Fibroin Assisted Copper-promoted C-N Coupling Reaction

doi:10.7503/cjcu20210707

Abstract

Abstract:

N-aryl derivative is an important motif prevalent in natural products and drugs. A fibroin assisted copper-promoted C-N coupling reaction using aryl halides and imidazole to afford the N-aryl compounds in excellent yields was reported. The reaction could be scaled up to multi-gram quantities and used to synthesize 2-phenylindole and 1，2，3-1H-triazole. The reaction mechanism was proposed based on the previous reports.

Key words: Fibroin, Copper, C-N coupling, Ligand

CLC Number:

O625

TrendMD:

WU Fengtian, LI Jun, SUN Yijia, ZENG Rong, REN Han, LIU Xiuping, ZHANG Caihong, YAN Fangming, WU Ling, CUI Chunna. Fibroin Assisted Copper-promoted C-N Coupling Reaction[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(3): 20210707.

Figures/Tables 7

References 30

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Compd.	Appearance	Isolated yield（%）	m. p./℃	Compd.	Appearance	Isolated yield（%）	m. p./℃
3a	White solid	92， 82， 62（I， Br， Cl）	63—64	3j	White solid	63（I）	93—95
3b	Colorless oil	83， 72， 49（I， Br， Cl）	—	3k	White solid	68（I）	145—146
3c	White solid	91， 84（I， Br）	119—121	3l	Light yellow solid	71（I）	110—111
3d	White solid	88， 62（I， Br）	61—62	3m	White solid	64（I）	206—207
3e	Light yellow solid	94， 84， 68（I， Br， Cl）	59—62	3n	Grey solid	78（I）	82—83
3f	White solid	87， 59（I， Br）	156—157	3o	Colorless oil	76（I）	—
3g	White solid	83（I）	53—54	3p	White solid	85（I）	93—94
3h	Colorless oil	72（I）	—	3q	Grey solid	88（I）	189—190
3i	White solid	67（I）	87—89	3r	White solid	82（Cl）	126—128

Compd.	Appearance	Isolated yield（%）	m. p./℃	Compd.	Appearance	Isolated yield（%）	m. p./℃
3a	White solid	92， 82， 62（I， Br， Cl）	63—64	3j	White solid	63（I）	93—95
3b	Colorless oil	83， 72， 49（I， Br， Cl）	—	3k	White solid	68（I）	145—146
3c	White solid	91， 84（I， Br）	119—121	3l	Light yellow solid	71（I）	110—111
3d	White solid	88， 62（I， Br）	61—62	3m	White solid	64（I）	206—207
3e	Light yellow solid	94， 84， 68（I， Br， Cl）	59—62	3n	Grey solid	78（I）	82—83
3f	White solid	87， 59（I， Br）	156—157	3o	Colorless oil	76（I）	—
3g	White solid	83（I）	53—54	3p	White solid	85（I）	93—94
3h	Colorless oil	72（I）	—	3q	Grey solid	88（I）	189—190
3i	White solid	67（I）	87—89	3r	White solid	82（Cl）	126—128

Compd.	¹H NMR （400 MHz， CDCl₃ or DMSO?d₆）， δ	GC?MS，［M］⁺， m/z
3a	7.82（s， 1H）， 7.25—7.27（m， 3H）， 7.19（s， 1H）， 7.06—7.08（m， 1H）， 6.80—6.82（m， 1H）	158
3b	7.89（s， 1H）， 7.30—7.38（m， 2H）， 7.15—7.20（m， 4H）	158
3c	8.29（s， 1H）， 7.76—7378（m， 3H）， 7.67—7.72（m， 4H）， 7.43—7.47（m， 2H）， 7.33—7.37（m， 1H）， 7.11（s， 1H）	220
3d	8.04—8.06（m， 2H）， 7.94（s， 1H）， 7.52—7.62（m， 5H）， 7.45—7.47（m， 1H）， 7.18（s，1H）	194
3e	7.74（s， 1H）， 7.27—7.28（m， 2H）， 7.15—7.17（m， 2H）， 6.94—6.98（m， 2H）， 3.82（s， 3H）	174
3f	7.84（s， 1H）， 7.25（s， 1H）， 7.18（s， 1H）， 7.00（m， 3H）	172
3g	7.81（s， 1H）， 7.41—7.46（m， 2H）， 7.30—7.35（m， 3H）， 7.24（s， 1H）， 7.17 ppm（s， 1H）	144
3h	7.33—7.36（m， 4H）， 7.13—7.17（m， 3H）	162
3i	8.25（s， 1H）， 7.73（s， 1H）， 7.64—7.68（m， 3H）， 7.52—7.56（m， 2H）， 7.09（s， 1H）	178
3g	8.18（s， 1H）， 7.63—7.68（m， 3H）， 7.29—7.36（m， 2H）， 7.07（s， 1H）	221
3k	8.18（s， 1H）， 7.63—7.68（m， 3H）， 7.29—7.36（m， 2H）， 7.07（s， 1H）	269
3l	8.07（s， 2H）， 7.58（s， 1H）， 7.37—7.39（m， 2H）， 7.07（s， 1H）， 6.84—6.86（m， 2H）	186
3m	8.37—8.41（m， 2H）， 7.99（s， 1H）， 7.57—7.60（m， 2H）， 7.38（s， 1H）， 7.29（s， 1H）	189
3n	7.42—7.44（m， 2H）， 7.21—7.22（m， 2H）， 7.17—7.19（m， 2H）	150
3o	7.19（d， J = 6.4 Hz， 2H）， 7.09（d， J = 6.4 Hz， 2H）， 6.98（s， 1H）， 6.94（s， 1H）， 2.34（s， 3H）， 2.26（s， 3H）	172
3p	7.98（s， 1H）， 7.74—7.75（m， 1H）， 7.38—7.39（m， 1H）， 7.12—7.26（m， 5H）， 2.31（s， 3H）	194
3q	11.51（s， 1H）， 7.84—7.86（m， 1H）， 7.43—7.47（m， 2H）， 7.38—7.40（m， 1H）， 7.28—7.32（m， 1H）， 7.07—7.10（m， 1H）， 6.96—7.00（m， 1H）， 6.89（s， 1H）	193
3r	8.64（s， 2H）， 7.84（d， J = 8.0 Hz， 2H）， 7.31—7.45（m， 8H）， 5.65（s， 2H）	235

