大连理工大学包明/王万辉课题组开发了新型功能化钌配合物并用于催化水相中的无受体脱氢偶联反应,高效、高选择性地合成了苯并咪唑和喹啉衍生物。该研究为芳香N-杂环类化合物的绿色合成提供了新策略。
苯并咪唑和喹啉及其衍生物作为重要的N-杂环化合物,是药物、农药、染料和其他功能材料的重要组成部分。近年来,利用过渡金属催化无受体脱氢偶联(Acceptorless Dehydrogenative Coupling ADC) 反应合成苯并咪唑和喹啉及其衍生物受到了广泛的关注。与传统合成方法相比,ADC反应使用廉价易得的醇作为底物使反应更为绿色和可持续,并且可以防止副反应,提高反应的选择性。目前,已报道的合成苯并咪唑和喹啉衍生物的ADC反应大多都在有机溶剂中进行,有机溶剂有毒、易燃且相对昂贵。为了使反应更加绿色和可持续,使用无毒、不燃且储量丰富的水作为替代溶剂被认为是良好选择。并且很多水相中进行的有机反应,其反应速率和产物选择性有显著提高,因此水溶剂展示出巨大的应用潜力。然而,水中进行的有机反应仍存在有机底物溶解性差、催化剂和中间体在水中不稳定等问题。基于ADC策略,设计和开发合成苯并咪唑和喹啉衍生物的高效水相催化体系仍极具挑战性。 基于此,大连理工大学包明/王万辉课题组开发了功能性酰胺钌配合物并用于高效催化水相中合成苯并咪唑和喹啉衍生物的两种ADC反应。配体上带有强供电子OH基团的催化剂显示出优异的催化活性。该催化反应体系具有良好的底物适用性,以优异的收率得到22种苯并咪唑衍生物和20种喹啉衍生物。对照实验表明,苯甲醛和2-氨基苯甲醛是反应的重要中间体。DFT计算表明,催化剂催化醇脱氢过程通过外配位层路径比内配位层途径更有利;带有强供电子O−基团的配合物是催化剂在碱性环境中的真正活性物种。该研究为开发用于无受体脱氢偶联反应的新型多功能催化剂提供了新思路,同时,也为芳香N-杂环类化合物的绿色合成提供了新策略。 论文信息 Efficient Synthesis of Benzimidazole and Quinoline Derivatives Catalyzed by Functionalized Amidato Ruthenium Complexes in Water via Acceptorless Dehydrogenative Coupling Strategy Xin Liu, Wen-Zhe Dong, Yining Liu, Wei-Yu Shao, Dr. Yang Li, Xiaoqiang Yu, Dr. Yuichiro Himeda, Dr. Wan-Hui Wang, Prof. Ming Bao ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202300817