铜催化形成碳-杂原子和碳-碳键的方法技术

本发明专利技术的一个方面涉及铜催化的碳－杂原子和碳－碳成键方法。在某些实施方案中，本发明专利技术涉及铜催化的在硫羟化合物的硫原子与芳基、杂芳基或乙烯基卤化物或磺酸酯的活化碳之间形成碳－硫键的方法。在其它实施方案中，本发明专利技术涉及铜（Ⅱ）催化的在酰胺氮原子与芳基、杂芳基、或乙烯基卤化物或磺酸酯的活化碳之间形成碳－氮键的方法。在有些实施方案中，本发明专利技术涉及铜催化的在氰离子的碳原子与芳基、杂芳基、或乙烯基卤化物或磺酸酯的活化碳之间形成碳－碳键的方法。在另一个实施方案中，本发明专利技术涉及铜催化转换芳基、杂芳基或乙烯基碘化物的方法。本发明专利技术的再一个实施方案涉及连续方法，它可以在单一反应器中进行，其中该方法的第一步包括由相应的芳基、杂芳基、或乙烯基氯化物或溴化物经铜催化形成芳基、杂芳基、或乙烯基碘；该方法的第二步包括将第一步中生成的芳基、杂芳基、或乙烯基碘化物经铜催化形成芳基、杂芳基、或乙烯基腈、酰胺或硫醚。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
政府资助本专利技术由国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助完成(授权号RO1-GM58160)；因此，政府对本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
钯催化形成碳-杂原子键(例如碳-氮键)的方法目前广泛应用于药物、具有重要电学性质的材料、以及早期金属催化剂的配体的合成中。参见Stille，J.K.Angew.Chem.，Int.Ed.Engl.，25508-524(1986)；Miyaura，N.等，Chem.Rev.，952457-2483(1995)；Negishi，E.Acc.Chem.Res.，15340-348(1982)。同样地，在芳基或乙烯基卤化物与碳亲核试剂之间通过钯催化偶联形成碳-碳键的方法也被广泛应用。但钯价格的不断增长降低了这些有效方法的吸引力。因此，需要可用于形成碳-杂原子和碳-碳键的通用有效催化方法，其中所基于的催化剂不含稀少、昂贵的过渡金属如钯。同样也需要可用于在芳基或乙烯基卤化物与碳亲核试剂之间形成碳-碳键的通用有效催化方法，其中所基于的催化剂不含稀少、昂贵的过渡金属如钯。特别是，1998年国际金属市场块状钯的售价大约是块状铜价格的五百倍。因此，单就催化剂成本而言，要是上述转化方法使用包含铜而非钯的催化剂能够实现，则这种转化方法的吸引力还要高几个数量级。铜催化碳-硫键形成芳硫醚是一类用于生物、材料和药物领域的重要化合物。Liu，G.；Link，J.T.；Per，Z.；Reilly，E.B.；Leitza，S.；Nguyen，B.；Marsh，K.C.；Okasinski，G.F.；von Geldern，T.W.；Ormes，M.；Fowler，K.；Gallatin，M.J.Med Chem.2000，43，4025-4040；Beard，R.L.；Colon，D.F.；Song，T.K.；Davies，P.J.A.；Kochhar，D.M.；Chandraratna，R.A.S.J.Med Chem.1996，39，3556-3563；Nagai，Y.；Irie，A.；Nakamura，H.；Hino，K.；Uno，H.；Nishimura，H.J.Med Chem.1982，25，1065-1070；Pinchart，A.；Dallaire，C.；Gingras，M.Tetrahedron Lett.1998，39，543-546；Hay，A.S.；Ding，Y.Macromolecules 1997，30，1849-1850；Hay，A.S.；Wang，Z.Y.；Tsuchida，E.；Yamamoto，K.；Oyaizu，K.；Suzuki，F.Macromolecules1995，28，409-415；Miki，H.；Nakahama，T.；Yokoyama，S.；Mashiko，S.US专利申请公开US20020072583A1；Wang，Y.；Chackalamannil，S.；Chang，W.；Greenlee，W.；Ruperto，V.；Duffy，R.A.；McQuade，R.；Lachowicz，J.E.Bioorg.Med.Chem.Lett.2001，11，891-894；Bonnet，B.；Soullez，D.；Girault，S.；Maes，L.；Landry，V.