铱(III)催化活化C-H将苯胺衍生物通过酰胺化合成苯并咪唑外文翻译资料

铱(III)催化活化C-H将苯胺衍生物通过酰胺化合成苯并咪唑

摘要: Ir(III)催化的苯并咪唑合成已经在氧化还原中性条件下通过苯胺衍生物与二恶唑酮环合而实现。反应通过具有适当底物范围的C-H活化-酰胺化-环化途径进行。

苯并咪唑是许多化合物的重要结构部分，如今更是被广泛应用于生物学和医学领域。¹含有这种重要杂环的药物分子在抗微生物，抗结核，抗炎，镇痛和抗病毒活性的治疗中发挥了许多的生物学作用。²因此，在苯并咪唑的合成方法上前人已经做出了许多的努力。传统的催化方法包括1,2-苯二胺与3个C1合成子³缩合以及苯胺的过渡金属催化偶联官能化的方法，（scheme1）⁴但是这些方法通常会受到某些限制，例如起始原料的官能化，反应所需的步骤过于繁琐以及苛刻的条件。因此需要开发一种温和、简单，环保的合成苯并咪唑的方法。

Scheme1. 1,2-二取代苯并咪唑的合成

在过去的几年中，芳基的C-H键的直接胺化/酰胺化已经被确定是一种构建C-N键的简单且经济的方法。⁵过渡金属催化剂，例如Mn，Co，Cu，Ru，Rh和Ir已经被用来实现C-H活化，使用异氰酸酯，胺和酰胺，有机叠氮化物，羟胺和亚氨基碘烷作为氮源进行酰胺化的反应。⁶尤其是，其具有高反应性，相容性和多功能性的氮转移⁷试剂1,4-二恶唑-5-酮⁸的表现尤为突出。2015年，Chang⁸和我们的研究团队⁹独立报告了在温和的反应条件下，Cp*Rh(III)和Cp*Co(III)催化的芳基和烷基C-H键的酰胺化反应。在这些研究中，我们仅实现了简单的酰胺化。随后，功能化的（尤其是亲核的）DGs出现了。因此，在C-H键酰胺化后，DG的亲核性引发了随后的环化串联反应，就像我们小组和其他团队报道的喹唑啉及其N-氧化物的合成一样。¹⁰尽管通过该方法已经实现了Cp*Rh和Cp*Co催化的C-H键酰胺化和环化反应的不同体系，但产物仅限于六元氮杂环。^10,11就像苯并咪唑一样，通过C-H活化和芳烃酰胺化合成五元氮杂环所受到的关注非常有限。¹²但是，我们和其他团队已经通过N-苯基-2-氨基吡啶的C-H活化与重氮化合物偶联而开发了吲哚的有效合成方法。¹³这个反应是通过C-H烷基化亲核环化串联发生的，这表明该芳烃底物在五元环的构建中具有很高的反应性。¹⁴作为我们对环化反应的兴趣的延续，我们旨在探索通过N-苯基-2-氨基吡啶的C-H活化来合成苯并咪唑的方法。然而，对我们的研究而言这仍然存在挑战，因为反应物酰胺化后的中间体是邻苯二胺，其可能对催化剂形成强烈的抑制作用并形成稳定的五元金属环中间体。另外，由于酰胺的低亲电性，环化步骤可能会受到阻碍。现在我们所报告的是第一个通过C-H活化和分子间偶联过程进而合成苯并咪唑的方法。

^a Reaction conditions: 1b (0.2 mmol), 2a (0.24 mmol), catalyst (4 mol %)/silver salt (16 mol %), additive, and a solvent (2 mL) at 100 °C for 24 h under N₂. ^b Isolated yields after column chromatography. ^c [IrCp*Cl₂]₂ (2.5 mol %)/AgNTf₂ (10 mol %).

Table 1苯并咪唑合成的优化研究

带着这样的思路，我们之后研究了二恶唑酮与带有meta-Me基团的苯胺偶联反应（1b），以确保反应的单选择性（Table 1）。分离出所需的苯并咪唑3ba，其收率为19％，当使用[Cp*RhCl₂] ₂ / AgSbF₆作为催化剂时，未检测到酰胺化中间体3b（entry 1）。鉴于Ir(III)催化剂在酰胺化反应中所具有的高活性，¹⁵因此我们采用了Ir(III)作为催化剂。令我们高兴的是，使用[Cp*IrCl₂] ₂ / AgNTf₂作为催化剂，分离出所需产物3ba，其产率为72％（entry 2）。对照实验表明，[Cp*IrCl₂] ₂和银添加剂对该反应都是必需的（entry 3和4）。其他银盐，例如AgBF₄，AgOTf和AgSbF₆，都降低了耦合效率（entry 5-7）。溶剂的筛选结果显示3b在极性更大的溶剂中效果更好（entry 8-10）。进一步引入化学计量的PivOH，可提高3ba的收率（entry 11），而AcOH或碱添加剂的效果似乎较差（entry 12-17）。此外，将催化剂剂量降低至2.5mol％仍然表现出良好的效果（entry 18）。

^aReaction conditions: 1

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