Ru-clusters/Ceria用于高效制备喹唑啉酮类化合物

喹唑啉酮类化合物作为一种重要的生物活性分子，广泛应用在抗高血压、疟疾、结核及抗炎等方面。有鉴于喹唑啉酮类化合物的重要作用，近年来，其制备方法也受到研究者的广泛关注。已报道的喹唑啉酮类化合物的制备方法包括胺与醛、羧酸、酯类化合物的缩合环化反应；醇与甲基芳香烃等的缩合环化氧化反应。虽然喹唑啉酮类化合物的制备取得了一定的进展，但目前报道的方法仍存在很多缺点，例如反应多使用均相催化体系，反应所需原料不易得；反应需加入复杂的配体、强氧化剂或酸碱添加剂，产物不易分离等。因此，寻求与发展一种高效绿色的喹唑啉酮类化合物的制备方法是化学家长期关注的热点问题。

近日，中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室（筹）生物能源研究部的王峰研究员（点击查看介绍）团队研究发现，利用多相Ru-clusters/ceria催化剂的界面酸碱性质可催化烯烃、CO和胺的三分子反应，高效制备喹唑啉酮类化合物。

王峰研究员团队致力于固体催化剂酸碱性质的研究（J. Am. Chem. Soc.,2013, 135, 1506; ACS Catal., 2016, 6, 8248; ACS Catal., 2018, 8, 2635），前期在二氧化铈稳定的钌簇多相催化剂（Ru-clusters/ceria）的研究中发现，部分氧化的钌簇（1 nm）与二氧化铈界面处存在由氧空位与界面氧（Ru-O-Ce-Vö）构成的路易斯酸碱对，并在此基础上首次提出“界面路易斯酸碱对”（interfacial Lewis acid-base pair）的概念（J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 4172）。基于此，作者提出了利用Ru-clusters/ceria的“界面路易斯酸碱对”来活化邻氨基苯甲酰胺中的N-H键，使其与烯烃、CO反应一步制备喹唑啉酮类化合物。

图1. Ru-clusters/ceria催化剂催化烯烃、CO和胺的三分子反应制备喹唑啉酮类化合物

研究结果表明，Ru-clusters/ceria催化剂在无任何添加剂的情况下，可催化烯烃、CO和胺的三分子反应，制备喹唑啉酮类化合物。该方法底物适用性广，芳香烯烃、环状烯烃以及长链的端位烯烃均可通过该方法得到相应的喹唑啉酮类化合物（图1）。进一步的研究发现，烯烃、CO和胺的三分子反应首先经历烯烃的胺羰基化反应生成中间产物酰胺，中间产物酰胺在ceria路易斯酸位点的催化作用下消除一分子水，得到产物喹唑啉酮类化合物，其分离收率最高可达99%（图1）。放大实验结果表明，将邻氨基苯甲酰胺（1）的用量放大12倍，产物2-乙基喹唑啉酮（3）的分离收率仍能达到99%，表现出较好的工业应用前景。此外，环境影响因子的计算结果表明，与文献上报道的喹唑啉酮类化合物的制备过程相比，该过程产生的废物量较少，即过程具有环境友好性。

由于烯烃的胺羰基化反应必须在酸性条件下进行，而胺作为碱性分子不利于反应的进行，因此中间产物酰胺的生成是该反应的难点。该研究则克服了这一困难：利用Ru-clusters/ceria中的界面路易斯酸碱对成功实现了对胺的活化解离，在界面氧处原位形成布朗斯特酸（Ru-O(H)-Ce-Vö）。该研究为喹唑啉酮类化合物的制备提供了一条环境友好的新路径，也进一步扩展了“界面路易斯酸碱对”概念的应用。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，并被该刊遴选为热点文章（Hot Paper）。文章的第一作者是中国科学院大连化学物理研究所的博士研究生安静华。该工作还得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的资助。

该论文作者为：Jinghua An, Yehong Wang, Zhixin Zhang, Zhitong Zhao, Jian Zhang and Feng Wang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

The Synthesis of Quinazolinones from Olefins, CO, and Amines over a Heterogeneous Ru‐clusters/Ceria Catalyst

Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 12308, DOI: 10.1002/anie.201806266

王峰研究员简介

王峰，中国科学院大连化学物理研究所研究员；2005年在中国科学院大连化学物理研究所取得博士学位，2005年至2009分别在美国加州伯克利分校以及日本北海道大学催化研究中心工作，2009年12月起就职于中国科学院大连化学物理研究所。

该课题组主要从事纳米催化、生物质转化和光催化等研究，还通过计算化学对反应内在机理进行探索，用生命周期评价分析能源消耗和碳足迹等；在相关领域已发表SCI文章75篇，获授权发明专利42项，J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等IF>10的文章19篇，单篇文章引用次数最高达296次。王峰研究员曾获得国家优秀青年科学基金、中国科学院“百人计划”、青年长江学者、中国科学院特聘研究员等荣誉称号；现担任生物能源研究部部长、所长助理。王峰研究员多次受邀在国内外会议上作专题报告，课题组组织召开了2015年度泛太平洋国际化学会议以“均-多相催化在生物质催化转化中的融合和机遇”为主题的分会，2017年度举办的国际青年生物质催化转化论坛，2018年中国化学会第31届学术年会-ACS催化会议论坛。

王峰

http://www.x-mol.com/university/faculty/22733

课题组主页

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