；Davioud-Charvet，E.；Sergheraert，C.Bioorg.Med.Chem.2000，8，95-103；Sawyer，J.S.；Schmittling，E.A.；Palkowitz，J.A.；Smith III，W.J.J.Org.Chem.1998，63，6338-6343.构建芳基-硫键的传统过渡金属催化方法通常需要严格的反应条件；例如，使用Ni配合物偶联芳基卤化物与芳烃硫醇盐阴离子的方法需要高温(～200℃)和强碱(NaH)；并且，常常观测到副产物。Diederich，F.；Stang，P.J.Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions，Wiley-VCH 1998；Hassan，J.；Sevignon，M.；Gozzi，C.；Schulz，E.；Lemaire，M.Chem.Rev.2002，102，1359-1470；Cristau，H.J.；Chabaud，B.；Chene，A.；Christol，H.Synthesis 1981，892-894；Takagi，K.Chem.Lett.1987，2221-2224.自从Migita报道钯催化形成二芳基硫醚以来，只有数篇使用钯配合物作为催化剂的报道，而且反应物范围窄小。Migta，T.；Shimizu，T.；Asami，Y.；Shiobara，J.-i.；Kato，Y.；Kosugi，M.Bull.Chem.Soc.Jpn.1980，53，1385-1389；Zheng，N.；Mc Williams，J.C.；Fleitz，F.J.；Armstrong III，J.D.；Volante，R.P.J.Org.Chem.1998，63，9606-9607；Harr，M.S.；Presley，A.L.；Thorarensen，A.Synlett.1999，1579-1581；Schopfer，U.；Schlapbach，A.Tetrahedron 2001，57，3069-3073；Li，G.Y.Angew.Chem.Int.Ed.2001，40，1513-1516；Li，G.Y.J.Org.Chem.2002，67，3643-3650；Ciattini，P.G.Morera，E.；O rtar，G.Tetrahedron Lett.1995，36，4133-4136；Ishiyama，T.；Mori，M.；Suzuki，A.；Miyaura，N.J.Organomet.Chem.1996，525，225-23；Wendeborn，S.；Berteina，S.；Brill，W.K.-D.；Mesmaeker，A.D.Synlett.1997，671-675.催化剂体系如Pd(OAc)2/Tol-BINAP或Pd2(dba)3/DPPF只容许芳基三氟甲磺酸酯或芳基碘与烷基硫醇偶联，不能与芳烃硫醇发生偶联。另外，它们常常需要强碱如NaOt-Bu，而这一点又不适合于碱敏感官能团。另一种偶联方法，即铜催化的Ullmann-类型偶联，对于大型和/或工业规模的应用是有吸引力的。Lindley，J.Tetrahedron 1984，40，1433-1456.但这种适合于各种官能团的温和铜催化C-S键形成反应仍然是难以控制的。Palomo，C.；Oiarbide，M.；Lopez，R.；Gomez-Bengoa，E.Tetrahedron Lett.2000，41，1283-1286；Herradura，P.S.；Pendola，K.A.；Guy，R.K.Org.Lett.2000，2，2019-2012；Kalinin，A.V.；Bower，J.F.；Riebel，P.；Snieckus，V.J.Org.Chem.1999，64，2986本文档来自技高网...

【技术保护点】
由图式１表示的方法：Ｚ－Ｘ＋ＨＳ－Ｒ＊Ｚ－Ｓ－Ｒ方案１其中Ｘ代表Ｉ，Ｂｒ，Ｃｌ，烷基磺酸酯，或芳基磺酸酯；Ｚ代表任选取代的芳基、杂芳基、或链烯基；催化剂包括铜原子或离子；碱代表布朗斯台德碱 ；和Ｒ代表任选取代的烷基、环烷基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂芳烷基、链烯基烷基、或炔基烷基。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：SL布赫瓦尔德，A克拉帕斯，FY邝，E斯特雷特，J扎农，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：US[美国]