钯催化一锅法合成2-碘联芳烃的研究

马姣丽，金 烈，程辉成

(广东石油化工学院 化学工程学院，广东 茂名 525000)

Suzuki-Miyaura 偶联反应是合成联芳烃化合物的重要方法之一，在天然产物合成、药物中间体化学及液晶材料等领域中发挥着重要作用[1-4]。钯催化苯硼酸与卤代芳烃的Suzuki偶联反应是合成联芳烃化合物的重要方法，一直是有机合成化学研究的热点之一[5]。 卤代芳烃是一种十分常见的偶联组分，通过过渡金属催化反应可以实现常见的C-C、C-N及C-O等化学键的转化[6-10]。

2-碘代联芳烃化合物是一种重要的有机合成中间体，可以发生反应转化为环状二芳基碘盐、咔唑及联亚苯芳烃等一系列有用的化合物，这些物质在化工、医药及材料等领域有广泛的用途[11-13]。我们成功开发了钯催化芳基硼酸与2-碘苯胺发生Suzuki偶联反应，生成的2-氨基联苯不用分离直接发生重氮化反应转化为2-碘联芳烃化合物。该方法无需磷配体的参与，催化剂的用量低至0.2%，合成产率进一步提高，操作更加简单易行。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

熔点采用RD-II型显微熔点仪测定；核磁共振谱用Agilent400-MR型核磁共振仪(美国Agilent公司)测定，氘代氯仿作溶剂，TMS作内标；质谱用Agilent1100型气质联用仪(美国Agilent 公司) (GC/MSD VL ESI)测定；紫外-可见吸收光谱用WFH-204B型手提式紫外分析仪测定；TLC用板为GF254(青岛海洋化工有限公司)高效薄层层析硅胶板。催化剂醋酸钯购买于J & K Scientific Ltd，实验所用其他试剂均购买于普通试剂公司。

1.2 合成步骤

图1 2-碘联芳烃的合成路线

Fig.1 Synthesis route of 2-iodine biaryl compounds

在250 mL三口瓶中加入2-碘苯胺搅拌溶液(10 mmol)、芳基硼酸(13 mmol)、碳酸钾(25 mmol)和Pd(OAc)2(0.05 mmol, 0.5 mol %)，置换为氮气，然后加入丙酮和水的混合溶剂50 mL(V∶V=1∶1)。在氩气氛围下回流反应，用TLC监测反应进程。反应完毕后，旋出溶剂进行回收。在上述粗产物2-氨基联芳烃的三口瓶中，加入100 mL H2O的混合溶剂、5 mL浓盐酸冷却至0℃，缓慢滴加NaNO2(15 mmol)的水溶液20mL，冰水浴继续搅拌反应，30min后缓慢滴加KI(15 mmol)的水溶剂10 mL，30min后滴加完毕，继续反应60min，恢复室温反应过夜。乙酸乙酯萃取(3×60 mL)，无水MgSO4干燥，蒸出溶剂，进行柱层析纯化得目标产物2-碘联芳烃，具体反应过程见图1。

2 结果与讨论

表1 2-碘联芳烃的合成

邻氨基碘苯可以与苯硼酸发生偶联，通过重氮化反应得到2-碘联芳烃化合物，产率为94% (Entry 1a)；当苯硼酸的4位连有甲基、甲氧基时，能得到较高的产率，分别为94%和81%(Entry 1b-1c)。但当苯硼酸的4位连有吸电子基团时，产率稍微下降，如氯、三氟甲基、乙酰基底物产率只有80%和62%(Entry 1d-1f)。但选用2-甲基苯硼酸作为底物时，产率只有71%(Entry 1g)，这可能与甲基的位阻效应有关。当3-甲基苯硼酸进行反应时，产率为89%(Entry 1h)；此外，3-甲基苯硼酸及二取代的苯硼酸底物均可以顺利反应(Entry 1h-1i)；此外，我们也尝试了4-甲基苯硼酸与取代的邻氨基碘苯进行反应，也能得到不错的产率(Entry 1j-1k)。从上述实验结果可以看出，邻氨基碘苯与一系列取代的苯硼酸可以发生偶联，通过重氮化反应一锅法制备2-碘联芳烃化合物。

3 产品的表征

3.1 2-碘联苯(1a)

无色油状物，产率94%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.99 (dd, J = 7.9，1.0 Hz，1H)，7.49～7.39 (m，4H)，7.39～7.31 (m，3H)，7.06 (ddd，J = 7.9，7.4，1.8 Hz，1H)；13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 146.58，144.15，139.44，130.04，129.23，128.74，128.07，127.91，127.60，98.60；GC-MS：280。

3.2 2-碘-4'-甲基-1,1'-联苯(1b)

白色固体，产率90%。1H NMR (400 MHz， CDCl3) δ 7.97 (d, J= 7.9 Hz，1H)，7.39 (dd，J= 7.5，0.9Hz，1H)，7.31 (dd，J= 7.6，1.6 Hz，1H)，7.26 (s，4H)，7.03 (td，J= 7.8，1.7 Hz，1H)，2.44 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.59，141.35，139.45，137.37，130.13，129.11，128.63，128.58，128.08，98.80，21.28；GC-MS：294。

3.3 2-碘-4'-甲氧基-1,1'-联苯(1c)

