咔唑桥连NCN齿形钯配合物催化的唑类C-H键直接芳基化反应

doi:10.6023/cjoc201907035

摘要/Abstract

基于咔唑的强给电子能力合成了一种对空气稳定的齿形钯配合物催化剂（C1~C6）.这种钯催化剂可高效催化唑类和溴代芳烃的直接芳基化反应，在空气条件下，碳酸钾为碱，无需其他添加剂，即取得了较好的催化活性与底物普适性.在相对温和的条件和催化剂用量为0.5 mol%时，即可实现噻唑与溴代芳烃直接芳基化反应顺利进行.值得一提的是，这是目前以KOAc为碱的反应体系中，反应活性最高的催化体系.

关键词: 咔唑配体, 钯配合物, 直接芳基化反应, 溴代芳烃, 偶联反应

A new type of pincer palladium complexes C1~C6 based on the strong donor strength of carbazoles skeleton were synthesized. The air-and moisture-stable complexes C1~C6 act as efficient catalysts for the direct arylation of azoles with (hetero)aryl bromides in good to excellent yields with broad substrate scope used KOAc as sole base under aerobic conditions. It was demonstrated that this developed protocol was the most catalytic system for the direct C-H bond arylation for thiazoles under relatively mild reaction conditions at a low catalyst loading of 0.5 mol%.

Key words: carbazole ligand, palladium complex, direct arylation, aryl bromides, coupling reaction

引用此文

宋文越, 饶小峰, 卜庆青, 刘宁. 咔唑桥连NCN齿形钯配合物催化的唑类C-H键直接芳基化反应[J]. 有机化学, 2020, 40(2): 489-500.

Song Wen-Yue, Rao Xiaofeng, Bu Qingqing, Liu Ning. Carbazole-Bridged NCN-Pincer Palladium Complex Catalyzed Direct C-H Arylation Reaction of Azoles[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2020, 40(2): 489-500.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

