本发明涉及一种苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物及其制备方法。以3-溴苯肼为原料，通过三步反应合成了苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物。此类化合物可作为三齿配体用于合成高催化活性的钌配合物。本发明具有原料价廉易得、合成效率高和产物易于衍生化等优点。
技术背景
钳形(pincer)配体与过渡金属配位形成的鳌合物具有良好的稳定性，反应活性以及立体选择性，被广泛应用于配位化学、有机合成、均相催化和功能材料等领域。
苯基桥联钳形配体可以通过调节配体结构和改变中心金属来调节其催化活性和选择性。2010年，段伟良小组(W.L.Duan,J.Am.Chem.Soc.2010,132,5562.)利用手性PCP钳形钯化合物作催化剂首次实现了二芳基膦氢与烯酮的不对称加成反应，以高达93％的收率和99％的立体选择性成功获得了一系列手性膦衍生物。该反应的实现为手性膦配体的设计合成提供了一条简便高效的途径。2013年，Nishiyama小组(H.Nishiyama,et al.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,11011.)发现手性双(噁唑啉)苯NCN钳形铑化合物可以催化端基烯烃的不对称双硼化反应，手性双硼化合物经脱硼反应转化为手性1,2-二醇衍生物，立体选择性高达99％。该反应为高收率高光学纯1,2-二醇衍生物的合成提供了一种方便高效的新方法。2014年，黄正小组(Z.Huang,et al.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,1390.)报道了苯基桥联的PCP型钳形铱配合物在烷烃脱氢反应中表现出非常高的催化活性，在环辛烷脱氢反应中转化率超过99％，转化数(TON)值高达6000。
本发明公开了一种苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物及其制备方法。以3-溴苯肼为原料，通过简单三步反应合成了苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物。此类化合物可作为三齿配体用于合成高催化活性的钌配合物。本发明具有原料价廉易得、合成效率高和产物易于衍生化等优点。
苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种原料易得、反应条件温和、适应性广、能高效地合成一种苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物的方法。
本发明提供的苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物，结构式如下式1所示：
其中R1为氢、甲基或苯基中的一种或二种以上；R3为氢、甲基或苯基中的一种或二种以上；R2为氢或甲基中的一种或二种。
所述苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物的制备方法，包括以下步骤：
(1)以3-溴苯肼2为起始原料，3-溴苯肼2与β-二酮3发生环化反应生成4；
(2)低温条件下4与正丁基锂/N,N-二甲基甲酰胺反应生成5；
(3)5与邻苯二胺6缩合反应生成苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物1；
反应结束后，将反应液冷至室温，减压下除去挥发组分，然后用柱层析分离。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
反应式：
其中R1为氢、甲基或苯基中的一种或二种以上；R3为氢、甲基或苯基中的一种或二种以上；R2为氢或甲基中的一种或二种。
所述步骤(1)中，3-溴苯肼与β-二酮的摩尔比为0.2:1-4:1；反应的溶剂为甲醇、乙醇和正丁醇中的一种或者两种以上；溶剂用量为1-5mL/mmol3-溴苯肼；反应温度为30-120℃；反应时间为2-12小时。
所述步骤(2)中，4与正丁基锂的摩尔比为0.5:1-2:1；4与N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为0.5:1-2:1；反应的溶剂为正己烷、乙醚和四氢呋喃中的一种或者两种，4与溶剂的用量比例为每1mmol4，溶剂用量为5-10mL；所述低温反应，反应温度为-80-50℃；反应时间为2-8小时。
所述步骤(3)中，5与邻苯二胺6的摩尔比为0.5:1-4:1；反应的溶剂为甲苯、氯苯和硝基苯中的一种或者两种以上，5与溶剂的用量比例为每1mmol5，溶剂用量为5-30mL；反应温度为50-180℃；反应时间为2-8小时。
技术方案的特征在于：
1.原料3-溴苯肼2、邻苯二胺6为商品化产品，可以直接购买使用。
2.原料β-二酮3可以通过简单制备得到或直接购买使用。
总之，本发明以3-溴苯肼为原料，通过三步反应合成了苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物1。此类化合物可用于合成高催化活性的钌配合物。本发明具有原料价廉易得、合成效率高和产物易于衍生化等优点。
具体实施方式
通过下述实施例有助于进一步理解本发明，但本发明的内容并不仅限于此。
实施例1
在50mL反应瓶中加入3-溴苯肼2(1.40g，7.5mmol)，乙酰丙酮3a(1.00g，10.0mmol)和10mL乙醇，65℃搅拌反应6小时。反应结束后，将混合物冷至室温，减压下除去挥发组分，然后用硅胶柱层析分离(洗脱液为石油醚(60-90℃)/乙酸乙酯，v/v＝30:1)，得到黄色液体产物4a(1.52g，收率81％)。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
实施例2
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于乙酰丙酮3a用量为(0.75g，7.5mmol)。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物4a(1.35g，收率72％)。说明使用等摩尔量的乙酰丙酮3a时， 反应收率降低。
实施例3
