易俊丹

(西華師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 南充 637000)

1 研究背景

吩嗪骨架是一種特殊的雜環(huán)支架，廣泛存在于各種天然產(chǎn)物和生物活性化合物中，在細(xì)菌生態(tài)適應(yīng)性等多種生化變化中發(fā)揮重要作用，并表現(xiàn)出抗癌和抗瘧疾作用[1]。2012年，Xiang小組通過(guò)鄰碘苯胺合成了吩嗪，產(chǎn)率中等，且反應(yīng)溫度較高[2]。2016年，Seth小組通過(guò)C-H活化形成C-N鍵合成了吩嗪，產(chǎn)率較高，但反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)[3]。2018年，Rajesh小組在溫和條件下，在硅膠存在下，以中等的產(chǎn)率得到了目標(biāo)產(chǎn)物吩嗪。但是，總是存在副產(chǎn)物[4]。同年，Yoshinori小組以較高產(chǎn)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(fā)展一個(gè)全新的合成方法。我們?cè)O(shè)想偶氮萘在酸催化下能否發(fā)生兩分子關(guān)環(huán)反應(yīng)得到吩嗪骨架。

3 實(shí)驗(yàn)部分

3.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

實(shí)驗(yàn)試劑均在安耐吉、麥克林、阿達(dá)馬斯等公司購(gòu)買。主要實(shí)驗(yàn)儀器有BSA224S電子天平、R205旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、Bruker-X射線單晶衍射儀。

3.2 反應(yīng)過(guò)程

取一只干燥的反應(yīng)試管，向其中加入偶氮萘1a （0.1mmol），（PhO）2PO2H（1eq），CH3CN（1mL），在25℃反應(yīng)48 h，經(jīng)柱層析得到目標(biāo)產(chǎn)物2a。我們對(duì)產(chǎn)物2a用擴(kuò)散法進(jìn)行單晶培養(yǎng)，用Bruker-X單晶衍射儀確定了單晶2a的絕對(duì)構(gòu)型。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1 反應(yīng)條件優(yōu)化

我們首先對(duì)催化劑進(jìn)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(yīng)48 h。考察結(jié)果顯示：當(dāng)催化劑為（PhO）2PO2H時(shí)，達(dá)到了48%yield，產(chǎn)率相對(duì)較高（表1，Entry1）。因此我們選擇（PhO）2PO2H為最優(yōu)催化劑。我們又對(duì)催化劑的量進(jìn)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(yīng)48h?？疾旖Y(jié)果顯示：當(dāng)（PhO）2PO2H用量為1.2eq時(shí)，達(dá)到50%yield，反應(yīng)時(shí)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(duì)氧化劑進(jìn)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(yīng)24 h?？疾旖Y(jié)果顯示：當(dāng)DQ作氧化劑時(shí)，產(chǎn)率升高，達(dá)到60%yield（表1，Entry 4）。因此我們選擇DQ為最佳氧化劑。又對(duì)氧化劑的量進(jìn)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(yīng)24 h。考察結(jié)果顯示：當(dāng)DQ用量為1.2 eq時(shí)，達(dá)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(duì)溶劑進(jìn)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(yīng)24 h，考察了CH3CN和EA對(duì)反應(yīng)的影響。考察結(jié)果顯示：當(dāng)CH3CN做溶劑時(shí)，達(dá)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(yōu)條件后，我們又對(duì)溫度進(jìn)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(yīng)溫度為（25、60）℃，反應(yīng)24h?？疾旖Y(jié)果顯示：25℃時(shí)，產(chǎn)率相對(duì)較高，達(dá)到66%yield（表1，Entry 5）。因此，我們選25℃作為最佳反應(yīng)溫度。

4.2 底物擴(kuò)展

表1 反應(yīng)條件優(yōu)化*

我們以模板反應(yīng)為對(duì)照，對(duì)偶氮萘1上的R1和R2基團(tuán)進(jìn)行考察，當(dāng)R1為OBn，產(chǎn)率最高。R2無(wú)論是吸電基還是供電基對(duì)反應(yīng)的影響都不大。見(jiàn)表2。

表2 底物的擴(kuò)展*

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了酸催化下兩分子偶氮萘的關(guān)環(huán)反應(yīng)，找到了最佳反應(yīng)條件，并對(duì)底物進(jìn)行了拓展，高效地合成了一系列二苯并吩嗪化合物。