一种常压下无金属催化合成二芳甲酮的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种合成二芳甲酮的方法，是一种常压下无金属催化芳硼类化合物、 芳基卤代物与一氧化碳交叉偶联来制备二芳甲酮的方法。
【背景技术】
[0002] 二芳甲酮的骨架结构广泛存在于天然产品、医药、光敏剂和有机材料中，其合成方 法已经引起了广泛的关注，并取得了一定的进展。付-克酰基化反应是合成二芳甲酮常用 的方法之一，但是该方法需要用到大大过量的路易斯酸如三氯化铝，导致官能团的相容性 问题和形成废物多。而且此方法形成的产物主要是邻和对位取代产物，会使产品纯化困难 和间位取代产品无法通过此法获得（G.A.Olah，Friedel-Crafts Chemistry，Wiley，New York，1973.)。为了克服这些问题，过渡金属催化的芳亲电试剂、芳金属试剂如有机镁试剂、 有机铝试剂、有机锌试剂、有机锡试剂、有机硅试剂和有机铟试剂，与一氧化碳的三组分偶 联反应提供了一个直接和方便的合成二芳甲酮的方法，但这些方法存在形成大量非羰基化 副产的问题（J. _J. Brunet，and R. Chauvin，Chem. Soc. Rev. 1995, 24,89) 〇
[0003] 羰基化的Suzuki反应具有反应选择性好、产率高、底物来源广泛和稳定性好、底 物适用范围广和官能团相容性好的优点，能用于合成各类二芳甲酮的结构。目前，催化羰基 化的Suzuki反应的催化体系一般都要用到膦配体，然而膦配体有毒、对空气和水不稳定， 且价格昂贵。虽然稳定的氮卡宾配体和氮配体也用于此反应，但是配体的引入给反应的后 处理造成困难，而且也增加了生产成本。此外，羰基化的Suzuki反应一般需要较大压力下 才能顺利进行，限制了该反应的广泛应用。如此同时，反应所用到的介质绝大部分是有毒 的有机溶剂。最为不利的一点是：羰基化的Suzuki反应必须用到金属催化剂，特别是贵 金属?巴（M. Beller，X.-F. Wu，Transition Metal Catalyzed Carbonylation Reactions ： Carbonylative Activation of C_X Bonds，Springer-Verlag，Berlin. Heidelberg，2013)， 该金属在地壳中的含量仅为一亿分之一，而且还有毒性，在制药工艺中，解决金属的残留也 是一个工艺难题。
[0004] 显而易见，发明一种无配体且无金属催化剂的、经济的、环境友好的和高效的方法 来合成二芳甲酮具有重要的研宄意义和应用价值。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于，克服现有的二芳甲酮合成方法存在的缺陷，提供一种通 用的合成二芳甲酮类化合物的方法，无金属催化剂作用下，芳基硼类化合物、芳卤类化合物 与常压一氧化碳直接偶联合成二芳甲酮，该方法具有无需使用金属催化剂的优势；反应无 需配体且活性好；反应常压进行且选择性高；底物来源广泛且稳定；底物官能团相容性好 且底物的适用范围广；反应介质绿色且可以循环回收的优势。
[0006] 本发明为实现上述目的及解决其技术问题，采用以下技术方案：
[0007] -种常压下无金属催化合成二芳甲酮的方法，其特征在于，以醇或醇的水溶液为 溶剂，无金属催化剂参与，在碱和酸的作用下，芳硼类化合物、芳基卤代物与一氧化碳直接 交叉偶联反应，制得二芳甲酮类，反应通式表示如下：
[0008]
[0009] 式中：X = Ur 或 Cl
[0010] Ar-B表示芳基或杂芳基的硼酸、硼酸酯或氟硼酸盐，Ar' -X表示芳基或杂芳基的 芳卤代物。
[0011] 本发明的方法所合成的二芳甲酮产品的结构通式为：
[0012]
[0013] 式中：Ar表示的芳基为取代或非取代的苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基；杂 芳基为取代或非取代的呋喃基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、吡咯基、吲哚基和咔唑基、吡啶 基、喹啉基、异喹啉基、吡唑基、咪唑基、恶唑基、噻唑基、嘌呤基或哒嗪基；Ar '表示的芳基为 取代或非取代的苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基；杂芳基为取代或非取代的呋喃基、 苯并呋喃基、二苯并呋喃基、噻吩基、吡咯基、吲哚基、咔唑基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、吡 唑基、咪唑基、恶唑基、噻唑基、嘌呤基或哒嗪基。
