论文总字数：9618字

摘 要

磺酰胺结构单元广泛存在于各种药物和染料中，同时磺酰基是一种很好的胺基保护基团。本文首次实现了磺酰胺与缺电子烯烃之间的碳-氢/氮-氢键交叉偶联反应。通过对反应条件的优化，最后确认了反应的最佳条件：以有机氟试剂做氧化剂，甲烷磺酸做添加剂，在醋酸钯催化下形成新的碳氮键。本文还探索了该反应的底物适用范围，磺酰胺两侧底物范围较为广泛，缺电子烯烃受位阻影响较大。

关键词：磺酰胺，缺电子烯烃，钯催化，交叉偶联反应

Abstract: Sulfonamide is a kind of important substrate, which is widely exist in drugs and dyes. Besides, sulfonyl is also a good protecting group to amino. The oxidative sulfonamidation of electron deficient olefins has been achieved for the first time. After screening the reaction conditions, the best reaction condition was confirmed: using the organic fluorine reagent as the oxidant, methane sulfonic acid as the additive and palladium acetate as the catalyst. This paper also explored the scope of the substrates with a variety of substituted sulfamides and electron deficient olefins. A wide range of substituted sulfamides can get good yield. However, the reaction is sensitive to the steric hindrance of the electron deficient olefins.

Keywords: sulfamide, electron deficient olefins, palladium catalyzed, cross-coupling reaction

目 录

1 引言 5

2 实验部分 6

2.1 实验仪器与试剂 6

2.2 实验步骤 6

3 实验结果 7

3.1 反应条件探索 7

3.1.1 氧化剂对反应的影响 7

3.1.2 添加剂酸对反应的影响 7

3.1.3 溶剂对反应的影响 8

3.1.4 催化剂钯对反应的影响 8

3.1.5 添加剂酸用量对反应的影响 9

3.1.6 有机氟试剂的用量对反应的影响 9

3.1.7 溶剂的用量对反应的影响 9

3.2 底物范围探索 10

3.2.1 缺电子烯烃范围探索 10

3.2.2 R₁范围探索 11

3.2.3 R₂范围探索 11

结 论 12

参 考 文 献 13

致 谢 14

附 录 15

1 引言

新键的形成是有机化学研究中的热点和重点，其中碳-氮键的形成占有极为重要的地位，其重要性仅次于碳-碳键。而双键上的碳-氮键形成较为困难，目前主要的方法是通过钯催化的Buchwald–Hartwig偶联反应（图1）^[1]。

图1 Buchwald-Hartwig 偶联反应

这种方法需要预先在双键上进行卤化，反应的副产物是有毒有害的卤化物。因此，无论是从步骤经济性的角度还是环保的角度来看，都迫切的需要开发新的烯烃上的碳-氮键形成方法。通过钯催化的碳氢键活化形成新的碳-氮键的方法，可以直接从碳-氢键出发，一步形成新的碳氮键，且过程中不产生有害的卤化物，是一种符合绿色化学发展方向的新方法。然而，应用该类方法在芳香环上形成新的碳氮键的报道较多，采用直接碳氢键活化的方式，在烯烃上形成新的碳氮键的报道非常稀少。目前，这种新方法的底物适用范围还很窄，仅有酰胺、二芳胺和咔唑能实现相应的反应（图2）^[2~6]。

图2 已经报道的从C-H/N-H键出发形成新的C-N键

磺酰胺做为一种基本的有机结构单元，广泛存在于各种药物和染料中。同时，磺酰基还是胺基的重要保护基团。磺酰胺类抗菌消炎药^[7]更是形成了一个庞大的抗菌消炎药“家族”。然而，磺酰胺与缺电子烯烃的交叉偶联反应至今未见报道。为了丰富现有的合成方法，同时也为磺酰胺类药物、染料的开发提供更加绿色环保的新方法，开发新型的磺酰胺和缺电子烯烃之间的碳-氢/氮-氢键交叉偶联反应显得十分必要。

图3 具有磺酰胺结构的天然产物及药物

综上所述，本课题组开展了基于磺酰胺和缺电子烯烃的交叉偶联反应的研究。首先通过大量的探索实验，优化了该反应的条件，然后对该反应的底物范围进行了探索。

图4 本实验研究的形成C-N键的新方法

2 实验部分

2.1 实验仪器与试剂

核磁共振波谱仪（NMR）（AVANCE 400MHz 瑞士Bruker BioSpin公司），CDCl₃为溶剂, TMS为内标；傅立叶变换红外光谱仪-FTIR（AVATAR360美国、尼高力）；旋转蒸发仪；磺酰胺^[8](按照文献方法合成)，缺电子烯烃，甲烷磺酸，醋酸钯，有机氟试剂，乙酸乙酯（以上试剂均为市售试剂，不需做任何处理）。

2.2 实验步骤

在试管中依次加入0.2毫摩尔磺酰胺，0.4毫摩尔缺电子烯烃，0.3毫摩尔有机氟试剂，0.01毫摩尔醋酸钯，26微升甲烷磺酸和1毫升溶剂，反应在油浴50℃下搅拌进行，记录反应开始的时间，反应期间用薄层色谱法跟踪产物。反应结束后，记录反应停止的时间，然后再用约10ml的氯仿进行萃取，萃取三次后合并有机层，用无水硫酸钠干燥一小时或更长时间，干燥后过滤，将得到的溶液用旋转蒸发仪蒸掉溶剂，残留浓缩部分使用石油醚与乙酸乙酯混合溶剂通过柱层析分离出产物。

3 实验结果

3.1 反应条件探索

3.1.1 氧化剂对反应的影响

我们首先在尝试如何能形成新的C-N键，在初步的探索中，我们发现氧化剂的选择对于该反应起着至关重要的作用。同时对比实验1-5和实验1-7我们发现该反应对温度要求不高，反应时间长对反应更有利。

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