Page 131 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 臧瀚彬，等: HKUST-1 单位点铜催化 CO 2 /CS 2 成环耦合三氟甲基化反应 ·1845·

87%的产率得到三氟甲基-唑烷酮医药中间体。当 2.4 机理研究
烯丙基胺类底物中与烯烃相连的苯基带有吸电子基 在优化反应条件下，向反应混合物中额外加入
团氯、溴时（1b、c），会得到比无取代的苯基更高 自由基捕获试剂 TEMPO（2,2,6,6-四甲基哌啶氧化
的产率，分别为 87%和 83%；而当取代基团为给电 物，0.3 mmol，约 46.9 mg）时，产物 2a 的生成被
子基团，如甲基时（1d），催化产率有所下降，为 抑制，从反应混合物的 19 FNMR 谱图中可以观测到
69%。烯烃毗邻苯基的电子效应与反应活性的对应 自由基捕获产物 TEMPO-CF 3 的生成（反应式如图 6
关系与烯烃片段的离子型亲电三氟甲基化反应不相 所示），证明该催化反应可能经由自由基路径。
符，这暗示了烯烃三氟甲基化步骤可能经由自由基
路径进行 [26] 。与烯烃相连的苯基更替为其他芳环，
如 2-萘基时，反应也可顺利进行（1e）。当使用正丁
基取代的烯丙基胺（1f）时，反应以 80%的产率得
到预期产物 2f。当烯丙基胺底物的烯烃片段由位阻
较小的端烯烃更替为空间位阻较大的环烯烃时，反
应也能取得良好的产率和优异的非对映选择性
（2g）。另外，该催化体系中，C1 合成子可由 CO 2
拓展至其等电子体 CS 2 ，当采用 CS 2 （约 0.5 mmol，
36.1 mg）替代 CO 2 进行反应时，成功地合成了中枢

神经系统药物的类似物 2h，产率为 64%；当采用均 图 6 TEMPO 自由基捕获实验
相催化体系时，由于存在较强的硫毒化作用，仅得 Fig. 6 Free radical capture experiment of TEMPO
d
到痕量产物（2h ）。该结果反映了非均相催化剂
在自由基捕获实验基础上，结合相关文献报道 [7]
HKUST-1 的结构稳定性和对硫毒化作用的良好耐
和本课题组前期研究工作 [16] ，提出可能的反应机理
受性，克服了传统金属盐均相催化体系的不足，对
如图 7 所示。
于高附加值含硫杂环催化合成具有重要意义。

a
图 5 底物拓展实验示意图： 采用如表 1 序号 2 所示的

b
c
优化反应条件； 仅生成一种非对映异构体； 采用 图 7 可能反应机理
d
CS 2 替代 CO 2 ； 反应条件如表 1 序号 16 Fig. 7 Possible mechanism of reaction
a
Fig. 5 Substrate scope investigation: Using the optimized
reaction conditions as shown in table 1, entry 2; b HKUST-1 具有 Cu 2 (O 2 C) 4 双轮浆铜金属催化位
Only one diastereomer formed; c CS 2 was used
d
instead of CO 2 ; Using the mixture of Cu(NO 3 ) 2 ∙ 点，通过真空加热活化晶体，去除轴向配位的水分
3H 2 O and H 3 BTC as catalyst, as shown in Table 1, 子，铜中心的轴向空配位位点具有良好的路易斯酸
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