一种钯碳催化的四氢异喹啉选择性部分脱氢的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种通过钯碳催化1-取代-1，2, 3, 4-四氢异喹啉的选择性部分脱氢 来合成1-取代-3, 4-四氢异喹啉化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 亚胺在有机合成化学中是以一类最常用、最重要的底物，如环化反应、亲核试剂 的加成反应。通过胺的直接氧化脱氢合成亚胺，也是一类非常重要的合成方法。但是， 往往需要加入当量的氧化剂或氢受体（参考文献1 : (a)Orito K.，Hatakeyama T.，Takeo M. ,Uchiito S. , Tokuda Μ. , Suginome H. Tetrahedron 1998, 54, 8403 ； (b)Ajzert K. I. , Takacs K. Liebigs Ann. Chem. 1987, 1061 ； (c)Khatri P. K. , Jain S. L. , Sivakumar K. L. N. , Sain B. Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 3370 ； (d) Yao ff. , Zhang Y. , Jia X. , Huang Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1390 ； (e)Choi H. , Doyle Μ. P. Chem. Commun. 2007, 745), 如碘单质，硫，过氧叔丁醇，叔丁基乙烯等。此外，以三氯异氰尿酸或次氯酸叔丁酯作 为氧化剂（参考文献2: (a)Bolchi C.，Pallavicini M.，Fumagalli L.，Straniero V. , Valoti E. Org. Process. Res. Dev. 2013, 17, 432 ； (b) Scully F. E. , Schlager J. J. Heterocycles, 1982, 19, 653.)，经过氮卤化及脱氯化氢两步的形式氧化，同样可以 实现亚胺的合成。而过渡金属催化的有机化合物的脱氢提供了一种具有原子经济性、环 境友好的合成策略引进不饱和双键，如碳碳双键，碳氮双键，碳氧双键（参考文献3 :Choi J. , MacArthur A. H. R. , Brookhart Μ., Goldman A. S. Chem Rev, 2011, 111, 1761 ； (b)Esswein A. J. , Nocera D. G. , Chem. Rev. 2007, 107, 4022 ； (c) Dobereiner G. E. , Crabtree R. H. Chem. Rev. 2010, 110, 681.)，成功地避免了有害的当量氧化剂的加入。在过去的几十年，氮杂环化 合物的脱氢反应同样吸引了科学家们的广泛兴趣（参考文献4 :Lu S. -M.，Wang Y. -Q.，Han X.-ff. ,Zhou Y.-G. Chin. J. Catal. 2005, 26:287 ； (b) Wang D.-ff. , Wang X.-B. , Wang D. -S.，Lu S. -M.，Zhou Y. -G.，Li Y X. J. Org. Chem. 2009, 74, 2780.)。
[0003] 相关的机理研究显示氮杂环化合物的脱氢经过一个高活性环状亚胺中间体，随后 进一步脱氢芳构化（参考文献 5 : (a) Li H.，Jiang J.，Lu G.，Huang F.，Wang Ζ· X. Organom etallics，2011，30, 3131 ; (b) Zhang X. -B.，Xi Z. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011，13, 3997.)。 理论上来说，通过控制氮杂环脱氢反应条件可以获得亚胺中间体。然而，鲜少有经部分脱氢 得到环状亚胺的例子的报道。直到最近，Stahl小组（参考文献6 :Wendlandt A. E.，Stahl S. S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 506.)