本發(fā)明涉及有機合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
吡唑類化合物具有多種生物活性，在藥物、農(nóng)藥等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。其中大多數(shù)化合物為1-芳基吡唑類化合物。該類化合物傳統(tǒng)制備方法需要使用大量有機溶劑和強堿、反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)率較低，提純麻煩。今年來，隨著人們對芳基吡唑認(rèn)識的深入，其合成方法的研究也越來越多，其中過渡金屬催化法最有成效，反應(yīng)條件溫和、高度的選擇性。例如，鈀催化的C-N偶聯(lián)反應(yīng)是最有效形成C-N鍵的方法之一，在有機合成中越來越受到人們的重視。
目前，越來越多的新型鈀催化劑被合成出來以適應(yīng)不同C-N偶聯(lián)反應(yīng)反應(yīng)的要求，環(huán)鈀化合物就是其研究的熱點之一。環(huán)鈀化合物具有催化活性高、易于制備、修飾、對熱和空氣穩(wěn)定等優(yōu)點，使得它們在有機合成和催化化學(xué)中扮演著十分重要的角色。雖然環(huán)鈀化合物已有大量報道，但水合環(huán)鈀化合物及其催化水相的C-N偶聯(lián)反應(yīng)還較為少見。為提高環(huán)鈀化合物在水相中的催化活性，我們合成含芐羥基的水溶性環(huán)鈀化合物，進一步與水溶性含磺酸基的高活性單膦配體反應(yīng)，從而得到高活性水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物，這類化合物目前還未見有文獻報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物及其制備方法和用途。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題的不足，所采用的技術(shù)方案是：水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物，該化合物的通式如下：
其中L是含磺酸基的單膦配體，膦原子與鈀配位；芐羥基可以是單個或者同時在吡啶環(huán)和苯環(huán)上，且芐羥基可以在兩個環(huán)上的任意位置。
所述含磺酸基的單膦配體的結(jié)構(gòu)式如下：
。
所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物的制備方法：取含芐羥基的苯基-2-吡啶、氯化鈀鋰和醋酸鈉加入到無水甲醇中，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與含磺酸基單膦配體的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，蒸干、提純即得水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物；
其中含芐羥基的苯基-2-吡啶的通式為：
芐羥基可以是單個或者同時在吡啶環(huán)和苯環(huán)上，且芐羥基可以在兩個環(huán)上的任意位置。
含芐羥基的苯基-2-吡啶、氯化鈀鋰、醋酸鈉和含磺酸基單膦配體的鈉鹽的加入量摩爾比為1：1～1.2：1～1.2：1～1.1。
所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物的用途：將化合物用作鈀金屬催化劑。
所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物的用途：所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物作為催化劑，催化鹵代芳烴和吡唑在水相中的偶聯(lián)反應(yīng)，合成制備1-芳基吡唑；
所述芳基吡唑的通式為：
X可以是C或N；R是-H、-CH3、-C2H5、-C3H7、-CN、-NO2、-CHO、-OCH3、-COCH3或-COOCH3，可以在芳環(huán)上任一位置。R是-H、-CH3、-CN、-NO2、-CHO或-NH2，可以在吡唑環(huán)上任一位置。
所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物的用途：所述芳基吡唑的合成步驟為：將水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物、鹵代芳烴、吡唑和堿、加入到水中，氮氣保護下在80～100℃反應(yīng)10～24小時；反應(yīng)完畢，濃縮、純化、干燥后即得產(chǎn)品芳基吡唑。
所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物的用途：所述水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物、鹵代芳烴、吡唑和堿的加入量摩爾比為0.01～0.05：1：1～1.5：1～3；所述堿為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、磷酸鈉、磷酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
有益效果
本發(fā)明通過含芐羥基的環(huán)鈀二聚體與含磺酸基單膦配體的鈉鹽在丙酮溶劑反應(yīng)，方便的合成出對應(yīng)的水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物。以其為金屬催化劑，催化劑用量小，用清潔的水為溶劑和便宜的弱堿，高效催化鹵代芳烴和吡唑的偶聯(lián)反應(yīng)，合成制備1-芳基吡唑。該方法反應(yīng)底物范圍廣泛，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高，經(jīng)濟高效，具有重要的應(yīng)用價值。
具體實施方式
實施例1
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物，通式為：
，其中L是含磺酸基的單膦配體，芐羥基可以是單個或者同時在吡啶環(huán)和苯環(huán)上，且芐羥基可以在兩個環(huán)上的任意位置。具體結(jié)構(gòu)可以是：
。
實施例2
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（1）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-苯基-5-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.2 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1 mmol含磺酸基單膦配體(L1)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（1），產(chǎn)率92%。該產(chǎn)品（C42H54NO5PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為821.29。
實施例3
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（2）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-苯基-5-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.1 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1.1 mmol含磺酸基單膦配體(L3)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（3），產(chǎn)率90%。該產(chǎn)品（C30H26NO5PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為649.13。
實施例4
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（5）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-吡啶-4-芐羥基苯、1 mmol氯化鈀鋰、1.2 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1 mmol含磺酸基單膦配體(L4)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（5），產(chǎn)率88%。該產(chǎn)品（C38H46NO7PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為797.22。
實施例5
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（8）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-（4-芐羥基）苯基-5-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1 mmol含磺酸基單膦配體(L5)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（8），產(chǎn)率87%。該產(chǎn)品（C37H44NO7PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為968.23。
實施例6
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（10）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-(3-芐羥基)苯基-4-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.1 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1.1 mmol含磺酸基單膦配體(L3)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（10），產(chǎn)率90%。該產(chǎn)品（C31H28NO6PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為679.12。
實施例7
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（13）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-(3-芐羥基)苯基-5-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.1 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1 mmol含磺酸基單膦配體(L4)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（13），產(chǎn)率93%。該產(chǎn)品（C39H48NO8PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為827.27。
實施例8
