[发明专利]一种N-芳基-氮杂环类化合物的制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种Cu(II)盐催化剂用于C-N偶联反应制备N-芳基-氮杂环类化合物方法。

(二)背景技术

Ullmann偶联反应被发现至今已有100多年了，是有机合成反应中非常重要的一类反应，它可用于N-芳基咪唑、N-芳基吡咯，N-芳基吲哚，N-芳基咔唑等化合物的合成。C-N偶联反应已在生物化工，制药，材料等领域得到了广泛应用。在C-N偶联反应体系中常用的催化剂有贵金属和过渡金属，如钯，镍，铜，铟等。贵金属钯催化剂在C-N偶联反应中呈现良好的催化效果【Chem.Rev.1995，95：2457-2483】，由于贵金属钯的催化活性较大，要求C-N偶联反应在无水无氧的环境条件下进行以及贵金属钯催化剂的使用成本相对较高等原因，从而限制其在工业化上的应用。

相对于贵金属钯催化剂，金属铜催化剂的价格低廉，而且在空气中比较稳定。早期研究发现，不添加配体情况下，金属铜、金属铜盐为催化剂时催化效果不是很理想，反应温度要求很高。近几年，国内外对金属铜配合物催化的C-N偶联反应开展了大量研究，主要集中在一价铜盐(Cu(I))的配体的研究开发。配体的种类主要有：二氮类，氮氧类，二氧类等，而且大多数所用的配体都是二齿类配体。由于Cu(I)配合物在空气和水中更稳定，并可溶解于常用的有机溶剂(二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、DMF和DMSO等)中，因此配体存在对于提高Cu(I)的催化活性起了显著的作用【Chem.Rev.2008，108：3054-3131；Coordination Chemistry Reviews 2004，248：2337-2364】。

Cu(II)化合物相对于Cu(I)更加廉价和稳定。近年来，国内外对于Cu(II)盐催化UllmannC-N偶联反应的相继开展了一些研究。如：文献【Org.Lett.，2009，11(15)：3294-3297】提供了一种以硫酸铜为铜源，在N-氧化吡啶类配体存在下的反应体系中进行咪唑的N-芳基化反应方法。文献【Tetrahedron，2008，64：1383-1387】介绍了一种由醋酸铜和马尿酸构成的催化体系，在这种催化体系中应用于咪唑或其它氮杂环化合物的N-芳基化反应呈现出良好的催化效果。文献【Tetrahedron Letters，2007，48：6573-6576】描述了一种铜络合物Cu(II)TMHD催化剂在芳基伯胺和芳基仲胺与碘代芳烃的C-N偶联反应中的应用，发现这种催化剂催化条件下，仲胺的反应活性比伯胺高。同样，铜络合物Cu(II)TMHD催化剂也可应用于氮杂环化合物的N-芳基化反应。但是Cu(II)TMHD催化剂的制备较为复杂。文献【Chinese Chemical Letters，2010，21：51-54】介绍了一种硫酸铜负载在亚氨基二乙酸树脂上催化卤代芳烃与氮杂环的C-N偶联反应，获得了较高的反应收率，但对于氯代芳烃与咪唑的偶联反应催化效率较低。亚氨基二乙酸树脂更多地起到了与硫酸铜配位的作用。文献【Synlett 2006，14：2195-2198】提供了一种NaY分子筛负载Cu(II)催化剂催化氮杂环化合物与卤代芳烃的N-芳基化反应，NaY分子筛负载Cu(II)催化剂呈现良好的催化效果。

尽管现有技术已提供了制备N-芳基-氮杂环类化合物的方法，但开发一种廉价、制备方便和催化活性良好的催化剂并应用于氮杂环类化合物的N-芳基化反应还是十分必要的。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种负载Cu(II)盐催化剂催化C-N偶联反应制备N-芳基-氮杂环类化合物方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种N-芳基-氮杂环类化合物的制备方法，所述方法包括：

以氮杂环化合物和卤代芳烃为原料，以负载铜盐为催化剂，在有机溶剂中，在碱存在下于110℃～150℃，在氮气保护下反应5～23小时，反应结束后反应液分离纯化得到所述N-芳基-氮杂环类化合物；

所述氮杂环化合物为下列之一：吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、嘧啶、噻啉、吲哚、咔唑或1，2，4-三氮唑；

所述卤代芳烃为下列之一：卤代苯、卤代噻吩，或者C1～C4甲基、C1～C4烷氧基、C2～C4酰基、三氟甲基或硝基取代的卤代苯或卤代噻吩；