N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用

摘要

本发明涉及涉及一类N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂及其合成与应用，其由N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物、Cu(I)盐、溶剂组成，所述的溶剂为醇类、水、腈类和DMF中的任意一种或它们的混合，包括有以下步骤：(1)按摩尔比称取N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物和Cu(I)盐，加入溶剂，常温下搅拌20～25min，析出大量固体；(2)过滤得到固体，用适当的溶剂反复洗涤该固体；即得。本发明具有以下优点：合成方法简单，稳定，还具有较高的催化活性。

说明书

技术领域

本发明涉及一类催化剂，具体的是涉及一类N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化 剂及其合成与应用。

背景技术

催化合成1,3-偶极环加成反应合成1,4-二取代-1,2,3-三唑的Cu(I)的催化剂体系主要分为三 种：(1)Cu(I)盐的固体催化体系：将Cu(I)加到树脂固载的端炔烃中,在有机碱如DIPEA (N,N-diisopropylethylamine)的存在下催化反应生成所需的1,4-二取代-1,2,3-三唑，该方法适用 于多种反应条件和树脂类型,但由于过量炔烃的自身偶联使得反应产率较低；(2)Cu(I)盐的 液相催化体系：将CuI，CuBr，CuCl，CuCN，CuOAc等一价铜盐加入到一定的溶剂体系中用 来催化反应从而得到相应的1,4-二取代1,2,3-三唑；该方法能取得很好的产率，但Cu(I)盐容易 歧化或被氧化，且Cu(I)盐催化的反应体系需利用特定的溶剂甚至需要加入碱，使得其应用有 一定的局限性；(3)配体辅助Cu(I)形成配合物的催化体系：将Cu(I)与不同的配体形成配合物， 在相应的溶剂体系中催化反应生成相应的1,4-二取代1,2,3-三唑。方法一、二由于Cu(I)易被氧 化或发生歧化会造成反应速率降低或产率下降等问题，而方法三是将Cu(I)与富氮的杂环化合 物配位形成配合物，使配合物中的配体不仅能促进Cu(I)中间体的转化，而且能和Cu(I)形成很 强的键，起到稳定Cu(I)和加强Cu(I)催化活性的作用，从而大大提高了反应的产率。因此设计 合成一种结构新颖的配体具有重要的研究意义。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有技术提出一种N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I) 复合催化剂及其合成与应用，常温下极微量就能高效的催化1,3-偶极环加成反应合成1,4-二 取代-1,2,3-三唑。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：N取代的杂环-1,2,3-三唑衍生物/Cu(I) 复合催化剂，其由N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物、Cu(I)盐、 溶剂组成，其中N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩 尔比为1：1.5～2，所述的溶剂为醇类、水、腈类和DMF中的任意一种或它们的混合。

按上述方案，所述的N1取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下：

其中R为烷基或芳基，R’为H原子，烷基或芳基，X为CH或者N原子。

按上述方案，所述的N2取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下：

其中R为烷基或芳基，R’为H原子，烷基或芳基，X为CH或者N原子。

按上述方案，所述的烷基包括有甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基或苄基。

按上述方案，所述的芳基为苯基、取代苯基或杂芳基。

按上述方案，所述的杂芳基为吡啶、嘧啶、喹啉或异喹啉。

所述的N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂的合成方法采用的解决方案为：包 括有以下步骤：

(1)按摩尔比称取N1取代的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物和Cu(I) 盐，加入溶剂，常温下搅拌20～25min，析出大量固体；所述的N1取代的1,2,3-三唑衍生物结 构通式如下：

其中R为烷基或芳基，R’为H原子，烷基或芳基，X为CH或者N原子；

所述的N2取代的1,2,3-三唑衍生物结构通式如下：

其中R为烷基或芳基，R’为H原子，烷基或芳基，X为CH或者N原子；其中N1取代 的1,2,3-三唑衍生物或/和N2取代的1,2,3-三唑衍生物与Cu(I)盐的摩尔比为1：1.5～2；

(2)过滤得到固体，用溶剂反复洗涤该固体；即为N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I) 复合催化剂。

所述的N取代的1,2,3-三唑衍生物/Cu(I)复合催化剂作为促进叠氮化合物与端炔两组分 或叠氮化钠、卤代化合物与端炔三组分的Huisgen[3+2]环加成反应的催化剂的应用。