睡溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（17）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-（4-芐羥基）苯基-3-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.2 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1 mmol含磺酸基單膦配體(L4)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（17），產(chǎn)率89%。該產(chǎn)品（C39H48NO8PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為827.23。
實施例9
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（19）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-（2-芐羥基）苯基-5-芐羥基吡啶、1 mmol氯化鈀鋰、1.2 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1.1 mmol含磺酸基單膦配體(L2)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（19），產(chǎn)率91%。該產(chǎn)品（C37H44NO6PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為767.25。
實施例10
水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（21）的制備：向25 ml的燒瓶中加入1 mmol 2-（2-芐羥基）苯基-6-芐羥基吡啶、1.2 mmol氯化鈀鋰、1.2 mmol醋酸鈉和10 ml無水甲醇，室溫攪拌12小時后，過濾、烘干；所得固體與1.1 mmol含磺酸基單膦配體(L6)的鈉鹽加入到丙酮溶劑中，室溫攪拌3小時后，濾液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以二氯甲烷為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（21），產(chǎn)率87%。該產(chǎn)品（C31H28NO6PPdS）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為679.12。
實施例11
1-苯基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.01 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（1）、1.0 mmol溴苯、1.5 mmol吡唑、3 mmol碳酸鉀及5 ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至80℃，反應(yīng)回流24小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品1-苯基吡唑，產(chǎn)率96%。該產(chǎn)品（C9H8N2）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為144.07。
實施例12
4-甲基苯基-3-甲基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.05 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物（5）、1.0 mmol對甲基氯苯、1.3 mmol 3-甲基吡唑、3 mmol氫氧化鉀及5 ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流24小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品4-甲基苯基-3-甲基吡唑，產(chǎn)率89%。該產(chǎn)品（C10H9N3O2）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為203.09。
實施例13
3-腈基苯基-5-甲基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.03 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(7)、1.0 mmol 4-腈基氯苯、1.5 mmol 5-甲基吡唑、2 mmol碳酸鈉及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至90℃，反應(yīng)回流12小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品3-腈基苯基-5-甲基吡唑，產(chǎn)率93%。該產(chǎn)品（C11H9N3）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為183.12。
實施例14
2-甲基苯基-4-氨基基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.05 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(9)、1.0 mmol 2-甲基氯苯、1.2 mmol 4-胺基吡唑、3 mmol磷酸鉀及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流18小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品2-甲基苯基-4-氨基基吡唑，產(chǎn)率82%。該產(chǎn)品（C10H11N3）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為173.10。
實施例15
3-乙?；交?5-甲酰基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.03 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(11)、1.0 mmol 3-乙?；缺健?.5 mmol 3-甲?；吝颉? mmol碳酸鈉及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流12小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品3-腈基苯基-5-甲基吡唑，產(chǎn)率90%。該產(chǎn)品（C12H10N2O2）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為204.9。
實施例16
4-硝基苯基-4-甲基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.05 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(16)、1.0 mmol 4-硝基溴苯、1.1 mmol 4-甲基吡唑、3 mmol碳酸銫及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至90℃，反應(yīng)回流24小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品4-硝基苯基-4-甲基吡唑，產(chǎn)率92%。該產(chǎn)品（C10H9N3O2）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為203.11。
實施例17
5-甲基-2-吡啶-5-甲基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.02 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(14)、1.0 mmol 5-甲基-2-溴吡啶、1.5 mmol 5-甲基吡唑、3 mmol氫氧化鈉及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流16小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品5-甲基-2-吡啶-5-甲基吡唑的制備，產(chǎn)率89%。該產(chǎn)品（C10H11N3）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為173.12。
實施例18
4-甲氧基-2-吡啶-3-硝基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.02 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(18)、1.0 mmol 4-甲氧基-2-氯吡啶、1.5 mmol 3-硝基吡唑、3 mmol碳酸鉀及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流24小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品4-甲氧基-2-吡啶-3-硝基吡唑，產(chǎn)率85%。該產(chǎn)品（C9H8N4O3）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為220.10。
實施例19
6-乙酰基-2-吡啶-5-甲?；吝虻闹苽洌涸诙栊詺怏w（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.04 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(20)、1.0 mmol 6-乙?；?2-溴吡啶、1.5 mmol 5-甲酰基吡唑、2 mmol碳酸鈉及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流20小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品6-乙?；?2-吡啶-5-甲酰基吡唑，產(chǎn)率82%。該產(chǎn)品（C11H9N3O2）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為215.07。
實施例20
2-吡啶-3-甲基吡唑的制備：在惰性氣體（如高純氮氣）保護下，向10 ml的Schlek反應(yīng)管中加入0.03 mmol水溶性環(huán)鈀水合單膦內(nèi)鹽化合物(21)、1.0 mmol 2-溴吡啶、1.5 mmol 3-甲基吡唑、3 mmol碳酸鉀及5ml的水，用氮氣置換反應(yīng)管3次，然后在磁力攪拌下用油浴加熱至100℃，反應(yīng)回流24小時。去掉油浴，反應(yīng)液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮，殘液以乙酸乙酯為展開劑，用硅膠薄層色譜分離，得到純產(chǎn)品2-吡啶-3-甲基吡唑，產(chǎn)率90%。該產(chǎn)品（C9H9N3）的質(zhì)譜 (ESI)測得數(shù)據(jù)為159.10。