银催化环氧化合物的重排反应合成3‑甲酰基呋喃类化合物及其应用的制作方法

本发明属于合成杂环化合物技术领域，其中有一个氧原子作为环杂原子，具体涉及一种银催化环氧化合物的重排反应合成3-甲酰基呋喃类化合物及其应用。

背景技术：

3-甲酰基呋喃化合物广泛存在于具有生物活性的天然产物及医药中间体中，如神经毒素Lophotoxin及其衍生物Pukalide和Lophodiol A。鉴于3-甲酰基呋喃化合物在天然产物及有机合成中的重要性，其简洁高效的合成方法已引起诸多化学家的研究兴趣。目前已有多条合成路线经文献报导，如传统的直接甲酰化方法Vilsmeier反应、德国海德堡大学Hashmi教授发展的金催化炔丙醇衍生物的氧化重排/环化反应(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,3715-3719.)以及华东师范大学李艳忠教授发展的钯和铜共催化的偶联/环化反应(Org.Biomol.Chem.,2011,9,1342-1346)。然而，以上方法均存在一定局限性，如反应条件苛刻、区域选择性差和原子利用率低等。

技术实现要素：

本发明所要解决的一个技术问题在于提供一种以1-甲酰-2-乙炔基环氧乙烷类化合物为原料，操作简单反应高效且条件温和的合成3-甲酰基呋喃类化合物的方法。

本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述方法合成的3-甲酰基呋喃类化合物提供一种新的应用。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：以二氯甲烷为溶剂，在惰性气体保护下，将式I所示的1-甲酰-2-乙炔基环氧乙烷类化合物与2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯、AgBF₄在室温条件下反应，得到式II所示的3-甲酰基呋喃类化合物。

式中R₁和R₂各自独立的代表C₁～C₄烷基、苯基、C₁～C₄烷基取代苯基、C₁～C₄烷氧基取代苯基、卤代苯基、硝基取代苯基、萘基、C₁～C₄烷基取代萘基、C₁～C₄烷氧基取代萘基、卤代萘基、硝基取代萘基、呋喃基、C₁～C₄烷基取代呋喃基、C₁～C₄烷氧基取代呋喃基、卤代呋喃基、硝基取代呋喃基、噻吩基、C₁～C₄烷基取代噻吩基、C₁～C₄烷氧基取代噻吩基、卤代噻吩基、硝基取代噻吩基中的任意一种。

上述的R₁和R₂优选各自独立的代表C₁～C₄烷基、苯基、C₁～C₄烷基取代苯基、C₁～C₄烷氧基取代苯基、卤代苯基、硝基取代苯基、萘基、呋喃基、C₁～C₄烷基取代呋喃基、噻吩基、C₁～C₄烷基取代噻吩基中的任意一种。

上述合成方法中，所述的1-甲酰-2-乙炔基环氧乙烷类化合物与2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯、AgBF₄的摩尔比为1:0.03～0.08:0.05～0.15，优选1-甲酰-2-乙炔基环氧乙烷类化合物与2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯、AgBF₄的摩尔比为1:0.05:0.10。

上述的1-甲酰-2-乙炔基环氧乙烷类化合物参考文献方法合成(Tetra.Lett,2015,56(23),3285-3287；Russ J Org Chem,2013,49(9),1264-1269；Chem-Eur J,2013,19(37),12512-12516)，具体合成路线如下：

本发明方法合成的3-甲酰基呋喃类化合物作为荧光材料的应用。

本发明通过银催化下环氧化合物的重排/环化反应合成3-甲酰基呋喃类化合物，操作简单，反应条件温和，且原子利用率为100％，是原子经济性的反应，合成的3-甲酰基呋喃类化合物具有良好的荧光性能，可以广泛应用于荧光材料方面。

附图说明

图1是实施例1合成的2,5-二苯基-3-甲酰基呋喃的荧光光谱图。

图2是实施例8合成的2-(5-甲噻吩基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃的荧光光谱图。

图3是实施例10合成的2-苯基-5-(4-氟苯基)-3-甲酰基呋喃的荧光光谱图。

图4是实施例12合成的2-苯基-5-(4-甲氧苯基)-3-甲酰基呋喃的荧光光谱图。

图5是实施例13合成的2-苯基-5-(3-噻吩基)-3-甲酰基呋喃的荧光光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