按上述方案，所述的Huisgen[3+2]环加成反应所用溶剂为醇类、水、腈类和DMF等中的 任意一种或它们的混合。

按上述方案，所述的叠氮化合物包括烷基叠氮化合物、芳基叠氮化合物、TMSN₃。

按上述方案，所述的端炔为芳基取代端炔、烷基端炔以及硅基取代端炔。

按上述方案，所述的卤代化合物为卤代烷基化合物、卤代芳基化合物、卤代杂芳基化合 物或卤代硅基化合物。

本发明针对的叠氮化合物与端炔两组份的Huisgen[3+2]环加成反应，其反应通式如下：

R¹为烷基，取代烷基，芳基，取代芳基，酯基，醛基，羰基等，R²为烷基，取代烷基， 芳基，取代芳基，取代硅基，磺酸基等。

本发明针对叠氮化钠、卤代化合物与端炔三组分的Huisgen[3+2]环加成反应，其反应通 式如下：

R¹为烷基，取代烷基，芳基，取代芳基，酯基，醛基，羰基等，R²为烷基，取代烷基， 芳基，取代芳基，取代硅基，磺酸基等。

本发明与现有技术相比具有以下优点：该配体及复合物的合成方法简单，且该复合物不 仅稳定，还具有较高的催化活性，常温下极微量就能高效的催化1,3-偶极环加成反应合成1,4- 二取代-1,2,3-三唑。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不能作为对本发明的限定。

实施例1

复合物A的合成

于100mL圆底烧瓶中依次加入4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(0.84g,10mmol)，苄溴(1.88g, 11mmol)，碳酸钾(99mg,1mmol)，碘化钾(0.23g,2mmol)，以DMF(40mL)作为反应 溶剂，室温搅拌1～2h反应完全，TLC监测反应过程。反应结束后，用乙酸乙酯萃取，有机 相用无水Na₂SO₄干燥，过滤浓缩得到粗产品经简单分离提纯得到白色的固体N1和N2混合 物，该混合物不需进一步分离即可作为配体A。

于50mL圆底烧瓶中加入配体A(0.3mmol)和CuI(0.36mmol)，以甲醇(20mL)为溶 剂，常温搅拌约25min，有大量固体析出；常温静置反应液，过滤得到固体，用无水甲醇反 复洗涤固体，洗涤后的固体即为Cu(I)复合物A。

复合物A的催化活性

催化端炔与有机叠氮化合物的反应：

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化苄(11mmol)，Cu(I)复合物A (1％)，以无水甲醇(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重结晶即 可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。

催化端炔，卤代化合物与叠氮化钠的反应

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化钠(11mmol)，苄溴(11mmol)， Cu(I)复合物A(1％)，以水(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重 结晶即可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。

实施例2

复合物B的合成

于100mL圆底烧瓶中依次加入5-苯基-4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(0.84g,10mmol)， 苄溴(1.88g,11mmol)，碳酸钾(99mg,1mmol)，碘化钾(0.23g,2mmol)，以DMF(40mL) 作为反应溶剂，室温搅拌1～2h反应完全，TLC监测反应过程。反应结束后，用乙酸乙酯萃 取，有机相用无水Na₂SO₄干燥，过滤浓缩得到粗产品经薄层硅胶柱层析分离提纯，得到白色 的固体，该固体即为配体B。

于50mL圆底烧瓶中加入配体B(0.3mmol)和CuI(0.36mmol)，以甲醇(20mL)为溶 剂，常温搅拌约25min，有大量固体析出；常温静置反应液，过滤得到固体，用无水甲醇反 复洗涤固体，洗涤后的固体即为Cu(I)复合物B。

复合物B的催化活性

催化端炔与有机叠氮化合物的反应：

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化苄(11mmol)，Cu(I)复合物B (1％)，以无水甲醇(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重结晶即 可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。

催化端炔，卤代化合物与叠氮化钠的反应

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化钠(11mmol)，苄溴(11mmol)， Cu(I)复合物B(1％)，以水(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重 结晶即可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。

实施例3

复合物C的合成

于100mL圆底烧瓶中依次加入5-苯基-4-(2-吡啶)-NH-1,2,3-三唑(1.00g,10mmol)， 碘苯(1.02g,11mmol)，碳酸钾(100mg,1mmol)，碘化亚铜(59mg,0.1mmol)，L-proline (50mg,0.1mmol)，以DMF(40mL)作为反应溶剂，加热至80℃搅拌1～2h反应完全，TLC 监测反应过程。反应结束后，用乙酸乙酯萃取，有机相用无水Na2SO4干燥，过滤浓缩得到 粗产品经薄层硅胶柱层析分离提纯，得到白色的固体。该固体即为配体C。

于50mL圆底烧瓶中加入配体C(0.3mmol)和CuI(0.36mmol)，以甲醇(20mL)为溶 剂，常温搅拌约25min，有大量固体析出；常温静置反应液，过滤得到固体，用无水甲醇反 复洗涤固体，洗涤后的固体即为Cu(I)复合物C。

复合物C的催化活性

催化端炔与有机叠氮化合物的反应：

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化苄(11mmol)，Cu(I)复合物C (1％)，以无水甲醇(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重结晶即 可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。

催化端炔，卤代化合物与叠氮化钠的反应

于50mL圆底烧瓶中依次加入苯乙炔(10mmol)，叠氮化钠(11mmol)，苄溴(11mmol)，Cu(I) 复合物C(1％)，以水(20mL)为反应溶剂，常温搅拌约30min，过滤浓缩反应液，重结晶 即可得到大量白色固体，即为1,2,3-三唑。