSA224S電子天平、R205旋轉蒸發儀、Bruker-X射線單晶衍射儀。

3.2 反應過程

取一只干燥的反應試管，向其中加入偶氮萘1a （0.1mmol），（PhO）2PO2H（1eq），CH3CN（1mL），在25℃反應48 h，經柱層析得到目標產物2a。我們對產物2a用擴散法進行單晶培養，用Bruker-X單晶衍射儀確定了單晶2a的絕對構型。

4 實驗數據分析

4.1 反應條件優化

我們首先對催化劑進行了考察。以（PhO）2PO2H（1eq） 和 PhSO3H（1eq） 為 催 化 劑 ，CH3CN（1mL） 為溶劑，在25℃下反應48 h。考察結果顯示：當催化劑為（PhO）2PO2H時，達到了48%yield，產率相對較高（表1，Entry1）。因此我們選擇（PhO）2PO2H為最優催化劑。我們又對催化劑的量進行了考察。以（PhO）2PO2H（1eq、1.2 eq） 為催化劑，CH3CN （1mL） 為溶劑，在25℃下反應48h。考察結果顯示：當（PhO）2PO2H用量為1.2eq時，達到50%yield，反應時間縮短為24 h（表 1，Entry3）。因此我們選擇（PhO）2PO2H最佳用量為1.2 eq。

在考察完催化劑以后，我們對氧化劑進行了考察。以 （PhO）2PO2H （1.2eq） 為催化劑， DQ（1eq） 為氧化劑，CH3CN（1mL） 為溶劑，在25℃下反應24 h。考察結果顯示：當DQ作氧化劑時，產率升高，達到60%yield（表1，Entry 4）。因此我們選擇DQ為最佳氧化劑。又對氧化劑的量進行了考察。我們以（PhO）2PO2H（1.2eq） 為催化劑，以DQ（1eq、1.2eq） 為氧化劑，CH3CN（1mL）為溶劑，在25℃下反應24 h。考察結果顯示：當DQ用量為1.2 eq時，達到66%yield（表1，Entry 5）。因此，我們選DQ最佳用量為1.2 eq。

接著，我們對溶劑進行考察。以（PhO）2PO2H（1.2 eq） 為催化劑，DQ（1.2 eq） 為氧化劑，溶劑用量為1mL，在25℃下反應24 h，考察了CH3CN和EA對反應的影響。考察結果顯示：當CH3CN做溶劑時，達到66%yield（表1，Entry 5）。因此，我們選CH3CN作為最佳溶劑。

最后，在確定了以上最優條件后，我們又對溫度進行了考察。以 （（PhO）2PO2H（1.2eq） 為催化劑，DQ（1.2eq） 為氧化劑，CH3CN（1mL） 為溶劑，反應溫度為（25、60）℃，反應24h。考察結果顯示：25℃時，產率相對較高，達到66%yield（表1，Entry 5）。因此，我們選25℃作為最佳反應溫度。

4.2 底物擴展

表1 反應條件優化*

我們以模板反應為對照，對偶氮萘1上的R1和R2基團進行考察，當R1為OBn，產率最高。R2無論是吸電基還是供電基對反應的影響都不大。見表2。

表2 底物的擴展*

5 結語

本文主要研究了酸催化下兩分子偶氮萘的關環反應，找到了最佳反應條件，并對底物進行了拓展，高效地合成了一系列二苯并吩嗪化合物。