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于反应温度为30℃。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物4a(0.38g，收率20％)。说明降低反应温度，不利于目标产物生成。
实施例4
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于反应时间为1小时。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物4a(0.49g，收率26％)。说明缩短反应时间，反应收率降低。
实施例5
反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于反应体系中加入的是1,3-二苯基丙二酮3b(2.24g，10.0mmol)。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物4b(2.25g，收率80％)。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
实施例6
N2气氛下，-78℃下，向nBuLi(2.5M in hexanes，2.2mmol)的THF(10mL)溶液中滴加4a(502mg，2.0mmol)的THF溶液(10mL)，滴加完毕后反应液在-78℃继续保持30分钟，再向反应液中加入N,N-二甲基甲酰胺(0.3mL，4.0mmol)，反应液自然升温至室温，反应液用甲醇(2mL)淬灭。将反应液倒入饱和NH4Cl水溶液(20mL)中，用二氯甲烷(20mL/次)萃取3次，收集有机相，用无水Na2SO4干燥，过滤，收集滤液，减压下移去易挥发组分，得到的粗产物经过硅胶柱层析分离(石油醚(60-90℃)/乙醚，v/v＝20:1),得到黄色液体产物5a(240mg，收率60％)。
实施例7
反应步骤与操作同实施例6，与实施例6不同之处在于反应温度为0℃。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物5a(88mg，收率22％)。说明升高反应温度，不利于目标产物生成。
实施例8
反应步骤与操作同实施例6，与实施例6不同之处在于，反应体系中加入的是1-(3’-溴苯基)-3,5-二苯基-1H-吡唑4b(750mg，2.0mmol)。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物5b(337mg，收率52％)。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
实施例9
50mL反应瓶中依次加入5a(100mg，0.5mmol)，邻苯二胺6(54mg，0.5mmol)和10mL硝基苯，150℃反应2h。反应结束后，将反应液冷至室温，减压下除去挥发组分，然后用硅胶柱层析分离(洗脱液为石油醚(60-90℃)/乙酸乙酯，v/v＝3:1)，得到浅黄色固体产物1a(88mg，收率61％)。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
实施例10
反应步骤与操作同实施例9，与实施例9不同之处在于反应温度为80℃。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物1a(32mg，收率22％)。说明降低反应温度，不利于目标产物生成。
实施例11
反应步骤与操作同实施例9，与实施例9不同之处在于邻苯二胺7用量(108mg,1mmol)。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物1a(65mg，收率45％)。说明增加邻苯二胺用量，不利于目标产物生成。
实施例12
反应步骤与操作同实施例9，与实施例9不同之处在于反应时间为6h。停止反应，经同样方法后处理得到目标产物1a(86mg，收率60％)。说明延长反应时间对提高目标产物收率无益。
实施例13
反应步骤与操作同实施例9，与实施例9不同之处在于，反应体系中加入的是5b(162mg，0.5mmol)。停止反应，经同样方法后处理 得到目标产物1b(134mg，收率65％)。目标产物通过核磁共振谱得到确认。
典型化合物表征数据
苯基桥联吡唑基苯并咪唑衍生物1a,浅黄色固体。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ8.00(m,1H),7.89(t,J＝1.6Hz,1H),7.62(m,2H),7.28(m,4H),6.73(s,1H),6.06(s,1H),2.40(s,3H),2.19(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ151.2,149.5,140.4,139.5,131.3,129.8,126.4,125.9,123.0,122.9,120.4,116.8,107.3,13.5,12.1。C18H16N4的HRMS理论值([M+]):288.1375；测定值:288.1382。
1-(3’-溴苯基)-3,5二甲基-1H-吡唑4a，黄色液体。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ7.63(m,1H),7.46(d,J＝7.8Hz,1H),7.37(m,1H),7.29(t,J＝8.0Hz,1H),5.98(s,1H),2.30(s,3H),2.28(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ149.6,141.2,139.6,130.25,130.20,127.7,123.0,122.6,107.6,13.6,12.6。C11H11BrN2的HRMS理论值([M+]):250.0106；测定值:250.0114。
3-(3,5二甲基-1H-吡唑基)苯甲醛5a，黄色液体。1H NMR(CDCl3,400MHz,23℃)δ9.97(s,1H),7.90(t,J＝1.6Hz,1H),7.78(m,1H),7.67(m,1H),7.54(t,J＝7.8Hz,1H),5.96(s,1H),2.28(s,3H),2.23(s,3H)；13C{1H}NMR(CDCl3,100MHz,23℃)δ191.3,149.6,140.7,139.5,137.1,134.2,129.8,127.9,124.8,107.8,13.4,12.5。C12H12N2O的HRMS理论值([M+]):200.0950；测定值:200.0954。