羧甲基纤维素铜（ii）催化端基炔类化合物合成1,3-丁二炔类化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于端基炔类化合物的氧化偶联反应技术领域，具体涉及一种羧甲基纤维 素铜（II)催化端基炔类化合物合成1，3- 丁二炔类化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 1，3- 丁二炔用途非常广泛，不仅是有机合成的重要中间体，也是天然产物和生理 活性化合物的基本骨架，应用于聚合物化学、超分子化学、天然产物、抗菌药物、纳米材料官 能团等领域。末端炔烃偶联反应的研究已经有一百多年的历史，研究者们一直致力于寻求 廉价且高效的绿色催化剂。1997年，Liu和Burton发展了一类重要的Pd催化Cu促进的 端块偶联反应（Liu, Q. ei aJ, Tetrahedron Lett. 1997，38，4371)。但以 CuI 为助 剂的Pd催化体系因其昂贵的成本及钯流失，逐渐被Cu(I)、Cu(II)、CuNps催化体系所取 代。Cu(I)催化剂不稳定，铜的固定困难，反应条件苛刻。2009年，Radivoy等在四氢咲喃 中用CuNps (纳米级颗粒铜粉）实现了端炔的偶联反应（Radivoy, G. eiaJ, Synthesis, 2009，4027)。但CuNPs制备过程中铜的利用率低，反应温度较高，铜的有效价态及反应机 理尚未确定。2006年，Jiang等人报道了在超临界二氧化碳中进行Glaser偶联反应，他们 用CuCl2作为催化剂，以NaOAc为碱和配体，引入甲醇作为助溶剂成功实现了 Glaser类偶 联反应（Jiang, H. ei aJ, Synthesis 2006，1155)。2011 年，Yin 等发现了一种 CuCl 或 Cu(OAc)2(H2O)促进、空气充当氧化剂，在DMSO中加热就可完成偶联（Yin, K. eiaJ，Green Chem. 2011，13，591)、（Yin, K. eiaJ，Appl. Organomet. Chem.2011，25)。相比较而 言，Cu(II)催化体系更为绿色、高效、简便，尤其Cu(OAc)2催化体系可以实现无碱条件下的 反应。但是其存在的主要缺陷是：金属催化剂易溶于有机溶剂且难以回收利用、反应温度较 高、后处理比较复杂、复杂的氧化剂、超量的催化剂、超量的碱及非常规的溶剂。
[0003] 鉴于这些不足之处，开发出新的、可以循环使用、反应易于操作和处理的催化剂体 系，成为化学科研者研究的热点。2014年，David等人将Cu (II)-SBA-15作为催化剂应用于 端炔的均偶联反应，取得了不错的结果（David, R. B. eiaJ，RSCAdv, 2014，4，3774)。 同年，Dar等人研究了一种多相催化剂Cu-clay进行末端炔经偶联反应（Da, B. A. ei a乂 C. R. Chimie 2014, 316) 〇
【发明内容】
[0004] 本发明解决的技术问题是提供了一种羧甲基纤维素铜（II)催化端基炔类化合物 合成1，3- 丁二炔类化合物的方法，该方法无需配体、碱和其它特殊添加试剂，只需羧甲基 纤维素铜（II)促进、空气充当氧化剂，在二甲基亚砜中加热即可完成端基炔类化合物的氧 化偶联反应，底物适应性强，收率较好。
[0005] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，羧甲基纤维素铜（II)催化端基 炔类化合物合成1，3- 丁二炔类化合物的方法，其特征在于具体步骤为：将端基炔类化合 物、催化剂羧甲基纤维素铜（II)和二甲基亚砜依次加入到反应容器内，在油浴锅中加热至 110°c，用薄层色谱监测反应过程，反应完全后过滤，过滤残渣用乙酸乙酯清洗得到催化剂 羧甲基纤维素铜（II)重复循环使用，滤液用去离子水萃取3遍，加入无水硫酸钠干燥，减压 蒸馏浓缩，得到的粗品用硅胶柱层析法纯化制得1，3- 丁二炔类化合物。
[0006] 进一步限定，所述的端基炔类化合物为苯乙炔、对乙基苯乙炔、苯氧丙炔、对丙基 苯乙炔、对硝基苯氧丙炔、对甲氧基苯乙炔、间三氟甲基苯氧丙炔、对溴苯乙炔、对甲氧基苯 氧丙炔、间氨基苯乙炔、对戊基苯乙炔、间氯苯乙炔、对甲基苯乙炔或对氟苯乙炔。
[0007] 进一步限定，所述的催化剂羧甲基纤维素铜（II)的具体合成步骤为：搅拌条件 下，在质量浓度为1%的羧甲基纤维素钠水溶液中滴加质量浓度为10%的CuSO4水溶液，其 中羧甲基纤维素钠水溶液与CuSO4水溶液的体积比为2:1，有浅蓝色絮状固体生成，离心脱 水，用去离子水洗涤至水相无色，脱水后冷冻干燥至恒重得到羧甲基纤维素铜（II)。
