林泽超, 唐 磊, 黄晴菲, 王启卫, 邓金根,2

(1. 中国科学院 成都有机化学研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川大学 华西药学院

靶向药物及释药系统教育部重点实验室, 四川 成都 610041; 3. 中国科学院大学, 北京 100049)

·研究简报·

新型“NH-叔丁亚砜-烯”配体的合成及其在转移氢化反应中的应用

林泽超1,3, 唐 磊1, 黄晴菲1, 王启卫1, 邓金根1,2

(1. 中国科学院 成都有机化学研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川大学 华西药学院

靶向药物及释药系统教育部重点实验室, 四川 成都 610041; 3. 中国科学院大学, 北京 100049)

邻叔丁基亚砜苄胺与2-乙烯基苯甲醛(或2-苯乙烯-苯甲醛)经缩合反应制得亚胺，再经硼氢化钠还原合成了两个新型的NH-叔丁亚砜-烯类三齿柔性配体(4a和4b)，其结构经1H NMR，13C NMR和HR-MS表征。考察了4a或4b与Ir的络合物催化苯乙酮的转移氢化反应，转化率分别为94%和51%。

叔丁基亚砜苄胺; NH-叔丁亚砜-烯； 三齿配体; 合成； 催化； 转移氢化

近年来，金属络合物催化剂因其在多种反应中具有很好的催化效果而得到了迅速发展[1-2]。亚砜基团因其氧或硫原子的两种不同孤对电子都可以与金属配位，从而在许多金属催化反应中展现出很好的活性[3-11]。

Chart 1

本研究小组[12]报道了一类NH-叔丁亚砜-吡啶三齿配体(Ⅰ， Chart 1)，其与[IrCl(COE)2]2形成的络合物可实现芳香酮的不对称转移氢化。

在此基础上，本文根据金属配位电子等排原理，将1的吡啶基团换为含有烯键的官能团，设计并合成了一类新型的柔性NH-叔丁亚砜-烯类三齿配体4，以期能提高该类配体的反应催化活性。即以邻叔丁基亚砜苄胺(1)[5]为原料，与邻位烯烃取代苯甲醛(2a和2b)经缩合反应制得亚胺(3a和3b)； 进一步用硼氢化钠还原合成了两个新的NH-叔丁亚砜-烯三齿配体(4a和4b, Scheme 1)，其结构经1H NMR，13C NMR和HR-MS表征。并对4催化苯乙酮的转移氢化反应(Scheme 2)进行了初步研究。选用[IrCl(COE)2]2作金属前体，在叔丁醇钾-异丙醇反应体系下，实现了NH-叔丁亚砜-烯配体对苯乙酮的转移氢化反应。

Scheme 1

Scheme 2

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker-300型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Bruke P-SIMS-Gly FT-ICR型质谱仪。

1[5]， 2a[13]和2b[13]参考文献方法合成，总收率分别为35%， 51%和54%； [IrCl(COE)2]2由stream公司提供；其余所用试剂均为分析纯。

1.2 4a和4b的合成通法

在反应瓶中依次加入1 369 mg(1.75 mmol)，无水二氯甲烷10 mL和2 1.75 mmol)，搅拌使其混合均匀；加入无水硫酸钠500 mg(3.5 mmol)，于30 ℃反应5 h；加入无水甲醇10 mL，冰浴冷却，加入硼氢化钠45 mg(1.75 mmol)，于室温反应3 h。倾入30 mL冰水中，用KOH水溶液调至pH>12，用二氯甲烷(3×20 mL)萃取，合并萃取液，用无水硫酸镁干燥，浓缩，残留物经氧化铝柱层析纯化得淡黄色油状物4。

N-[2-(叔丁亚砜基)苄基]-1-(2-乙烯基苯基)甲胺(4a)： 收率47%；1H NMRδ: 1.16(s, 9H), 2.03(br, 2H), 3.72(d,J=13.5 Hz, 1H), 3.91(s, 2H), 4.12(d,J=13.5 Hz, 1H), 5.32(dd,J=1.3 Hz, 11.2 Hz, 1H), 5.68(dd,J=1.3 Hz, 17.4 Hz, 1H), 6.98～7.01(m, 1H), 7.24～7.29(m, 3H), 7.44～7.59(m, 3H), 7.85(d,J=2.5 Hz, 1H), 7.85～7.88(m, 1H);13C NMRδ: 22.9, 49.1, 51.0, 57.3, 116.0, 125.8, 126.2, 127.3, 127.5, 128.8, 129.3, 131.0, 134.1, 136.6, 136.9, 138.7,139.9; HR-MS: Calcd for C20H26NOS{[M+H]+}328.173 0, found 328.173 0。

(E)-N-[2-(叔丁亚砜基)苄基]-1-[2-(苯乙烯)苯基]甲胺(4b)： 收率54%；1H NMRδ： 1.16(s, 9H), 2.24(br, 2H), 3.78(d,J=13.5 Hz, 1H), 3.91～3.98(m, 2H), 4.17(d,J=13.5 Hz, 1H), 7.03(d,J=16.1 Hz, 1H), 7.28～7.44(m, 10H), 7.47～7.51(m, 2H), 7.64(d,J=6.6 Hz, 2H), 7.83(m, 1H);13C NMRδ: 22.8, 51.0, 57.2, 76.6, 77.0, 77.4, 125.6, 125.7, 126.1, 126.5, 127.2, 127.4, 127.5, 127.6, 128.5, 128.8, 129.6, 130.5, 131.0, 136.5, 136.7, 137.3, 138.6, 139.6; HR-MS: Calcd for C26H30NOS{[M+H]+}404.586 9, found 404.587 5。

