钌催化二氢吡嗪脱氢：一种简便合成吡嗪的方法_洪建权.pdf

收稿日期:2022-03-19;修订日期:2022-04-08。基金项目:中央高校基本科研业务项目(JUSP22020)。第一作者简介:洪建权(1982 )，男，汉族，广东湛江人，博士，副教授，主要从事金属有机及有机合成研究。通信联系人:郑昌戈，博士，副教授，E-mail:cgzheng jiangnan edu cn。合成化学，2023，31(3)，216 221Chin J Syn Chem 2023，31(3)，216 221http/hchxcioc com快递论文钌催化二氢吡嗪脱氢:一种简便合成吡嗪的方法洪建权，马明玉，曹华鹏，富莹莹，冯瑞龙，赵奎，郑昌戈*(江南大学 化学与材料工程学院，江苏 无锡214122)摘要:吡嗪是一类重要的杂环化合物，广泛应用于医药、有机合成和配位化学等领域。本文报道了一种简便，有效合成吡嗪的方法。uCl2(p-cymene)2/KOAc 催化二氢吡嗪脱氢，以 43%90%的收率得到多种吡嗪类衍生物 2a 2p，采用1H NM、13C NM、I 和元素等手段进行表征，确证所得产物为目标化合物。关键词:脱氢;吡嗪;二氢吡嗪;CH 活化;钌络合物;简便合成中图分类号:O625 632;O621 3文献标志码:ADOI:10 15952/j cnki cjsc 1005-1511 22038uthenium-catalyzed Dehydrogenation of Dihydropyrazines:A Facile Approach to Synthesis PyrazinesHONG Jianquan，MA Mingyu，CAO Huapeng，FU Yingying，FENG uilong，ZHAO Kui，ZHENG Changge*(School of Chemical and Material Engineering，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)Abstract:Pyrazines are important heterocyclic compounds，widely used in medicine，organic synthesisand coordination chemistry Herein，a facile and efficient method for the synthesis of pyrazines isdescribed，where uCl2(p-cymene)2/KOAc catalyzed dehydrogenation of dihydropyrazines to affordvarious pyrazine derivatives 2a 2p in 43%90%isolated yields All of the compounds wereconfirmed as target compounds by1H NM，13C NM，I and elemental analysisKeywords:dehydrogenation;pyrazine;dihydropyrazine;CH activation;ruthenium complex;facilesynthesis吡嗪类化合物在医药、有机合成和配位化学等领域应用广泛1 2。-二酮与邻二胺缩合随后脱氢 是 合 成 吡 嗪 的 经 典 方 法3。尽 管 以FeCl34、硫5、DDQ6 8、氧化镍9、钯/碳10 11 和金属醇盐12 14 作催化剂或氧化剂的反应体系已经取得了重要的进展，但这类体系也存在许多不足之处，如毒性高、反应条件苛刻、需要添加大量氧化剂和伴随严重的后处理问题。因此，开发一种以空气为氧化剂，并且不需要添加助氧化剂的合成方法迫在眉睫。目前，金属催化加氢15 16、催化氧化17 23、催化偶联反应和催化脱氢24 25 已经取得了显著的发展。由 uCl2(p-cymene)2和 KOAc 反应得到的 u(OAc)2(p-cymene)2，在 K2CO3存在下，可作 为 CH 键 功 能 团 化 反 应 的 有 效 催 化剂26 28。此 外，在 温 和 条 件 下，钌 配 合 物 uCl(ppy)(tpy)PF6 能催化咪唑啉类化合物脱氢得到咪唑类化合物29。受此 启 发，本 课 题 组 研 究 了 钌 配 合 物 uCl2(p-cymene)2催化二氢吡嗪类化合物的脱氢 反 应。本 文 在K2CO3的 存 在 下，uCl2(p-cymene)2/KOAc高效催化二氢吡嗪脱氢，合成了多种吡嗪类衍生物(图 1)。图 1吡嗪类衍生物的合成路线Figure 1Synthesis route of pyrazine derivatives1实验部分1 1仪器与试剂WS-1A 型 数 字 熔 点 仪 AVANCEIII400MHz 型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS 为内标)，WQF-600N 型傅里叶红外光谱仪(KBr 压片)，Elementar Vario EL-III 型元素分析仪。5，6-二芳基-2，3-二氢吡嗪按文献30 方法合成，其余所用试剂均为化学纯或分析纯。1 2合成(1)催化剂的制备室温下，将uCl2(p-cymene)2(0 010 g，0 02 mmol)和 KOAc(0 050 g，0 05 mmol)加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)(1 5 mL)中，搅拌下反应 1 h 得催化剂 uCl2(p-cymene)2/KOAc。(2)2a 2p 的合成通法向上述反应液中加入 K2CO3(1 50 mmol，0 207 g)和 5，6-二-苯基-2，3-二氢吡嗪(0 50mmol，0 117 g)，搅拌下于 100 反应 6 h。