[0008] 进一步限定，所述的端基炔类化合物与催化剂羧甲基纤维素铜（II)的摩尔比为 5-10:1〇
[0009] 进一步限定，所述的二甲基亚砜的用量为Imol端基炔类化合物对应二甲基亚砜 2mL〇
[0010] 本发明的催化剂羧甲基纤维素铜（II)合成方法简单，原料易得，所用溶剂二甲基 亚砜为三类试剂，对环境污染小。本发明具有催化剂价廉易得，路线简单，副反应少，底物适 用范围广，总产率高，催化剂易分离且可循环利用等优点。
【具体实施方式】
[0011] 以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本 发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发 明的范围。
[0012] 实施例1 取质量浓度为1%的羧甲基纤维素钠水溶液300mL，搅拌条件下缓慢滴加质量浓度为 10%的CuSO4水溶液150mL，有浅蓝色絮状固体生成，离心脱水，用去离子水洗涤至水相无 色，脱水后冷冻干燥至恒重得到羧甲基纤维素铜（II) 3. lg，待用。
[0013] 实施例2 取羧甲基纤维素铜（11)0. 1810g(0. 6mmol)和苯乙炔0. 3061g(3mmol)，加入6mL二甲基 亚砜，在IKTC下搅拌，TLC监控反应过程，2. 5h后，TLC监控，原料点消失，停止反应，过滤， 用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为绿色，与刚开始加入的催化剂颜色相同。用去离子水把滤液 萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，4-二苯基-1，3- 丁二炔0. 2910g，收 率 95%，纯度 98%。4 NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 7.57-7.55 (dd，J = 1.5 Hz, J = 9.5 Hz, 4 Η), 7.42-7.35 (m, 6 Η) ppm. 13C NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 132.54, 129.26, 128. 48, 121. 80, 81. 59, 73. 94ppm〇
[0014] 实施例3 取羧甲基纤维素铜（Π )0. 1159g (0. 4mmol)和对乙基苯乙炔0. 2622g (2mmol)，加入4mL 二甲基亚砜，在110°C下搅拌，TLC监控反应过程，3h后，TLC监控，原料点消失，停止反应， 过滤，用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为浅绿色，比刚开始加入的催化剂颜色稍浅。用去离子 水把滤液萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，4-二对乙基苯基-1，3- 丁 二炔 0· 2523g，收率 96%，纯度 98%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ = 7. 48-7. 46 (d, J =8.0 Hz, 4 Η), 7.20-7.18 (d, J = 8.0 Hz, 4 Η), 2.71-2.65 (q, J = 8.0 Hz, 4 H)，1.28-1.24 (t，J = 8.0 Hz, 6 H) ppm. 13C NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 145.78， 132.52, 128.06, 119.02, 81.59, 73.47, 28.95, 15. 29ppm〇