参考文献

[1] (a) Hayashi, S.; Yamamoto, S.-I.; Koizumi, T. Mater. Today Commun. 2018, 17, 259.
(b) Huang, J.; Lin, Z.; Feng, W.; Wang, W. Polymers 2019, 11, 55.
(c) Kojima, Y.; Hayashi, S.; Koizumi, T. J. Polym. Sci., Part A:Polym. Chem. 2017, 55, 1183.
(d) Lu, W.; Kuwabara, J.; Kuramochi, M.; Kanbara, T. J. Polym. Sci., Part A:Polym. Chem. 2015, 53, 1396.
(e) Hayashi, S.; Koizumi, T. Polym. Chem. 2015, 6, 5036.
(f) Sun, M.; Zhou, M.; Liang, L.; Wang, W.; Wang, W.; Ling, Q. Chin. J. Org. Chem. 2013, 33, 2504(in Chinese). (孙敏敏, 周铭露, 梁露英, 王维, 王文, 凌启淡, 有机化学, 2013, 33, 2504.)
[2] (a) Pasini, D.; Nitti, A.; Osw, P.; Abdullah, M.; Galbiati, A. Synlett 2018, 29, 2577.
(b) Sadowski, B.; Su, S.-H.; Lin, T.-C.; Lohrey, T. D.; De-perasińska, I.; Chou, P.-T.; Gryko, D. T. J. Mater. Chem. C 2018, 6, 12306.
[3] (a) Wang, L.; Woods, K. W.; Li, Q.; Barr, K. J.; McCroskey, R. W.; Hannick, S. M.; Gherke, L.; Credo, R. B.; Hui, Y.-H.; Marsh, K.; Warner, R.; Lee, J. Y.; Zielinski-Mozng, N.; Frost, D.; Rosenberg, S. H.; Sham, H. L. J. Med. Chem. 2002, 45, 1697.
(b) Loubidi, M.; Jouha, J.; Tber, Z.; Khouili, M.; Suzenet, F.; Akssira, M.; Erdogan, M. A.; Kose, F. A.; Dagci, T.; Armagan, G.; Saso, L.; Guillaumet, G. Eur. J. Med. Chem. 2018, 145, 113.
(c) Bellina, F.; Rossi, R.; Lessi, M.; Manzini, C.; Marianetti, G. Synthesis 2016, 48, 3821.
(d) Bellina, F.; Manzini, C.; Marianetti, G.; Pezzetta, C.; Fanizza, E.; Lessi, M.; Minei, P.; Barone, V.; Pucci, A. Dyes Pigm. 2016, 134, 118.
[4] (a) Li, Z.; Ip, F. C.; Ip, N. Y.; Tong, R. Chem.-Eur. J. 2015, 21, 11152.
(b) Ponnala, S.; Harding, W. W. Eur. J. Org. Chem. 2013, 3013, 1107.
(c) Blanchot, M.; Candito, D. A.; Larnaud, F.; Lautens, M. Org. Lett. 2011, 13, 1486.
(d) Liu, S.; Yuan, J.; Qu, L. Chin. J. Org. Chem. 2018, 38, 316(in Chinese). (刘帅楠, 袁金伟, 屈凌波, 有机化学, 2018, 38, 316.)
[5] (a) Fairlamb, I. J. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1036.
(b) Yuan, K.; Doucet, H. ChemCatChem 2013, 5, 3495.
(c) Yuan, K.; Soulé, J.-F.; Doucet, H. ACS Catal. 2015, 5, 978.
(d) Mercier, L. G.; Leclerc, M. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1597.
(e) Hassan, J.; Sévignon, M.; Gozzi, C.; Schulz, E.; Lemaire, M. Chem. Rev. 2002, 102, 1359.
(f) Fabio, B.; Silvia, C.; Renzo, R. Curr. Org. Chem. 2008, 12, 774.
[6] (a) Roger, J.; Požgan, F.; Doucet, H. J. Org. Chem. 2009, 74, 1179.
(b) Takfaoui, A.; Zhao, L.; Touzani, R.; Soulé, J.-F.; Dixneuf, P. H.; Doucet, H. Tetrahedron 2014, 70, 8316.
(c) Roger, J.; Doucet, H. Tetrahedron 2009, 65, 9772.
[7] (a) Kondo, Y.; Komine, T.; Sakamoto, T. Org. Lett. 2000, 2, 3111.
(b) Iaroshenko, V. O.; Ashot, G.; Satenik, M.; Knar, A.; Tatevik, G.; Julietta, Y.; Alexander, V.; Peter, L. J. Org. Chem. 2015, 46, 2103.
(c) Liu, L.; Liu, Y.; Ling, B.; Bi, S. J. Organomet. Chem. 2017, 827, 56.
(d) Feng, J.; Li, B.; Jiang, J.; Zhang, M.; Ouyang, W.; Li, C.; Fu, Y.; Gu, Z. Chin. J. Chem. 2018, 36, 11.
(e) Wang, Y.; Yu, X.; Fu, H.; Zheng, X.; Chen, H.; Li, R. Chin. J. Org. Chem. 2019, 39, 482(in Chinese). (汪洋点点, 余晓军, 付海燕, 郑学丽, 陈华, 李瑞祥, 有机化学, 2019, 39, 482.)
[8] (a) Liegault, B.; Petrov, I.; Gorelsky, S. I.; Fagnou, K. J. Org. Chem. 2010, 75, 1047.
(b) Minami, Y.; Kodama, T.; Hiyama, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 11813.
[9] Bellina, F.; Cauteruccio, S.; Mannina, L.; Rossi, R.; Viel, S. J. Org. Chem. 2005, 70, 3997.
[10] Chiong, H. A.; Daugulis, O. Org. Lett. 2007, 9, 1449.
