近期，武汉理工大学张成潘教授课题组发现三芳基鋶盐可用作苯炔前体参与胺类化合物的N-芳基化反应。该研究成果以“Transition-Metal-Free N-Arylation of Amines by Triarylsulfonium Triflates”为题发表于Chemistry A European Journal（Chem. Eur. J. 2018, 24, 13744）。
关于芳基鋶盐反应性质的研究一直受到广大科研工作者的广泛关注。其中，氟烷基芳基鋶盐是一类优秀的自由基或亲电氟烷基化试剂，它们作为芳基化试剂的能力一直被人们忽视，这主要是由于氟烷基芳基鋶盐（[Ar2SRfn][OTf]）中的S-Rfn键相比于S-Ar键在低价过渡金属（特别是铜）作用下更容易发生断裂，生成氟烷基自由基或者相应的氟烷基金属配合物（Tetrahedron, 2015, 71, 7949）。最近，张成潘教授课题组发现，氟烷基芳基鋶盐在各种钯催化剂的作用下可以发生S-Ar键的选择性断裂，该结果为锍盐的芳基化反应研究提供了启发。他们相继报道了钯催化的氟烷基芳基鋶盐对硼酸的Suzuki偶联（Chem. Eur. J. 2016, 22, 6542; Tetrahedron 2016, 72, 7606）、对烯烃的Heck偶联（Chem. Commun. 2016, 52, 11893）以及钯/铜共催化的对末端炔的Sonogashira偶联反应（Org. Lett. 2017, 19, 5454）。同期，三芳基鋶盐作为芳基化试剂的反应也得到发展，如三芳基鋶盐在钌催化下生成芳基自由基与烯烃加成以及三芳基鋶盐作为亲电试剂参与18F标记的含氟示踪剂的合成等（Tetrahedron Lett. 2018, 59, 299）。
图1 Pd催化的氟烷基芳基鋶盐的芳基化反应研究
作为一种新型的芳基化试剂，三芳基鋶盐具有制备简单、反应温和等优点。与经典的芳基化试剂——二芳基碘盐相比，三芳基鋶盐的热稳定性更高（图2）。为了更好地挖掘三芳基鋶盐的反应活性，作者在无过渡金属参与的条件下考察了三芳基鋶盐与胺类化合物的反应。
图2 三苯基鋶盐与二苯基碘盐的热重分析曲线
通过条件筛选作者发现，t-BuOK作为碱时，一级脂肪胺和二级脂肪胺分别与三苯基鋶盐在80 ℃反应28小时能以中等至良好的产率得到相应的N-苯基化产物。此外，氨基酸类衍生物也能在该反应条件下得到相应的N-苯基化产物。与脂肪胺的反应条件略微不同，三苯基鋶盐与一级和二级芳香胺在KOH的作用下在甲苯中反应28小时也能以良好的产率得到相应的N-芳基化产物。该反应适用范围广，官能团兼容性好，底物中的C=C双键在反应中也得到了保留（图3）。
图3 三芳基鋶盐与胺类化合物的反应研究
（图片来源：Chem. Eur. J.）
在考察了N-苯基化反应的底物适用范围后，作者进一步探讨了一级脂肪胺和一级芳香胺的N,N-双苯基化反应（图4）。以t-BuOK为碱，分别增加三苯基鋶盐和碱的用量至胺类底物的2.5-3倍当量，然后在80 ℃下反应24小时，即可以中等至优秀的产率得到相应的N,N-双苯基化产物。氨基无论与伯碳、还是与仲碳和叔碳相连时，均能较好地适用于该反应，可见来自脂肪胺底物的位阻对双苯基化反应的影响较小。此外，在标准条件下，一级芳香胺也能以中等的产率得到相应的N,N-双苯基化产物。
图4 一级脂肪胺和一级芳香胺的N,N-双苯基化反应研究
（图片来源：Chem. Eur. J.）
在完成反应的底物适用性考察后，作者还对反应机理进行了探讨。首先，在标准条件下，加入自由基捕获剂或进行避光反应，N-苯基化反应的产率没有受到较大影响。同时，底物中C=C双键在反应结束后得以保留，因此作者排除了自由基反应的机理。随后，作者使用对位取代的三芳基鋶盐参与反应，得到的产物为间位和对位取代的芳胺混合物（图5）。当以全氘代的三苯基鋶盐为芳基化试剂在标准条件下进行反应时，作者通过1H NMR检测发现产物中苯基邻位只有18%的氢被氘代（图6）。基于这些实验事实，作者推测该反应可能主要经历了苯炔中间体以及胺类底物中的N-H键对苯炔的加成过程。
图5 反应的机理研究
（来源：Chem. Eur. J.）
图6 全氘代的三苯基鋶盐参与的N-苯基化反应
（来源：Chem. Eur. J.）
本文主要工作由武汉理工大学博士生田泽宇完成，部分工作由硕士生明小霞协助完成。该工作得到了国家自然科学基金、湖北省“楚天学者”计划、湖北省“百人计划”计划、武汉市青年晨光计划和武汉理工大学基金的大力支持。
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