1.3 苯乙酮的转移氢化反应

在5 mL反应瓶中加入4(1 mol%)，手套箱中加入[IrCl(COE)2]21.1 mg(1 mol%)和二氯甲烷1 mL，于40 ℃反应2 h。油泵抽干，充入氩气。在无氧条件下依次加入苯乙酮(0.25 mmol)，异丙醇2.5 mL和叔丁醇钾(10 mol%)的异丙醇(0.5 mL)溶液，于28 ℃反应3 h。经硅胶柱滤除金属及无机盐，滤液蒸干，经核磁分析测定转化率。

2 结果与讨论

2.1 合成

1不稳定，长时间放置容易被氧化，因此需要现制现用。在亚胺中间体2的合成中，由于邻位叔丁基大位阻基团的存在，如果反应溶剂不做无水处理，很容易导致反应向逆反应进行，从而导致反应收率降低。因此，对二氯甲烷进行无水处理。

在4的合成中，由于亚胺中间体3比较不稳定，容易发生分解，因此4a和4b的合成收率分别仅为47%和54%。另外，亚中间体不好分离纯化，因此，我们采取一锅法，直接向反应液中加入硼氢化钠进行还原。但是，实验发现由于硼氢化钠在二氯甲烷中溶解性差，容易粘在瓶壁上，导致反应几乎不进行；因此，采用加入经过无水处理的甲醇，来促进硼氢化钠在二氯甲烷中的溶解，从而促进反应进行。对于4的分离纯化，因原料极性较小，与产物极性相差较大，故分离纯化较简单，可通过氧化铝柱柱层析分离获得。

4b的1H NMR分析表明：烯烃上氢质子的耦合常数为13.5 Hz。一般来说，对于顺式烯烃上氢的耦合常数为8～12 Hz；而反式烯烃上氢的耦合常数为12～18 Hz[13-14]。因此，可推断4b为反式构型。

2.2 转移氢化

利用4和Ir的络合物作为催化剂，研究了其在苯乙酮的转移氢化反应中的应用，在底物和催化剂用量比为100,于28 ℃反应3 h，经后处理由核磁检测产物的转化率。结果表明：以4a和4b为配体时，转化率分别为94%和51%，可以得到与配体Ⅰ应用于苯乙酮还原相当的结果[5]。另外，烯烃上未取代的配体(4a)的反应活性远远高于苯基取代的配体(4b)。我们尝试了在4a上引入苯基取代，活化烯键，使4b与金属铱配位更紧密，从而提高转化率[15-16]。然而，实验结果表明，端烯配体的活性明显高于4b。原因可能在于，叔丁基亚砜的空间位阻，导致体积更大的苯基取代配体(4b)形成金属络合物的稳定性反而降低，从而导致反应活性减弱，转化率显著下降。

我们推测反应机理为：三齿配体首先与[IrCl(COE)2]2配位，形成相应金属络合物；然后在碱作用下，发生了消除反应；再通过加成从异丙醇中摄氢得到金属络合物中间体；再和苯乙酮形成六元环过渡态，N—H活化羰基，金属-H转移至羰基碳上，得到产物；而得到的催化剂再次进入催化循环中[17-18]。而且，我们也尝试在不加入叔丁醇钾的情况下进行该实验，反应完全不进行，因此，推测该反应的关键在于金属络合物在碱的作用下消除氯化氢，以形成缺电子的金属络合物中间体。

3 结论

设计并合成了两种新型的柔性NH-叔丁亚砜-烯类三齿配体，并将其成功应用于苯乙酮的转移氢化中，取得了94%的转化率。对这类配体的进一步研究正在进行中。

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Synthesis of Novel Sulfinyl-NH-olefine Ligands and Their Application in Transfer Hydrogenation Reaction

LIN Ze-chao1,3, TANG Lei1, HUANG Qing-fei1, WANG Qi-wei1, DENG Jin-gen1,2

(1. Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041 China;2. Key Laboratory of Drug-Targeting and Drug Delivery System, Ministry of Education, West China School of Pharmacy,Sichuan University, Chengdu 610041, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Two novel flexible tert-butylsulfinyl-NH-olefine tridentate ligands(4a, 4b) were synthesized by condensation and reduction starting with 2-tert-butylsulfinyl-benzylamine and 2-vinyl-benzaldehyde or 2-styrylphenyl-benzaldehyde. The structures were characterized by1H NMR，13C NMR and HR-MS. The catalytic activities of 4a and 4b with iridium in transfer hydrogenation reaction of acetophenone were investigated. The conversion were 94% and 51%, respectively.

tert-butylsulfinyl moiety; sulfinyl-NH-olefine; tridentate ligand; synthesis; catalysis; transfer hydrogenation reaction

2015-03-31;

2016-02-24

国家自然科学基金资助项目(20972154， 21372161)； 国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2010CB833300)

林泽超(1986-)，男，汉族，福建泉州人，博士研究生，主要从事不对称转移氢化反应的研究。 E-mail: linzc86@163.com

邓金根，博士，教授，博士生导师， E-mail: jgdeng@cioc.ac.cn

O625.73； O643.36

A

10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.04.15128