[11] (a) Ruch, A. A.; Handa, S.; Kong, F.; Nesterov, V. N.; Pahls, D. R.; Cundari, T. R.; Slaughter, L. M. Org. Biomol. Chem. 2016, 14, 8123.
(b) Huang, J.; Chan, J.; Chen, Y.; Borths, C. J.; Baucom, K. D.; Larsen, R. D.; Faul, M. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3674.
(c) Li, Y.; Wang, J.; Yan, B.; Huang, M.; Zhu, Y.; Wu, Y.; Wu, Y. Tetrahedron 2015, 71, 2729.
[12] (a) Bhaskar, R.; Sharma, A. K.; Singh, A. K. Organometallics 2018, 37, 2669.
(b) Lee, Y.-Y.; Zseng, H.-W.; Tsai, Z.-H.; Su, Y.-S.; Hu, C.-H.; Lee, H. M. Organometallics 2019, 38, 805.
(c) Guo, S.; Huynh, H. V. Organometallics 2014, 33, 2004.
(d) He, X.-X.; Li, Y.; Ma, B.-B.; Ke, Z.; Liu, F. S. Organometallics 2016, 35, 2655.
(e) Hu, L.-Q.; Deng, R.-L.; Li, Y.-F.; Zeng, C.-J.; Shen, D.-S.; Liu, F. S. Organometallics 2018, 37, 214.
(f) Kumar, P. V.; Lin, W.-S.; Shen, J.-S.; Nandi, D.; Lee, H. M. Organometallics 2011, 30, 5160.
(g) Li, H.-H.; Maitra, R.; Kuo, Y.-T.; Chen, J.-H.; Hu, C.-H.; Lee, H. M. Appl. Organomet. Chem. 2018, 32, e3956.
(h) Lee, J.-Y.; Shen, J.-S.; Tzeng, R.-J.; Lu, I. C.; Lii, J.-H.; Hu, C.-H.; Lee, H. M. Dalton. Trans. 2016, 45, 10375.
(i) Kaloğlu, M.; Kaloğlur, N.; Özdemir, İ. Chin. J. Chem. 2018, 36, 837.
[13] (a) Chen, F. M.; Lu, D. D.; Hu, L. Q.; Huang, J.; Liu, F. S. Org. Biomol. Chem. 2017, 15, 5731.
(b) Chen, F. M.; Huang, F. D.; Yao, X. Y.; Li, T.; Liu, F. S. Org. Chem. Front. 2017, 4, 2336.
(c) Ouyang, J. S.; Li, Y. F.; Shen, D. S.; Ke, Z.; Liu, F. S. Dalton Trans. 2016, 45, 14919.
[14] (a) Sych, G.; Volyniuk, D.; Bezvikonnyi, O.; Lytvyn, R.; Grazulevicius, J. V. J. Phys. Chem. C 2019, 123, 2386.
(b) Bhattacharjee, I.; Acharya, N.; Ray, D. Chem. Commun. 2019, 55, 1899.
(c) Suman, S.; Siddiqui, A.; Keshtov, M. L.; Sharma, G. D.; Singh, S. P. J. Mater. Chem. C 2019, 7, 543.
(d) Wong, M. Y.; Krotkus, S.; Copley, G.; Li, W.; Murawski, C.; Hall, D.; Hedley, G. J.; Jaricot, M.; Cordes, D. B.; Slawin, A. M. Z.; Olivier, Y.; Beljonne, D.; Muccioli, L.; Moral, M.; Sancho-Garcia, J. C.; Gather, M. C.; Samuel, I. D. W.; Zysman-Colman, E. ACS. Appl. Mater. Inter. 2018, 10, 33360.
[15] (a) Choi, T. A.; Czerwonka, R.; Forke, R.; Jäger, A.; Knöll, J.; Krahl, M. P.; Krause, T.; Reddy, K. R.; Franzblau, S. G.; Knölker, H.-J. Med. Chem. Res. 2008, 17, 374.
(b) Zhu, D.; Chen, M.; Li, M.; Luo, B.; Zhao, Y.; Huang, P.; Xue, F.; Rapposelli, S.; Pi, R.; Wen, S. Eur. J. Med. Chem. 2013, 68, 81.
(c) Cho, M. J.; Lee, U. R.; Kim, Y. S.; Shin, J.; Kim, Y. M.; Park, Y. W.; Ju, B.-K.; Jin, J.-I.; Choi, D. H. J. Polym. Sci., Part A:Polym. Chem. 2010, 48, 1913.
[16] (a) Tu, Y.-W.; Wang, C.-C.; Godana, A. S.; Yu, C.-Y. Eur. Polym. J. 2019, 112, 283.
(b) Xie, R.; Aplan, M. P.; Caggiano, N. J.; Weisen, A. R.; Su, T.; Müller, C.; Segad, M.; Colby, R. H.; Gomez, E. D. Macromole-cules 2018, 51, 10271.
(c) Park, M.-J.; Kwak, J.; Lee, J.; Jung, I. H.; Kong, H.; Lee, C.; Hwang, D.-H.; Shim, H.-K. Macromolecules 2010, 43, 1379.
[17] (a) Jones, A. W.; Rank, C. K.; Becker, Y.; Malchau, C.; Funes-Ar-doiz, I.; Maseras, F.; Patureau, F. W. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 15178.
(b) Xiao, L.; Wang, H.; Zhang, Q.; Zhu, Y.; Luo, J.; Liang, Y.; Zhang, S.; Zhou, H.; Tian, Y.; Wu, J. Dyes Pigm. 2015, 113, 165.
(c) Pryjomska-Ray, I.; Zornik, D.; Pätzel, M.; Krause, K. B.; Grubert, L.; Braun-Cula, B.; Hecht, S.; Limberg, C. Chem.-Eur. J. 2018, 24, 5341.