合成2,5-二苯基-3-甲酰基呋喃

向反应管中加入6.16mg(0.015mmol)2-二环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(SPhos)和5.84mg(0.03mmol)AgBF₄、1mL二氯甲烷，30分钟后，在氮气保护下，将1mL溶解有74.49mg(0.3mmol)1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷的二氯甲烷溶液滴加到反应管中，室温反应30分钟，TLC检测反应完全，旋干溶剂，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂为石油醚与乙酸乙酯体积比为50:1的混合液)，得到黄色固体2,5-二苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为82％，熔点为84.5℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ＝10.10(s,1H),7.69-7.77(m,4H),7.37–7.51(m,5H),7.28-7.32(m,1H),7.04(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ＝185.4,160.2,153.8,130.0,129.2,128.9,128.73,128.7,128.3,127.8,124.6,124.1,103.9；HRMS(ESI):理论值C₁₇H₁₂O₂[M+Na]⁺248.0837,实测值248.0834。

实施例2

合成2-(4-碘苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(1-甲酰-4-碘苯基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到浅黄色固体2-(4-碘苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为81％，熔点为147.7℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.11(s,1H),7.86(d,2H,J＝8.4Hz),7.73(d,2H,J＝8.0Hz),7.56(d,2H,J＝8.4Hz),7.43(t,2H,J＝7.5Hz),7.36(d,1H,J＝7.2Hz),7.10(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.2,158.9,154.4,138.4,129.31,129.3,129.0,128.8,128.4,125.2,124.4,104.6,96.7ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₇H₁₁O₂INa[M+Na]⁺396.9696,实测值396.9701。

实施例3

合成2-(4-硝基苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(1-甲酰-4-硝基苯基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-(4-硝基苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为90％，熔点为169.8℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.21(s,1H),8.34(d,2H,J＝8.5Hz),8.11(d,2H,J＝8.6Hz),7.77(d,2H,J＝7.6Hz),7.47(t,2H,J＝7.3Hz),7.40(t,1H,J＝7.0Hz),7.19(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝184.9,155.8,155.6,148.3,134.7,129.4,129.2,128.9,128.3,126.8,124.6,124.5,105.8ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₇H₁₁O₄NNa[M+Na]⁺316.0580,实测值316.0596。

实施例4

合成2-(4-氟苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(1-甲酰-4-氟苯基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色液体2-(4-氟苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为82％，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.10(s,1H),7.85-7.82(m,2H),7.73(d,2H,J＝8.0Hz),7.43(t,2H,J＝7.5Hz),7.34(t,1H,J＝7.3Hz),7.25-7.19(m,2H),7.10(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.4,164.0(J_F-C＝254Hz),159.3,154.1,130.1(J_F-C＝9Hz),129.4,129.0,128.7,125.38,125.35,124.7,124.4,116.4(J_F-C＝22Hz),104.4ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₇H₁₁O₂FNa[M+Na]⁺289.0635,实测值289.0645。

实施例5

合成2-(4-溴苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(1-甲酰-4-溴苯基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到浅黄色固体2-(4-溴苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为90％，熔点为139.2℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.13(s,1H),7.73(t,4H,J＝7.2Hz),7.66(d,2H,J＝8.4Hz),7.44(t,2H,J＝7.4Hz),7.36(t,1H,J＝7.3Hz),7.12(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.3,158.9,154.4,132.5,129.4,129.3,129.1,128.8,127.9,125.1,124.9,124.4,104.6ppm；HRMS(ESI)理论值C₁₇H₁₁O₂BrNa[M+Na]⁺:348.9835,实测值348.9845。