[0015] 实施例4 取羧甲基纤维素铜（II) 0. 1813g(0. 3mmol)和苯氧丙炔0. 3981g(3mmol)，加入6mL二 甲基亚砜，在ll〇°C下搅拌，TLC监控反应过程，3h后，TLC监控，原料点消失，停止反应，过 滤，用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为浅绿色，比刚开始加入的催化剂颜色稍浅。用去离子 水把滤液萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，6-二苯氧基-2, 4-己二 炔 0.3625g，收率 91%，纯度 97%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ = 7.35-7.31 (t, J = 8.0, 4 Η), 7.05-7.01 (t, J = 8.0, 2 Η), 6.98-6.96 (d, J = 8.0, 4 Η), 4.77 (s, 4 Η) ppm. 13CNMR (400 MHz, CDCl3): δ = 157.39，129.58，121.78，114.86，74.67， 71. 04, 56. 16ppm〇
[0016] 实施例5 取羧甲基纤维素铜（11)0.18478(0.61111]1〇1)和对丙基苯乙炔0.432]^(31111]1〇1)，加入61]11^ 二甲基亚砜，在110°C下搅拌，TLC监控反应过程，2. 5h后，TLC监控，原料点消失，停止反 应，过滤，用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为绿色，与刚开始加入的催化剂颜色相同。用去离子 水把滤液萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，4-二对丙基苯基-1，3- 丁 二炔 0.4113g，收率 95%，纯度 98%。1H NMR (400 MHz, CDCl3): J = 7.46-7.43 (d, J = 8.0 Hz, 4 H), 7.16-7.14 (d, J = 8. O Hz, 4 Η), 2.62-2.58 (t, J = 8. O Hz, 4 Η), 1.69-1.60 (m, 4 H), 0.96-0.92 (t, J = 8.0 Hz, 6 H) ppm. 13C NMR (400 MHz, CDCl3): ?? = 144. 25, 132.42, 128.64, 119.04, 81.60, 73.49, 38.06, 24.29, 13. 78ppm〇
[0017] 实施例6 取羧甲基纤维素铜（Π ) 0. 1235g(0. 4mmol)和对硝基苯氧丙炔0. 3264g(3mmol)，加入 6mL二甲基亚砜，在IKTC下搅拌，TLC监控反应过程，3. 5h后，TLC监控，原料点消失，停止 反应，过滤，用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为浅绿色，比刚开始加入的催化剂颜色稍浅。用 去离子水把滤液萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，6-二对硝基苯氧 基-2, 4-己二炔 0· 2437g，收率 75%，纯度 98%。1H NMR (400 MHz, DMSO) : J = 8. 23-8. 21 (d, J = 8. O Hz, 4 H), 7.20-7. 17 (d, J = 8. O Hz, 4 H), 5. 16 (s, 4 H) ppm. 13C NMR (400 MHz, DMSO) : ^= 162.49, 142.03, 126.36, 115.89, 75.87, 70.84, 57.02ppm〇
[0018] 实施例7 取羧甲基纤维素铜（Π ) 0. 2458g (0. 8mmol)和对甲氧基苯乙炔0. 5283g (4mmol)，加 入8mL二甲基亚砜，在110°C下搅拌，TLC监控反应过程，3h后，TLC监控，原料点消失，停 止反应，过滤，用乙酸乙酯洗残渣，过滤残渣为绿色，与刚开始加入的催化剂颜色相同。用 去离子水把滤液萃取3遍，减压蒸馏浓缩得粗品，柱色谱分离得产物1，4-二对甲氧基苯 基-1，3- 丁二炔 0· 4661g，收率 88%，纯度 98%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) : J = 7. 48-7. 45 (d, J = 12.0 Hz, 4 H), 6.87-6.84 (d, J= 12.0 Hz, 4 Η), 3.82 (s, 6 H) ppm.13C NMR (400 MHz, CDCl3) : δ = 160.24, 134.06, 114.14, 113.92, 81.26, 72.95, 55. 36ppm〇
[0019] 实施例8 取羧甲基纤维素铜（Π )0. 1820g(0. 6mmol)和间三氟甲基苯氧丙炔0. 5985g (3mmol)， 加入6mL二甲基亚砜，在110°C下搅拌，TLC监控反应过程，