白色固体，产率81%。熔点：48℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.95 (dd，J = 7.9，1.0 Hz，1H)，7.38 (td，J = 7.5，1.1 Hz，1H)，7.33～7.25 (m，3H)，7.01 (td，J = 7.8，1.8 Hz，1H)，6.98～6.94 (m，2H)，3.87 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 159.06，146.24，139.46，136.73，130.41，130.18，128.49，128.09，113.27，99.17，55.26. GC-MS：310。

3.4 2-碘-4'-氯-1,1'-联苯(1d)

无色油状物，产率84%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.96 (dd，J= 7.9，0.9 Hz，1H)，7.50～7.37 (m，3H)，7.37～7.25 (m，3H)，7.05 (td，J= 7.8，1.7 Hz，1H)；13C NMR (101MHz，CDCl3) δ 145.34，142.47，139.61，133.72，130.67，130.00，129.11，128.22，98.48，98.36；GC-MS：314。

3.5 2-碘-4'-三氟甲基-1,1'-联苯(1e)

无色油状物，产率80%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.98 (dd，J = 7.9，0.7 Hz，1H)，7.70 (d，J = 8.1 Hz，2H)，7.47 (d，J = 8.0 Hz，2H)，7.42 (td，J = 7.5，0.9 Hz，1H)，7.29 (dd，J = 7.6，1.6 Hz，1H)，7.08 (td，J = 7.7，1.6 Hz，1H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 147.48 (q，JC-F = 1.0 Hz)，145.18，139.67，129.90，129.76 (q，JC-F = 32.5 Hz)，129.70，129.39，128.27，124.97 (q，JC-F= 3.7 Hz)，124.16 (q，JC-F = 272.1 Hz)，97.80；GC-MS：294。

3.6 2-碘-4'-乙酰基-1,1'-联苯(1f)

浅黄色油状物，产率62%，熔点：103 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 8.03 (d，J = 8.4 Hz，2H)，7.97 (dd，J = 8.0，0.9 Hz，1H)，7.49～7.37 (m，3H)，7.29 (dd，J = 7.6，1.6 Hz，1H)，7.07 (td，J = 7.8，1.7 Hz，1H)，2.66 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 197.70，148.71，145.49，139.66，136.19，129.83，129.61，129.33，128.24，128.08，97.72，26.69；GC-MS：322。

3.7 2-碘-2'-甲基-1,1'-联苯(1g)

白色固体，产率71%，熔点： 39 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.94 (dd，J= 8.0，1.0 Hz，1H)，7.40 (td，J= 7.5，1.2 Hz，1H)，7.32 (td，J= 7.4，1.4Hz，1H)，7.30～7.25(m，2H)，7.22 (dd，J= 7.6，1.7 Hz，1H)，7.10～7.02(m，2H)，2.08 (s，3H);13C NMR (75 MHz，CDCl3) δ 20.1，100.1，125.6，128.0，128.1，128.7，129.2，129.7，129.9，135.7，138.9，144.4，146.8；GC-MS：294。

3.8 2-碘-3'-甲基-1,1'-联苯(1h)

浅黄色油状物，产率89%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.99 (d，J = 7.9 Hz，1H)，7.41 (t，J = 7.4 Hz，1H)，7.36 (dd，J =11.6，6.9 Hz，2H)，7.25 (d，J = 7.4 Hz，1H)，7.20 (s，2H)，7.06 (td，J = 7.8，1.1 Hz，1H)，2.46 (s，3H);13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.71，144.10，139.41，137.52，130.01，129.91，128.64，128.30，128.02，127.77，126.32，98.62，21.46；GC-MS：294。

3.9 2-碘-3',4'-二甲基-1,1'-联苯(1i)

浅黄色油状物，产率 72%。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.98 (d，J = 7.9 Hz，1H)，7.40 (t，J = 7.4 Hz，1H)，7.33 (d，J = 7.6 Hz，1H)，7.23 (d，J = 7.6 Hz，1H)，7.16～7.13 (m，2H)，7.04 (t，J = 7.6 Hz，1H)，2.36 (d，J = 2.1 Hz，6H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 146.56，141.68，139.34，136.00，135.86，130.33，130.05，129.10，128.43，127.97，126.58，98.77，19.78，19.56；GC-MS：308。

3.10 2-碘-4-氯4'-甲基-1,1'-联苯(1j)

白色固体，产率73%，熔点: 59 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3) δ 7.96 (d，J = 1.6 Hz，1H)，7.41～7.32 (m，1H)，7.30～7.17 (m，5H)，2.44 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3) δ 145.12，140.19，138.64，137.73，133.34，130.50，129.00，128.74，128.25，98.67，21.28；GC-MS：328。

3.11 2-碘-4'，5-二甲基-1,1'-联苯(1k)

白色固体，产率 83%，熔点73 ℃。1H NMR (400 MHz，CDCl3)δ 7.89 (d，J= 8.1 Hz，1H)，7.38～7.27 (m，4H)，7.21 (d，J= 1.8 Hz，1H)，6.92 (dd，J= 8.1，1.7 Hz，1H)，2.50 (s，3H)，2.40 (s，3H)；13C NMR (101 MHz，CDCl3)δ 146.31，141.36，139.18，138.06，137.25，131.10，129.59，129.08，128.59，94.62，21.28，20.87；GC-MS：308。

4 结论

我们通过钯催化芳基硼酸底物与邻碘苯胺进行偶联反应，偶联产物不用分离直接进行重氮化反应一锅法实现一系列2-碘联芳烃化合物的合成。该方法以水和丙酮为溶剂，催化剂的用量低至0.2%，绿色环保，操作简单，这为我们进行2-碘联芳烃化合物的后续转化研究提供了坚实的物质基础。

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