[0014] Ar上的取代基R可以是单取代，也可以是多取代芳环上的氢；Ar'上的取代基R' 可以是单取代，也可以是多取代芳环上的氢。
[0015] R任意选自氢、Cl~C12直链或支链的烷基、Cl~C12直链或支链的烷氧基、Cl~ C12直链或支链的氟取代烷基、C3~C12的环烷基、芳基或芳氧基、杂芳基或杂芳氧基、芳胺 基或杂芳胺基、氟、氯、溴、羟基、羧基、酯基、磺酰基、磺酸基、磺酸酯基、磷酸酯基或硝基；R' 任意选自氢、Cl~C12直链或支链的烷基、Cl~C12直链或支链的烷氧基、Cl~C12直链 或支链的氟取代烷基、C3~C12的环烷基、芳基或芳氧基、杂芳基或杂芳氧基、芳胺基或杂 芳胺基、氟、氯、溴、羟基、羰基、羧基、氰基、酯基、磺酰基、磺酸基、磺酸酯基、磷酸酯基或硝 基；
[0016] 进一步地，Ar或Ar'中的吡咯类、吲哚类、吡唑、咪唑、嘌呤类和咔唑类杂芳基中的 氮原子上的取代基任意选自氢、Cl~C12直链或支链的烷基、Cl~C12直链或支链的氟取 代烷基、C3~C12的环烷基、芳基或芳氧基、杂芳基、対甲苯磺酰基、苄基、乙酰基、苯甲酰 基、叔丁氧酰基或苯氧酰基。
[0017] 优选地，所述的杂芳基为含N、0或S的五~十三元环的杂芳基。
[0018] 所述的芳硼类化合物为呋喃类、苯并呋喃类、二苯并呋喃类、吡咯类、吲哚类和咔 唑类、吡啶类、喹啉类、异喹啉类、吡唑类、咪唑类、恶唑类、噻唑类、嘌呤类或哒嗪类的硼酸、 硼酸酯或氟硼酸盐。最优选的，芳硼类化合物为芳基三氟硼酸钾。
[0019] 所述的芳基卤代物化合物为苯类、联苯类、萘类、蒽类、芘类、呋喃类、苯并呋喃类、 二苯并呋喃类、吡咯类、吲哚类和咔唑类、吡啶类、喹啉类、异喹啉类、吡唑类、咪唑类、恶唑 类、噻唑类、嘌呤类或哒嗪类的芳碘、芳溴或芳氯。最优选的，芳卤类化合物为芳基碘代物。
[0020] 所述的碱为无机碱或有机碱。无机碱包括但不限于磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸氢二 钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、氟化钾、氟化铯、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、 碳酸铯、醋酸钠、醋酸钾、醋酸铯、特戊酸铯、特戊酸钾、特戊酸钠、特戊酸锂、甲醇钠、乙醇 钠，乙醇钾、叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯等； 有机碱包括但不限于四丁基氟化铵、四丁基醋酸铵、四丁基氢氧化铵、三乙胺、二异丙基乙 胺、三丁胺、吡啶、氮取代的苯胺、1，4-二氮杂二环[2. 2. 2]辛烷、1，8-二氮杂二环[5.4.0] 十一碳-7-烯、1，5_二氮杂二环[4.3.0]壬-5-烯等；且上述各碱可以组合使用。最优选 的碱为碳酸钠。
[0021] 所述的酸包括但不限于特戊酸、2-甲基丙酸、乙酸、1-金刚烷羧酸、2-硝基苯甲 酸、苯甲酸、三氟乙酸、或对甲苯磺酸。最优选的酸为特戊酸。
[0022] 所述的溶剂醇包括但不限于甲醇，乙醇，异丙醇，正丁醇，叔丁醇，叔戊醇，乙二醇， 甘油，葡萄糖，或平均分子量为100~6000的聚乙二醇。醇的水溶液中醇与水的体积比为： I : 0~1000。最优选的溶剂为PEG-400。芳硼类底物与溶剂的重量比为1 : 5~1000。
[0023] 所述的方法中，所述的芳硼类底物、芳卤类底物、酸和碱的摩尔比为1~ 4 : I : 0~4 : 1~10;最优选摩尔比为1.5 : 1 : 0.5 : 2。
[0024] 所述的方法中，一氧化碳的压力为常压。
[0025] 所述的方法中，偶联反应温度为50~250°C，反应时间为0. 5~60小时。
[0026] 借由上述技术方案，本发明的合成二芳甲酮类化合物的方法至少具有下列优点：
[0027] 本发明提供了一种在醇或醇的水溶液中无金属催化的芳硼类化合物、芳卤与常压 一氧化碳的直接交叉偶联反应来制备二芳甲酮化合物的新方法。该方法具有无需金属催化 剂的独特优势；反应无需配体且活性好；反应