[18] (a) Li, Q.; Wei, Q.; Xie, P.; Liu, L.; Zhong, X.-X.; Li, F.-B.; Zhu, N.-Y.; Wong, W.-Y.; Chan, W. T.-K.; Qin, H.-M.; Alharbi, N. S. J. Coord. Chem. 2018, 71, 4072.
(b) Yu, Z.-J.; Chen, H.; Lennox, A. J. J.; Yan, L.-J.; Liu, X.-F.; Xu, D.-D.; Chen, F.; Xu, L.-X.; Li, Y.; Wu, Q.-A. Luo, S.-P. Dyes. Pigm. 2019, 162, 771.
[19] (a) Bettington, S.; Tavasli, M.; Bryce, M. R.; Beeby, A.; Al-Attar, H.; Monkman, A. P. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 1423.
(b) Liu, C.; Rao, X.; Lv, X.; Qiu, J.; Jin, Z. Dyes Pigm. 2014, 109, 13.
[20] (a) Okamura, N.; Egawa, K.; Maeda, T.; Yagi, S. New J. Chem. 2018, 42, 11583.
(b) Al-Balushi, R. A.; Haque, A.; Jayapal, M.; Al-Suti, M. K.; Husband, J.; Khan, M. S.; Koentjoro, O. F.; Molloy, K. C.; Skelton, J. M.; Raithby, P. R. Inorg. Chem. 2016, 55, 6465.
[21] Grüger, N.; Rodríguez, L.-I.; Wadepohl, H.; Gade, L. H. Inorg. Chem. 2013, 52, 2050.
[22] Inoue, M.; Suzuki, T.; Nakada, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1140.
[23] Jurgens, E.; Wucher, B.; Rominger, F.; Tornroos, K. W.; Kunz, D. Chem. Commun. 2015, 51, 1897.
[24] Ott, J. C.; Blasius, C. K.; Wadepohl, H.; Gade, L. H. Inorg. Chem. 2018, 57, 3183.
[25] (a) Chen, F.; Liu, N.; Dai, B. ACS Sustainable Chem. Eng. 2017, 5, 9065.
(b) Liu, N.; Xie, Y.-F.; Wang, C.; Li, S.-J.; Wei, D.; Li, M.; Dai, B. ACS Catal. 2018, 8, 9945.
(c) Chen, F.; Chen, D.; Shi, L.; Liu, N.; Dai, B. J. CO₂ Util. 2016, 16, 391.
(d) Chen, F.; Li, M.; Wang, J.; Dai, B.; Liu, N. J. CO₂ Util. 2018, 28, 181.
(e) Xie, Y.-F.; Guo, C.; Shi, L.; Peng, B.-H.; Liu, N. Org. Biomol. Chem. 2019, 17, 3497.
[26] Tao, S.; Guo, C.; Liu, N.; Dai, B. Organometallics 2017, 36, 4432.
[27] Tao, S.; Wang, R.-J.; Liu, N.; Dai, B. ChemistrySelect 2017, 2, 2282.
[28] (a) Bheeter, C. B.; Chen, L.; Soulé, J.-F.; Doucet, H. Catal. Sci. Technol. 2016, 6, 2005.
(b) Gorelsky, S. I. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 153.
[29] (a) Gorelsky, S. I.; Lapointe, D.; Fagnou, K. J. Org. Chem. 2012, 77, 658.
(b) Liégault, B.; Lapointe, D.; Caron, L.; Vlassova, A.; Fagnou, K. J. Org. Chem. 2009, 74, 1826.
(c) Lafrance, M.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16496.
(d) Gorelsky, S. I.; Lapointe, D.; Fagnou, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10848.
[30] (a) Dong, J. J.; Roger, J.; Verrier, C.; Martin, T.; Le Goff, R.; Hoarau, C.; Doucet, H. Green Chem. 2010, 12, 2053.
(b) Brahim, M.; Smari, I.; Ben Ammar, H.; Ben Hassine, B.; Soulé, J.-F.; Doucet, H. Org. Chem. Front. 2015, 2, 917.
[31] Baghbanzadeh, M.; Pilger, C.; Kappe, C. O. J. Org. Chem. 2011, 76, 8138.
[32] Perego, L. A.; Grimaud, L.; Bellina, F. Adv. Synth. Catal. 2016, 358, 597.
[33] René, O.; Fagnou, K. Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 2116.
[34] Jiang, W.; Guan, J.; Macielag, M. J.; Zhang, S.; Qiu, Y.; Kraft, P.; Bhattacharjee, S.; John, T. M.; Haynes-Johnson, D.; Lundeen, S.; Sui, Z. J. Med. Chem. 2005, 48, 2126.
[35] Bensaid, S.; Laidaoui, N.; El Abed, D.; Kacimi, S.; Doucet, H. Tetrahedron Lett. 2011, 52, 1383.
[36] He, X.-X.; Li, Y.-F.; Huang, J.; Shen, D.-S.; Liu, F. S. J. Organomet. Chem. 2016, 803, 58.
[37] Liu, X.-W.; Shi, J.-L.; Yan, J.-X.; Wei, J.-B.; Peng, K.; Dai, L.; Li, C.-G.; Wang, B.-Q.; Shi, Z.-J. Org. Lett. 2013, 15, 5774.
[38] Fall, Y.; Reynaud, C.; Doucet, H.; Santelli, M. Eur. J. Org. Chem. 2009, 2009, 4041.
[39] Molander, G. A.; Canturk, B.; Kennedy, L. E. J. Org. Chem. 2009, 74, 973.
[40] Labadie, S. S. Synth. Commun. 1994, 24, 709.