DOI：10.16601/j.cnki.issn2096-7330.2024.01.013"文章編號：2096-7330（2024）01-0092-04

摘"要：芐基類化合物形成芐基氧類物質(zhì)的方法眾多。通過叔丁醇鉀與DMF的共同作用，形成氨基甲酰自由基與2，2，6，6-四甲基-1-哌啶氧基（TEMPO）反應(yīng)，建立一種以烷基芳烴、TEMPO為原料的氧化反應(yīng)。該體系在無強氧化劑、無過渡金屬催化下進行，減少成本的同時避免了對環(huán)境的污染，以更高的產(chǎn)率獲得目標化合物。

關(guān)鍵詞：叔丁醇鉀；烷基芳烴；芐基；TEMPO；氧化反應(yīng)

中圖分類號：O621.251""文獻標志碼：A

0引言

芐基氧類化合物廣泛存在于藥物和其他生物活性化合物中[1]，具有藥物研究的價值。芐基類化合物形成芐基氧類化合物的方法有很多種，其中包括過渡金屬催化氧化[2]，電化學催化氧化[3]、光催化氧化[4]、有機氧化劑氧化[5]等。由芐基類化合物合成芐基氧類化合物在此前的工作中需要使用強氧化劑[8]、金屬催化或光催化[9]，而過渡金屬的殘留、強氧化劑危險易燃等問題，一直是人們所探討的。t-BuOK/DMF促進的芐基C-H的官能化反應(yīng)的研究表明，在該反應(yīng)體系DMF與叔丁醇鉀共同作用下形成氨甲?；杂苫?，氨甲酰自由基攫取反應(yīng)物中芐位的H，從而在芐位形成芐基自由基[10-11]?；谏鲜鲅芯?，使用t-BuOK/DMF體系，促進烷基芳烴進行氧化反應(yīng)，實現(xiàn)芐基類化合物向芐基氧類化合物的高效轉(zhuǎn)化。

1實驗

1.1實驗儀器與試劑

氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，6890N5975C，美國安捷倫科技有限公司；400M核磁共振波譜儀，AVANCE NEO 400，瑞士布魯克公司；1-乙基萘，1127-76-0，畢德；叔丁醇鉀，865-47-4，伊諾凱；TEMPO，2564-83-2，麥克林；N，N-二甲基甲酰胺，68-12-2，天津永大。

1.2實驗步驟

將1-乙基萘（1 mmol）、TEMPO（2.5 mmol）、叔丁醇鉀（2 mmol）和DMF（2mL）依次加入已置換氬氣的反應(yīng)管中，在90 ℃的油浴鍋中反應(yīng)12 h，待反應(yīng)結(jié)束后，取樣，進行氣相質(zhì)譜儀器分析和薄層色譜法對比分析。反應(yīng)完全后，用乙酸乙酯與水進行萃取，合并有機層，濃縮蒸發(fā)得到粗產(chǎn)物。通過柱層析進行分離純化目標產(chǎn)物，TP曾靖愷1，+22mm。90mm，YTS（圖1反應(yīng)方程結(jié)構(gòu)式TS）對產(chǎn)物進行核磁共振波譜分析。

1.3優(yōu)化反應(yīng)條件

反應(yīng)方程式見圖1。

反應(yīng)條件：1a（1.0mmol），2a（2.5mmol），t-BuOK（2mmol）在DMF（2mL）中反應(yīng)12h。

1.1底物的條件優(yōu)化

為了探索芐基氧類化合物，采用叔丁醇鉀（t-BuOK）促進2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）與芐基類化合物的氧化反應(yīng)。在有反應(yīng)結(jié)果的基礎(chǔ)上，開始從溫度、堿、溶劑方面進行了條件優(yōu)化（表1）。