成功地报道了一种双功能化的锌/醌配合物催化的 胺的有氧氧化得到亚胺的反应，并取得了优异的收率。Turner小组（参考文献7 :Ghislieri D. , Green A. P. , Pontini Μ. , Willies S. C. , Rowles I. , Frank A. , Grogan G. , Turner N. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10863.)创造性地将氨氧化酶ΜΑ0-Ν D11C应用于胺的选择 性氧化。氮杂环化合物脱氢反应更倾向于形成具有芳香稳定性的完全脱氢的产物，而亚胺 中间体在脱氢过程中是一种瞬态中间体。如何高选择性地实现氮杂环化合物的脱氢仍然是 该领域最具挑战性的课题之一。急需解决的决定性的问题是抑制芳构化产物，从而提高脱 氢选择性。考虑到完全脱氢产物及部分脱氢产物都是非常重要的有机合成骨架，所以，发展 一种高效的、可控的氮杂环脱氢体系是具有重要意义的。
[0004] 多相催化剂Pd/c对四氢异喹啉化合物具有催化脱氢活性，但反应选择性较 差，同时产生完全脱氢的芳构化产物异喹啉。通过实验，发现在无机碱存在下可以 显著提高反应的选择性（参考文献8 :1丨11〇.，1丨&6.，211&即￥.，1^(：.，0 &七&1.3(^· Technol. 2014, 4, 464.)。利用该策略，我们成功地实现了 1，2, 3, 4-四氢异喹啉的选择性部 分脱氢。这为四氢异喹啉的部分脱氢提供了一种简便、高原子经济性、高化学选择性的反应 途径。另外，多相催化剂Pd/C还可以回收循环使用多次，活性和选择性基本能够保持。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是发展一种通过Pd/C催化的1，2, 3, 4-四氢异喹啉选择性部分脱氢 来合成3, 4-二氢异喹啉的方法。
[0006] 本发明操作简单实用，原料及Pd/C催化剂廉价易得，且可实现催化剂循环利用。 该反应条件温和，通过直接脱氢合成目标化合物，因而反应具有绿色原子经济性。
[0007] 为实现上述目的，本发明以钯碳作为脱氢催化剂，三水磷酸钾作为添加剂，以实现 四氢异喹啉的选择性部分脱氢。
[0008] 本发明的技术方案如下：
[0009] 本发明提供的是一种通过Pd/C催化的1，2, 3, 4-四氢异喹啉选择性部分脱氢来合 成3, 4-二氢异喹啉的方法，其合成路线如下：
[0010]
[0011] 式中：
[0012] 温度：0-80 ? ;
[0013] 溶剂：乙腈；
[0014] 时间：10-22 小时；
[0015] 催化剂：钯碳；
[0016] 添加剂：碱；
[0017] 所述R\R2为C1-C10的烷基，C1-C10的烷氧基，卤素（F、Cl、Br或I)中的一种；
[0018] 所述R3为C1-C10的烷基，或苯基及含有取代基的苯环，苯环上的取代基为F、C1、 CF3、Me、MeO中的一种取代基或二种取代基或三种取代基；
[0019] 所述添加剂是三水磷酸钾，碳酸钠，碳酸铯，碳酸钾，叔丁醇钾中的一种；
[0020] 所述钯碳是市售质量分数为5 %的钯碳；
[0021] 反应步骤为：
[0022] 在氧气氛围或空气中，向盛有Pd/C(式1中底物的40mol % )和三水磷酸钾（式1 中底物的20mol% )的反应瓶中，加入溶剂，室温搅拌数分钟，再将取代四氢异喹啉加入反 应体系，在0-80°C下搅拌反应12-22小时。过滤钯碳催化剂，直接柱层析得相应的部分脱氢 产物。且反应中的钯碳催化剂可实现循环利用。
[0023] 所述催化剂为钯碳（质量分数为5% Pd on Carbon)，为市售钯碳且无需进行任何 处理。
[0024] 所述添加剂为无机碱化合物。反应所用的无机碱为三水磷酸钾，碳酸钠，碳酸铯， 碳酸钾，叔丁醇钾。反应中使用量和取代四氢异喹啉的摩尔比为1:5。
[0025] 所述反应溶剂为乙腈、正己烷、乙醚、二氯甲烷、甲苯、1，4-二氧六环、甲醇中的一 种或两种的混合。
[0026] 所述反应温度为0-80°C。
[0027] 本发明具有以下优点
[0028] 1.使用较为廉价Pd/C作为催化剂，并且可以循环利用。
[0029] 2.反应条件温和，无需加入当量氧化剂。
[0030] 3.产物的选择性好，能以高收率得到部分脱氢产物。
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