[发明专利]一种间接电催化合成2‑芳基吡咯类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学和电化学合成两方面领域，尤其涉及到一种以有机小分子PDI作为媒介，通过间接电还原反应，实现吡咯及其衍生物的直接的C-2位芳基化的方法。

技术背景

功能化的吡咯衍生物广泛地存在于诸多具有活性的天然产物和合成药物中，并且还可作为合成中间体应用到有机合成以及高分子材料制备中(Kern,J.C.；Terefenko,E.；Trybulski,E.；Berrodin,T.J.；Cohen,J.；Winneker,R.C.；Yudt,M.R.；Zhang,Z.；Zhu,Y.；Zhang,P.Bioorg.Med.Chem.Lett.2010,20,4816.)。因此，如何高效、快捷的合成功能化的吡咯衍生物引起了科研工作者的广泛关注。

近年来，已有大量的文献报道了通过吡咯C-2位的C-H活化的直接芳基化反应来合成功能化的吡咯及其衍生物合成方法。但是，已有方法通常都需要在过渡金属催化剂的催化下实现。常用的催化剂主要包括钯((a)Cho,B.S.；Bae,H.J.；Chung,Y.K.J Org Chem 2015,80,5302.(b)Bernhammer,J.C.；Huynh,H.V.Organometallics 2014,33,1266.(c)Zhao,L.；Bruneau,C.；Doucet,H.ChemCatChem 2013,5,255.(d)Xu,Y.；Zhao,L.；Li,Y.；Doucet,H.Adv.Synth.Catal.2013,355,1423.(e)Islam,S.；Larrosa,I.Chem Eur J 2013,19,15093.(f)Roy,D.；Mom,S.；Royer,S.；Lucas,D.；Hierso,J.-C.；Doucet,H.ACS Catal.2012,2,1033.(g)Ghosh,D.；Lee,H.M.Org.Lett.2012,14,5534.(h)Bensaid,S.；Doucet,H.ChemSusChem 2012,5,1559.(i)Sezen,B.；Sames,D.J.Am.Chem.Soc.2003,125,5274.)，铑((a)Ueda,K.；Amaike,K.；Maceiczyk,R.M.；Itami,K.；Yamaguchi,J.J.Am.Chem.Soc.2014,136,13226.(b)Ackermann,L.；Lygin,A.V.Org Lett.2011,13,3332.)，铜(Honraedt,A.；Raux,M.-A.；Le Grognec,E.；Jacquemin,D.；Felpin,F.-X.Chem.Commun.2014,50,5236.)和钴(Punji,B.；Song,W.；Shevchenko,G.A.；Ackermann,L.Chem.-Eur.J.2013,19,10605.)。仅有少数文献报道了不需要金属催化剂，以强碱为媒介的合成方法((a)Vakuliuk,O.；Koszarna,B.；Gryko,D.T.Adv.Synth.Catal.2011,353,925.(b)Vakuliuk,O.；Koszarna,B.；Gryko,D.T.Synthesis 2011,2833.(c)Vakuliuk,O.；Gryko,D.T.Eur.J.Org.Chem.2011,2854.)。然而，已报道的合成方法中大多需要在高温(120℃～150℃)或强碱条件下进行，且反应时间长。因此，发展一种高效且反应条件温和，过程安全且环境友好的吡咯及其衍生物的直接芳基化方法具有重要的理论意义和潜在的应用前景。

3,4,9,10-苝四羧酸酰亚胺(PDI，结构如下式所示)是一类常用的荧光染料。近期有文献报道了此类化合物可以作为光催化剂用于可见光催化的芳香卤代物的脱卤反应及芳香卤代物与吡咯的C-C偶联反应(Ghosh,I.；Ghosh,T.；Bardagi,J.I.；Konig,B.Science 2014,346,725.)。此外，对于PDI类化合物的电化学行为的研究显示，该类型化合物通常具有两对可逆的氧化-还原电对，且还原电势较低，易于被还原。而目前尚未见将PDI类化合物应用于电催化有机合成反应的研究报道。因此，基于间接电催化有机合成方法的高选择性和温和的反应条件的优势，再结合PDI类化合物的电化学性质，我们考虑将PDI用作间接电催化有机合成反应的媒介，发明了以芳香卤代物和吡咯及其衍生物为原料，通过间接电催化还原反应合成2-芳基化吡咯衍生物的合成方法。

PDI类化合物的结构式