Page 219 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 唐裕才，等: 可见光促进荧光素催化的氧化偶联反应合成苯并咪唑[2,1-a]异喹啉-6(5H)-酮衍生物·1505·

①
表 1 反应条件的优化 率得到产物，电子效应影响较小。此外，考察了杂
①
Table 1 Optimization of reaction conditions 硫、萘和 3,4-二甲基取代的 N-苯并咪唑基丙烯酰胺
序号 催化剂 氧化剂 Ⅲa 产率 /% 底物反应情况，分别以 45%、50%和 48%的产率得
②
1 Ru(bpy) 3Cl 2•6H 2O TBHP 63 到最终产物（Ⅲi~k）。值得一提的是，化合物Ⅲg、
2 酸性红 94 TBHP 痕量 Ⅲh 和Ⅲj 仅得到吉布斯自由能较低的单一目标产
3
3 伊红 Y 二钠盐 TBHP 52 物。最后，当丙烯位 R 为氢原子取代后，没有得到
4 曙红 B TBHP 痕量 目标产物（Ⅲl）。
5 荧光素 TBHP 78
6 5-异硫氰酸荧光素 TBHP 41 表 2 底物的普适性
7 荧光素钠 TBHP 72 Table 2 Universality of reaction substrates
8 荧光素氯 TBHP 65 序号 底物 产物 产率/%
9 荧光素 DTBP 41 1 Ⅰa Ⅲa 78
10 荧光素 BPO 60 2 Ⅰb Ⅲb 60
11 荧光素 K 2S 2O 8 32 3 Ⅰc Ⅲc 63
12 荧光素 TBPB 45 4 Ⅰd Ⅲd 55
③
13 荧光素 TBHP 39 5 Ⅰe Ⅲe 58
④
14 荧光素 TBHP 10 6 Ⅰf Ⅲf 62
①反应条件为Ⅰa（0.25 mmol）、催化剂（0.0125 mmol）、 7 Ⅰg Ⅲg 50
1,3-二氧戊烷 2 mL、氧化剂（0.75 mmol），室温蓝光（LED，10 W， 8 Ⅰh Ⅲh 53
波长 450~455 nm）下搅拌反应 20 h；②分离产率，下同；③V
9 Ⅰi Ⅲi 45
(CH 3CN)∶V (1,3-二氧戊烷)=1∶1 为溶剂（2 mL）；④避光下反应。
10 Ⅰj Ⅲj 50
在室温下，首先考察了不同种类光催化剂对Ⅲa 11 Ⅰk Ⅲk 48
产率的影响（序号 1~5），结果表明，以荧光素为催 12 Ⅰl Ⅲl 0
化剂时效果最好，产率达 78%。进一步考察了不同
为了探究可能的反应机理，进行了一系列的控
种类荧光素对Ⅲa 产率的影响（序号 6~8），结果表
制实验。首先对催化剂、光源及氧化剂在反应体系
明，5-异硫氰酸荧光素、荧光素钠和荧光素氯均能
中的作用进行了验证。在最优反应条件，即 N-苯并
以中等到良好的产率获得目标产物。随后，考察了
不同氧化剂（DTBP、BPO、K 2 S 2 O 8 、TBPB 等）对 咪唑基丙烯酰胺类化合物（0.25 mmol）、催化剂荧
反应的影响（序号 5，9~12），结果表明，以 TBHP 光素 （0.0125 mmol）、1,3-二氧戊烷 2 mL、TBHP
为氧化剂时效果最佳。此外，将反应溶剂调整为混 为氧化剂（0.75 mmol）、室温蓝光（LED，10 W，
合溶剂时，产率明显降低（序号 13）。最后进行了避 波长 450~ 455 nm）的基础上，分别在不添加荧光素
光实验（序号 14），当没有蓝光照射时产率仅 10%， 催化剂、无光源、无氧化剂条件下进行反应。结果
表明可见光在该反应中起着非常重要的促进作用。 表明，未加催化剂或未给光源时，产率分别降低至
因此，得到的最佳反应条件为：Ⅰa（0.25 mmol）、 15%和 10%，说明荧光素催化剂、光源在反应体系
荧光素（0.0125 mmol）、1,3-二氧戊烷 2 mL、TBHP 中发挥了重要的促进作用。而未加氧化剂时反应不
氧化剂（0.75 mmol），室温蓝光（LED，10 W，波 发生，表明氧化剂在反应中可能起着决定性作用。
长 450~455 nm）下搅拌反应 20 h，产率为 78%。 随后进行自由基抑制实验，向反应体系中加入自由
2.2 底物普适性研究 基抑制剂 2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO），即
在上述确定的最优反应条件下，对 N-苯并咪唑 在 N-苯并咪唑基丙烯酰胺类化合物（0.25 mmol）、
基丙烯酰胺类化合物底物的普适性进行了考察，结 催化剂荧光素（0.0125 mmol）、1,3-二氧戊烷 2 mL、
果见表 2。 TEMPO（0.75 mmol）、TBHP 氧化剂（0.75 mmol）、
由表 2 可知，在最优反应条件下，以 48%~78% 室温蓝光（LED，10 W，波长 450~455 nm）条件下
产率合成了 11 种具有不同取代基的苯并咪唑[2,1-a] 进行实验，反应完全被抑制，未检测到目标产物，
异喹啉-6(5H)-酮衍生物。芳环上无论是连有供电子 表明该反应可能经历了自由基历程。
的甲基、甲氧基（Ⅲb~c），还是吸电子的氯、溴、腈 根据上述实验结果以及相关文献报道 [11-14,17-19] ，
基（Ⅲd~f），反应都能顺利进行，以良好的产率 提出了如下可能的自由基反应过程，如图 1 所示。
（55%~63%）得到目标产物。当芳环 1 号位置连有 首先，荧光素催化剂（FI）在可见光作用下形成激
*
甲氧基（Ⅲg）和溴取代基（Ⅲh）时，均以中等产 发态（FI ），与 1,3-二氧戊烷发生单电子转移过程生成