吡唑是一類含有兩個(gè)相鄰氮原子的五元雜環(huán)，廣泛存在于藥物和農(nóng)用化學(xué)品中，例如塞來(lái)昔布、安乃近以及康力龍。典型的制備取代吡唑的方法包括肼與1,3-二羰基化合物或其合成等價(jià)物的縮合反應(yīng)，或重氮化合物與烯烴或炔烴的1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)。然而，這些經(jīng)典方法普遍存在區(qū)域選擇性差、底物潛在危險(xiǎn)性和實(shí)際使用不便等問(wèn)題，在一定程度上限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，進(jìn)一步發(fā)展高區(qū)域選擇性、安全、高效構(gòu)建吡唑化合物的方法是值得研究的課題。近年來(lái)，磺酰腙作為重氮化合物的原位來(lái)源，在堿性條件下可以與炔烴發(fā)生1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，用于區(qū)域選擇性合成取代吡唑。
華東理工大學(xué)王利民教授課題組研究生王琦同學(xué)，在該課題組路易斯酸稀土催化合成氮雜環(huán)反應(yīng)的研究基礎(chǔ)之上，發(fā)展了三氟甲磺酸鐿催化的二芳基丙炔酮與肼基甲酸酯的環(huán)化反應(yīng)。此外，作者還對(duì)吡唑產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)化并對(duì)最終轉(zhuǎn)化產(chǎn)物四取代吡唑進(jìn)行了熒光吸收分析，熒光吸收表明其具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性。此外，作者發(fā)現(xiàn)相同的起始原料，在過(guò)硫酸鉀/四丁基碘化銨催化氧化體系下，可以以中等至良好收率得到α, β-炔腙產(chǎn)物。
首先，作者以二芳基丙炔酮1a和肼基甲酸甲酯2a作為模板反應(yīng)對(duì)合成3,5-二取代吡唑反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，反應(yīng)在最優(yōu)條件下以93%的收率得到目標(biāo)化合物3,5-二取代吡唑產(chǎn)物3aa。為了考察該方法的底物適用范圍，作者考察了一系列α, β-炔酮1和肼基甲酸甲酯2a，這些底物都能以中等至良好收率得到吡唑產(chǎn)物(圖 1)。 圖1. 吡唑的底物拓展 此外，作者還發(fā)現(xiàn)相同的起始原料，在過(guò)硫酸鉀/四丁基碘化銨催化氧化體系下，可以以中等至良好收率得到α, β-炔腙產(chǎn)物，并考察了該方法的底物適用范圍(圖 2)。 圖2. α, β-炔腙的底物拓展 隨后，作者進(jìn)行了環(huán)化反應(yīng)的機(jī)理研究。根據(jù)控制實(shí)驗(yàn)，提出了可能的反應(yīng)機(jī)理(圖 3)。Yb(OTf)3活化α, β-炔酮1a的炔烴部分，形成配位絡(luò)合物A。然后，配位絡(luò)合物A與肼基甲酸甲酯2a發(fā)生Michael-type加成反應(yīng)，得到中間體B。隨后，發(fā)生5-exo-trig環(huán)化得到中間體C。在 TfOH存在下，中間體C經(jīng)歷脫水、脫金屬和脫酯基至最終產(chǎn)物3aa。 圖3. 可能的反應(yīng)機(jī)理 最后，作者對(duì)3,5-二取代吡唑進(jìn)行衍生化實(shí)驗(yàn)(圖 4)，通過(guò)進(jìn)一步的化學(xué)轉(zhuǎn)化，制備出四取代吡唑化合物7和8，并對(duì)其進(jìn)行熒光吸收分析(圖 5)，探究了其聚集誘導(dǎo)發(fā)光特性(AIE)，證明了其在發(fā)光材料的潛在應(yīng)用價(jià)值。 圖4. 吡唑產(chǎn)物的衍生化 圖5. 化合物7在THF/水混合溶液中隨水量增加的熒光發(fā)射光譜; b) 化合物8在THF/水混合溶液中隨水量增加的熒光發(fā)射光譜 總之，作者發(fā)展了一種在三氟甲磺酸鐿催化下構(gòu)建吡唑的有效方法，反應(yīng)具有優(yōu)良的產(chǎn)率及底物適用性，對(duì)吡唑產(chǎn)物也進(jìn)行進(jìn)一步的衍生化，衍生后的吡唑表現(xiàn)出聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)的特性。同時(shí)，作者還提供了一種利用過(guò)硫酸鉀/四丁基碘化銨催化體系從相同的起始原料構(gòu)建炔腙的補(bǔ)充方法。 論文信息： Divergent Synthesis of 3,5-disubstituted Pyrazoles and α, β-alkynic hydrazone from Diarylpropynones and Carbazates Qi Wang, Gang Hong, Zhicong Tang, Peng Yang, Yi Zhong, Yu Gong, and Limin Wang* Asian Journal of Organic Chemistry DOI: 10.1002/ajoc.202100794
