[发明专利]一种新型三苯基有机铋(V)配合物催化剂及其制备方法以及含氮化合物合成中的催化应用

说明书

本发明提供了一种离子型的三苯基有机铋(Ⅴ)配合物催化剂I及其制备方法及其用于催化的含氮化合物II‑V的合成方法。所述配合物I是阳离子型有机铋配合物，分子式为Ph₃BiX₂(X＝OSO₂C₄F₉，OSO₂C₆F₅，OSO₂C₈F₁₇)，该配合物中的铋原子与三个苯基相连，显示五价。另外两个全氟辛基磺酸根与配合物的阳离子部分形成离子键。所述合成方法以上述三苯基有机铋配合物为催化剂，以常用有机溶剂为反应溶剂，合成了四类含氮化合物，包括双吲哚甲烷衍生物II，二氢嘧啶酮III，二氢吡啶IV以及β‑氨基醇V等四类化合物。本方法具有成本较低，产率高，操作简便、无污染、催化剂可以多次重复利用等优点。该方法为含氮化合物的制备开辟了一条廉价、绿色的途径。

【技术领域】

本发明属于催化有机合成领域，具体地说涉及一种新型三苯基有机铋(Ⅴ)配合物及其制备方法以及其作为路易斯酸催化剂在含氮化合物的合成中的催化应用。

【背景技术】

含氮化合物作为许多具有生理活性的天然产物、医药化合物的基本骨架,是一类非常重要的有机合成中间体；尤其是含有双吲哚甲烷，二氢嘧啶酮，二氢吡啶，β-氨基醇等结构的化合物由于具有独特的生理活性和药理活性，因此具有很高的合成价值，合成应用非常广泛。寻找新型绿色高效的合成氮杂环类化合物的方法一直是化学家们的研究热点。目前，已经报道的可以作为制备含氮化合物的催化剂有很多，但大都存在催化活性低，对环境不友好，反应条件苛刻，催化剂用量大，选择性差，副反应多，成本较高等缺点。因此，找到一种对空气稳定，高效，反应条件温和，绿色环保的催化剂依然是科学家们追逐的目标。

近年来，金属Lewis酸催化剂占据着越来越重要的位置，广泛应用于碳-碳键或碳-杂键的构建反应中。如何合成高效稳定的绿色Lewis酸催化剂是化学工作者努力的方向。虽然，科学家已经合成了很多含金属的配合物，具有很强的催化活性，能高效催化多类反应。但同时也存在一些问题，如对反应条件要求苛刻，溶剂需进行无水处理，反应需在惰性气体保护下进行等。铋因为其本身低毒无放射性等特点，已被合成各种结构多样的铋化合物，用作催化剂或反应试剂。随着人们对绿色环保的呼吁，铋化合物的应用将会更加受到关注。我国铋储存量很大，但铋的消费还主要局限于传统领域。将金属铋合成各种配合物为铋的应用开拓了更为经济适用的方法，使其的应用更具有意义。经过近些年的研究和发展，化学工作者已经合成了一系列结构多样、性能特殊的有机铋配合物，并将其应用于各种有机反应中。但同时也存在着一些问题，如碳铋键不稳定，空气中不能长久放置；活性低，催化效果差等，这些都对铋配合物的应用造成了限制。全氟烷基碳链呈锯齿形，氟原子紧紧包围在其周围，这对亲水能力好的磺酸基团有很强的屏蔽作用。通过将长的全氟碳链引入到铋化合物中，可以增加其在空气或水中的稳定性。另外，全氟烷基碳链有很强的拉电子作用，可使配合物酸性增强。

回顾有关铋化学的研究，多是关于铋(Ⅲ)化合物，而有关铋(Ⅴ)的报道很少，因而在本发明中，我们设计将全氟烷(芳)基磺酸长链与铋(Ⅴ)化合物结合起来，合成了一种三苯基铋全氟烷(苯)基磺酸配合物，并将其应用于双吲哚甲烷衍生物、二氢嘧啶酮、二氢吡啶，β-氨基醇等含氮化合物的合成中。此方法符合绿色生产的要求，产率高，对环境无污染，且催化剂可回收利用。符合国家所提出的生态文明建设的理念。目前，国内外还没有关于三苯基有机铋(Ⅴ)配合物制备含氮化合物的公开文献和专利申请。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种三苯基有机铋(Ⅴ)配合物及其制备方法以及其作为路易斯酸催化剂在含氮化合物合成中的催化应用。目标在于提高目标化合物的产率和催化剂的可重复利用性。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：