[发明专利]过渡金属催化的C-H偶联反应高效制备邻氰基化芳香环或不饱和脂肪环类化合物

说明书

本发明涉及一种基于N₁,N₃‑二取代咪唑型离子液体为溶剂，N‑氰基‑N‑苯基对甲苯磺酰胺为氰基源，过渡金属催化的C‑H偶联反应高效制备邻氰基化芳香环或不饱和脂肪环类化合物的绿色合成新方法。本发明相比于传统技术，更安全、简便、高效、环境友好；官能团容忍性好，收率高；溶剂和催化剂可循环使用，大大降低了成本；无需进行底物的预活化并且反应条件温和，降低了操作难度。可以快速高效地获得邻氰基化衍生物分子库，并且氰基可以进一步转化为羧基、氨基、杂环等功能基团，为天然产物以及药物分子的后期修饰提供重要帮助。

技术领域

本发明涉及一种基于N₁,N₃-二取代咪唑型离子液体为溶剂，N-氰基-N-苯基对甲苯磺酰胺为氰基源，过渡金属催化的C-H偶联反应高效制备邻氰基化芳香环或不饱和脂肪环类化合物的绿色合成新方法。

背景技术

氰基作为一种重要的官能基团广泛存在于药物，农用化学品和天然产物的分子结构中。例如，抗癌药物Neratinib以及抗HIV药物Etravirine均具有氰基官能团。此外，具有氰基官能团的化合物是一种非常有价值的中间体，因为氰基可以进一步地衍生为其他重要的官能基团，如羧基、醛类、胺基和杂环等[参见：(a) A. Kleemann, J. Engel, B.Kutscher and D. Reinheim, Pharma-ceutical, Substance: Synthesis, Patents, Applications, Georg Thieme, Stuttgart, 4th edn, 2001; (b) I. K. Mangion,Benjamin D. Sherry, J.-J Yin and F. J. Fleitz, Org. Lett., 2012, 14, 3458.]。因此，氰化物的合成方法研究受到了国内外学术界和产业界的高度重视。氰基化的传统方法包括Rosenmund-von Braun反应和Sandmeyer反应[参见：(a) K. W. Rosenmund and E.Struck, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1919, 52, 1749; (b) T. Sandmeyer, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1884, 17, 2650.]，但这两种方法操作条件繁琐并且需要使用化学计量的CuCN。为了解决上述问题，科学家们发明了芳卤化物的交叉偶联氰基化反应，这也是现在广泛使用的氰基化方法之一。然而，它需要对芳烃预活化，并且在反应过程中产生等化学计量的卤代副产物[参见：(a) M. Sundermeier, A. Zapf and M. Beller, Angew. Chem., Int. Ed., 2003, 42, 1661; (b) G. Yan, C. Kuang, Y. Zhang and J. Wang, Org. Lett., 2010, 12, 1052; (c) C. W. Liskey, X. Liao and J. F. Hartwig, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 11389; (d) A. V. Ushkov and V. V. Grushin, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 10999; (e) T.-J Gong, B. Xiao, W.-M Cheng, W. Su, J.Xu, Z.-J Liu, L. Liu and Y. Fu, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 10630.]。随着科学家们对氰基化反应的更深入研究，一种过渡金属催化的C-H偶联氰基化反应成为了更为简便高效的氰基化方法[参见：(a) J. Peng, J. Zhao, Z. Hu, D. Liang, J. Huang andQ. Zhu, Org. Lett., 2013, 44, 4966; (b) P. Cotugno, A. Monopoli, F. Ciminale,A. Milella and A. Nacci, Angew. Chem., Int. Ed., 2014, 53, 13563; (c) D.-GYu, T. Gensch, A. F. De, S. Vásquez-Céspedes and F. Glorius, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 17722; (d) Amit B. Pawar and Sukbok Chang, Org. Lett., 2015,17, 660; (e) C.-R Qi, X.-H Hua and H.-F Jiang, Chem. Commun., 2017, 53,7994.]。但是，该方法通常需要高温或/和无氧等苛刻的反应条件，并采用大极性且有毒的有机试剂作为反应溶剂，以价格昂贵的过渡金属或者特殊的配体催化反应，成本高且造成了极大地环境污染。这些问题在很大程度上限制了C-H偶联氰基化反应的应用。因此，开发一种简便安全、绿色经济的偶联反应实现快速高效制备氰基化合物的新方法是目前化学合成方法学研究的热点和难点。