由表1.1中數(shù)據(jù)可以得知，選用t-BuOK為堿，DMF為溶劑，反應(yīng)溫度為90℃時，產(chǎn)率高達88%，在此基礎(chǔ)上改變了溫度條件，發(fā)現(xiàn)溫度太低或太高時，產(chǎn)率有所下降，當溫度為90 ℃時產(chǎn)率達到了最高，見表1，Entry 1～3。堿對反應(yīng)體系的影響，發(fā)現(xiàn)在CH3ONa、t-BuONa、t-BuOLi、K2CO3、KOH和不加堿的條件下，沒有產(chǎn)物生成，見表1，Entry 5～10。只有叔丁醇鉀的條件能反應(yīng)，原因可能是叔丁醇鉀中的鉀離子與DMF的共同作用，通過羰基得到配位的鉀的氨基甲?；撾x子，再單電子轉(zhuǎn)移過程形成氨基甲酰自由基來奪取芐位的H，再與TEMPO反應(yīng)實現(xiàn)芐位的氧化過程。溶劑的篩選，使用1，4-Dioxane、Toluene、DMSO和THF作為溶劑。實驗結(jié)果顯示，1，4-Dioxane、Toluene、Toluene和THF作為溶劑都有產(chǎn)物生成，但它們的產(chǎn)率都較低，見表1，Entry 11～14。雖然DMF和其他溶劑可以與叔丁醇鉀共同作用來攫取芐位的氫，但產(chǎn)率相差太大，差距大的原因可能是DMF與其他溶劑中的解離能不同導(dǎo)致的。

經(jīng)過一系列條件優(yōu)化后，篩選出了最佳反應(yīng)條件，即1 mmol的烷基芳烴、2.0 mmol的叔丁醇鉀和2.5 mmol的TEMPO，以DMF（2mL）為溶劑，在90 ℃的油浴下，氬氣氛圍中反應(yīng)12 h。對于不同活性的烷基芳烴底物，可適當?shù)母淖兎磻?yīng)條件，更有利于產(chǎn)物的反應(yīng)，來得到更優(yōu)的產(chǎn)率。

1.2底物范圍

反應(yīng)方程式見圖2。

反應(yīng)條件：90℃下，烷基芳烴（1.0mmol），TEMPO（2.5mmol），t-BuOK（2mmol）在DMF（2mL）中反應(yīng)12h。

在對溫度、堿、溶劑的選擇優(yōu)化后，以乙基萘和二芳基甲烷類化合物的烷基芳烴的底物范圍，見圖3。從圖3可以看出，1-乙基萘與TEMPO反應(yīng)的產(chǎn)率為88%，2-乙基萘與TEMPO的產(chǎn)率為23%，猜測可能是1號位的萘與2號位的萘電子云密度不同，TEMPO可以更好的氧化1號位的芐位C-H鍵。1，1-二苯基甲烷與TEMPO反應(yīng)的產(chǎn)物為58%，在一端接吸電子基的氯、氟和供電子基的甲氧基、甲基的二苯基甲烷類產(chǎn)物的產(chǎn)率為28%～57%。通過上述幾個底物的拓展，可以得出，不論接吸電子取代基還是供電子取代基的二芳基甲烷類化合物，亦或是不同位置的萘取代物，在該反應(yīng)條件下，都能與TEMPO發(fā)生反應(yīng)，實現(xiàn)烷基芳烴的氧化。

2目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征

3結(jié)語

以t-BuOK/DMF體系促進芐基類化合物轉(zhuǎn)變成芐基氧類化合物的研究：先使芐基類化合物的芐基C-H官能化生成芐基自由基，被TEMPO成功氧化形成TEMPO加合物，并且避免使用強氧化劑、過渡金屬催化劑或光催化劑，解決了過渡金屬的殘留、強氧化劑危險易燃等問題。由于生成的芐基氧類物質(zhì)廣泛存在于藥物和其他生物活性化合物中，所以該方法在藥物研究方面也具有一定的價值。因此，該方法是一種條件溫和、成本較低且綠色環(huán)保的方法。

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[責任編輯：黃天放]

收稿日期：2023-07-05

*基金項目：（國家自然科學基金委地區(qū)科學項目“過渡金屬催化以環(huán)狀叔胺為氮源的芳基鹵代物的胺化反應(yīng)”（21962012）

第一作者簡介：（朱其明（1974—），男，湖南永州人，博士，南寧師范大學副研究員，研究方向：催化合成。