[发明专利]一种含有卤代苯环的柔性大位阻N-杂环卡宾钯配合物和制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种含有卤代苯环的柔性大位阻N‑杂环卡宾钯配合物。该配合物特点在于：(1)以苊基为骨架结构，利用其优异的给电子性能以及刚性位阻，能够稳定金属中心，从而保证催化剂在空气和水汽存在时保持高稳定性；(2)在氮杂环卡宾的芳胺部分引入柔性大位阻，使金属中心具有一定的开阔性，并且能使金属中心在不同反应条件下改变活性中心的结构，原位生成截然不同的活性物种，从而能够在仅通过加入一种催化剂下，实现不同碳(拟)卤键的选择性翻转；(3)该催化剂的底物适应性范围广，对杂环多(拟)卤代芳烃具有高活性，并且基于该催化剂的反应无需隔绝空气和水汽，可以在温和反应条件下实现高反应活性。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种含有卤代苯环的柔性大位阻N-杂环卡宾钯配合物和制备方法及其应用。

背景技术

在过去的几十年中，含有多个C_Ar-C_Ar键和C_Ar-X键的化合物已经广泛应用于医药、农药以及功能材料等领域，而开发化学选择性的合成反应也成为一项重要的研究工作。到目前为止，钯催化的Suzuki-Miyaura偶联反应由于官能团耐受性好以及低毒性等特点成为构建C_Ar-C_Ar键和C_Ar-杂原子键有效的方法。但是Suzuki-Miyaura反应在催化多(拟)卤代化合物(如C-I、C-Br、C-Cl、C-OTf键)时，经常面临“化学选择性”差、底物适应性不好以及反应条件苛刻等缺陷，因此发展高效“化学选择性”的催化体系是一项十分重要的工作。

目前实现化学选择性的交叉偶联反应时有两种策略：一是使用不同结构的催化剂，通过它们对底物的活性差别而实现选择性反应(J.Am.Chem Soc.2010,132,2496–2497；Nat.Chem.2016,8,610-617；J.Org.Chem.2019,84,11474-11481；J.Org.Chem.2019,84,11799-11812；J.Am.Chem.Soc.2020,142,15454-15463；)。该策略中由于需要设计不同结构的催化剂导致成本高昂，因此限制了这策略的广泛使用。而另一种策略是设计单一催化剂，仅通过改变反应条件如反应溶剂、反应温度或添加剂就能实现选择性反应的翻转。(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,8192-8195；J.Am.Chem.Soc.2012,134,606-612)。后者由于只需要使用单一催化剂就可以高效构建复杂功能分子，因此它具有显著优势。然而到目前为止，只有少数催化体系如Pd₂(dba)₃/P(^tBu)₃以及一价钯二聚体[(P^tBu₃)PdBr]₂实现了只使用单一催化剂对C-Cl键和C-OTf键的“选择性翻转”(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,8192-8195；J.Am.Chem.Soc.2012,134,606-612)。尽管上述含膦配体的钯催化剂表现了良好的化学选择性，但是它们都对空气和水汽敏感，在溶液状态下不稳定，并且对于含氮杂环卤代芳烃以与杂环芳硼酸反应活性很低。因此在很大程度上限制了上述催化剂的应用。基于这一问题，目前亟需开发一种新型催化剂来解决上述挑战。

发明内容

本发明针对上述催化体系的缺陷，设计合成一种含有卤代苯环的柔性大位阻N-杂环卡宾钯配合物，它具有合成方便，反应条件温和，底物适用性广，能通过改变特定的反应条件即实现选择性偶联反应翻转。因此本发明符合有机化学和药物及材料合成的经济性需求，在此基础上开发的非膦钯催化剂将为催化剂设计提供新的思路。