Compd.	¹H NMR （400 MHz， CDCl₃ or DMSO?d₆）， δ	GC?MS，［M］⁺， m/z
3a	7.82（s， 1H）， 7.25—7.27（m， 3H）， 7.19（s， 1H）， 7.06—7.08（m， 1H）， 6.80—6.82（m， 1H）	158
3b	7.89（s， 1H）， 7.30—7.38（m， 2H）， 7.15—7.20（m， 4H）	158
3c	8.29（s， 1H）， 7.76—7378（m， 3H）， 7.67—7.72（m， 4H）， 7.43—7.47（m， 2H）， 7.33—7.37（m， 1H）， 7.11（s， 1H）	220
3d	8.04—8.06（m， 2H）， 7.94（s， 1H）， 7.52—7.62（m， 5H）， 7.45—7.47（m， 1H）， 7.18（s，1H）	194
3e	7.74（s， 1H）， 7.27—7.28（m， 2H）， 7.15—7.17（m， 2H）， 6.94—6.98（m， 2H）， 3.82（s， 3H）	174
3f	7.84（s， 1H）， 7.25（s， 1H）， 7.18（s， 1H）， 7.00（m， 3H）	172
3g	7.81（s， 1H）， 7.41—7.46（m， 2H）， 7.30—7.35（m， 3H）， 7.24（s， 1H）， 7.17 ppm（s， 1H）	144
3h	7.33—7.36（m， 4H）， 7.13—7.17（m， 3H）	162
3i	8.25（s， 1H）， 7.73（s， 1H）， 7.64—7.68（m， 3H）， 7.52—7.56（m， 2H）， 7.09（s， 1H）	178
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3n	7.42—7.44（m， 2H）， 7.21—7.22（m， 2H）， 7.17—7.19（m， 2H）	150
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3p	7.98（s， 1H）， 7.74—7.75（m， 1H）， 7.38—7.39（m， 1H）， 7.12—7.26（m， 5H）， 2.31（s， 3H）	194
3q	11.51（s， 1H）， 7.84—7.86（m， 1H）， 7.43—7.47（m， 2H）， 7.38—7.40（m， 1H）， 7.28—7.32（m， 1H）， 7.07—7.10（m， 1H）， 6.96—7.00（m， 1H）， 6.89（s， 1H）	193
3r	8.64（s， 2H）， 7.84（d， J = 8.0 Hz， 2H）， 7.31—7.45（m， 8H）， 5.65（s， 2H）	235

Entry	Copper salt	Ligand	Base	Solvent	Yield（%） ^b
1	CuI	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	62
2	CuBr	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	57
3	Cu	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	12
4	CuCl	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	49
5	CuO	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	18
6	CuBr₂	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	36
7	CuCl₂	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	54
8	CuSO₄	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	42
9	Cu（OAc）₂	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	46
10	Cu（NO₃）₂	Fibroin	Na₂CO₃	DMSO	36
11	CuI	L?Proline	Na₂CO₃	DMSO	84
12	CuI	Glycine	Na₂CO₃	DMSO	75
13	CuI	L?Alanine	Na₂CO₃	DMSO	72
14	CuI	Tryptophan	Na₂CO₃	DMSO	59
15	CuI	Fibroin	KOH	DMSO	92， 54^c， 86 ^d
16	CuI	Fibroin	K₃PO₄	DMSO	67
17	CuI	Fibroin	K₂CO₃	DMSO	76
18	CuI	Fibroin	Na₃PO₄	DMSO	64
19	CuI	Fibroin	Cs₂CO₃	DMSO	88
20	CuI	Fibroin	KOH	DMF	77
21	CuI	Fibroin	KOH	1，4?Dioxane	82
22	CuI	Fibroin	KOH	Glycerol	68
23	CuI	Fibroin	KOH	Toluene	56
24	CuI	Fibroin	KOH	Cycloheptane	48
25 ^e	CuI	Fibroin	KOH	DMSO	73
26 ^f	CuI	Fibroin	KOH	DMSO	66
27 ^g	CuI	Fibroin	KOH	DMSO	94
28 ^h	CuI	Fibroin	KOH	DMSO	71