冷却至室温，加入水 10 mL，转移至冰箱中冷冻，析出沉淀，过 滤，滤 饼 经 硅 胶 柱 层 析(洗 脱 剂:乙酸乙酯 正己烷=10 1，V V)纯化得产物2a 2p。2，3-二苯基吡嗪(2a):白色固体，收率80%，m p 122 124;1H NM(400 MHz，CDCl3):8.60(s，2H)，7.45(dd，J=2.0 Hz，1.6 Hz，2H)，7.28 7.35(m，6H);13C NM(100 MHz，CDCl3):152.9，142.1，138.6，129.7，128.7，128.3;I v:3060m，1521m，1455m，1386w，1305m，1150m，1096w，1015m，765m，695wcm1;Anal.Calcd for C16H12N2:C 82.73，H5.21，N 12.06，found C 82.95，H 4.96，N 12.05。2，3-二(2-噻吩)吡嗪(2b):橙黄色固体，收率 62%，m p 92 94;1H NM(400 MHz，CDCl3):8.45(s，2H)，7.46(dd，J=1.2 Hz，1.2 Hz，2H)，7.24(dd，J=1.2 Hz，0.8 Hz，2H)，7.01(q，J=3.6 Hz，2H);13C NM(100MHz，CDCl3):146.0，141.5，141.0，128.7，128.5，127.7;I v:3081m，1526m，1440m，1389w，1257m，1164m，977w，720m cm1;Anal.Calcd for C12H8N2S2:C 58.99，H 3.30，N 11.47，S 26.25，found C 58.79，H 3.24，N 11.50，S 26.46。2，3-二(2-呋喃)吡嗪(2c):红棕色固体，收率 66%，m p 87 89;1H NM(400 MHz，CDCl3):8.53(s，2H)，7.58(d，J=1.2 Hz，2H)，6.71(d，J=3.2 Hz，2H)，6.56(q，J=1.6Hz，2H);13C NM(100 MHz，CDCl3):150.5，143.9，141.9，112.4，111.9;I v:3108m，1593s，1487m，1374w，1043m，921m，768wcm1;Anal.Calcd for C12H8N2O2:C 67.92，H3.80，N 13.20，found C 68.15，H 3.71，N 13.09。2，3-二(4-甲苯基)吡嗪(2d):灰白色固体，收率 71%，m p 118 120;1H NM(400MHz，CDCl3):8.55(s，2H)，7.35(d，J=8.4Hz，4H)，7.11(d，J=8.0 Hz，4H)，2.35(s，6H);13C NM(100 MHz，CDCl3):152.7，141.7，138.6，135.9，129.5，129.0，21.3;Iv:3026m，2921s，1609s，1509s，1387m，1096m，816w，723s cm1;Anal.Calcd for C18H16N2:C83.04，H 6.19，N 10.76，found C 83.25，H5.98，N 10.61。2，3-二(4-氟苯基)吡嗪(2e):淡黄色固体，收率 75%，m p 111 113;1H NM(400MHz，CDCl3):8.60(s，2H)，7.43(q，J=5.6Hz，4H)，7.02(t，J=8.8 Hz，4H);13C NM(100 MHz，CDCl3):164.4，151.7，142.2，134.5，131.6，115.7;I v:3036m，1602s，1508s，1413m，1391m，1224w，1159m，835mcm1;Anal.Calcd for C16H10F2N2:C 71.64，H3.76，N 10.44，found C 71.77，H 3.63，N 10.35。2，3-二(4-氯苯基)吡嗪(2f):白色固体，收率 78%，m p 110 112;1H NM(400 MHz，712第 3 期洪建权等:钌催化二氢吡嗪脱氢:一种简便合成吡嗪的方法CDCl3):8.60(s，2H)，7.39(dt，J=2.4 Hz，2.0 Hz，4H)，7.31(dt，J=2.4 Hz，2.0 Hz，4H);13C NM(100 MHz，CDCl3):151.5，142.4，136.8，135.2，131.0，128.8;I v:3042m，1592s，1491s，1389m，1156m，1093m，1010w，828s cm1;Anal.Calcd for C16H10Cl2N2:C 63.81，H 3.35，N 9.30，found C，63.85，H3.18，N 9.14。2，3-二(4-溴苯基)吡嗪(2g):绿色固体，收率 75%，m p 154 156;1H NM(400 MHz，CDCl3):8.61(s，2H)，7.47(dt，J=2.4 Hz，2.0 Hz，4H)，7.33(dt，J=2.4 Hz，1.6 Hz，4H);13C NM(100 MHz，CDCl3):151.5，142.4，137.2，131.7，131.2，123.6;I v:3054m，1590s，1489s，1410m，1160m，1062m，1011m，819s cm1;Anal.Calcd for C16H10Br2N2:C 49.27，H 2.58，N 7.18，found C 49.02，H2.62，N 7.25。2，3-二(2-氯苯基)吡嗪(2h):白色固体，收率 43%，m p 83 85;1H NM(400 MHz，CDCl3):8.73(s，2H)，7.33(dd，J=1.2 Hz，1.2 Hz，2H)，7.22 7.29(m，2H)，7.17(dt，J=1.2 Hz，1.2 Hz，2H);13C NM(100 MHz，CDCl3):152.6，143.0，136.8，133.0，131.1，130.0，129.7，126.4;I:3062m，1598s，1473m，1430m，1383w，