实施例6

合成2-(4-甲苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(1-甲酰-4-甲苯基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到浅黄色固体2-(4-甲苯基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为79％，熔点为109.7℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.14(s,1H),7.76-7.70(m,4H),7.43(t,2H,J＝7.5Hz),7.35-7.33(m,3H),7.11(s,1H),2.45(s,3H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.8,161.1,153.9,140.8,129.9,129.6,129.0,128.5,128.1,126.3,124.5,124.3,104.0,21.6ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₈H₁₄O₂Na[M+Na]⁺285.0886,实测值285.0899。

实施例7

合成2-(5-甲呋喃基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(2-甲酰-5-甲噻吩基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-(5-甲呋喃基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为86％，熔点为98.2℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.39(s,1H),7.67(d,2H,J＝8.1Hz),7.40(t,2H,J＝7.5Hz),7.31(t,1H,J＝7.4Hz),7.01(s,1H),6.91(d,1H,J＝3.2Hz),7.18(d,1H,J＝3.0Hz),2.40(s,3H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.9,155.5,153.4,151.4,144.0,129.3,128.9,128.5,124.2,123.3,112.6,108.5,103.3,13.9ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₆H₁₂O₃Na[M+Na]⁺275.0679,实测值275.0680。

实施例8

合成2-(5-甲噻吩基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-(2-甲酰-5-甲呋喃基)-2-苯乙炔基环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-(5-甲噻吩基)-5-苯基-3-甲酰基呋喃，其产率为75％，熔点为95.5℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.19(s,1H),7.69(d,2H,J＝7.7Hz),7.54(d,1H,J＝3.7Hz),7.41(t,2H,J＝7.4Hz),7.32(t,1H,J＝7.5Hz),7.03(s,1H),6.83(d,1H,J＝3.5Hz),2.55(s,3H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝184.7,154.9,153.2,144.2,129.3,128.9,128.6,128.5,128.4,126.6,124.2,123.1,104.3,15.5ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₆H₁₂O₂SNa[M+Na]⁺291.0450,实测值291.0457。

实施例9

合成2-苯基-5-(4-氯苯基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(4-氯-1-乙炔基苯基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-苯基-5-(4-氯苯基)-3-甲酰基呋喃，其产率为85％，熔点为95.5℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：

实施例10

合成2-苯基-5-(4-氟苯基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(4-氟-1-乙炔基苯基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-苯基-5-(4-氟苯基)-3-甲酰基呋喃，其产率为82％，熔点为80.1℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.15(s,1H),7.81-7.79(m,2H),7.74-7.71(m,2H),7.55-7.51(m,3H),7.13(t,2H,J＝8.5Hz),7.06(s,1H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.7,162.9(J_F-C＝247Hz),160.7,153.3,130.4,129.2,128.9,128.1,126.2(J_F-C＝8Hz),125.7(J_F-C＝3Hz),124.9,116.1(J_F-C＝22Hz),103.8ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₇H₁₁O₂FNa[M+Na]⁺289.0635,实测值289.0645。

实施例11

合成2-苯基-5-(4-甲苯基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(4-甲基-1-乙炔基苯基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-苯基-5-(4-甲苯基)-3-甲酰基呋喃，其产率为67％，熔点为107.5℃，易溶于乙醇、甲醇等有机溶剂，结构表征数据为：¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ＝10.15(s,1H),7.82-7.80(m,2H),7.64(d,2H,J＝7.8Hz),7.55-7.49(m,3H),7.24(d,2H,J＝7.8Hz),7.06(s,1H),2.39(s,3H)；¹³C NMR(100MHz,CDCl₃):δ＝185.8,160.3,154.4,138.4,130.2,129.6,129.12,129.09,128.1,126.8,124.9,124.3,103.3,21.4ppm；HRMS(ESI):理论值C₁₈H₁₄O₂Na[M+Na]⁺285.0886,实测值285.0894。

实施例12

合成2-苯基-5-(4-甲氧苯基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(4-甲氧基-1-乙炔基苯基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体2-苯基-5-(4-甲氧苯基)-3-甲酰基呋喃，其产率为65％。

实施例13

合成2-苯基-5-(3-噻吩基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(3-噻吩基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固2-苯基-5-(3-噻吩基)-3-甲酰基呋喃，其产率为92％。

实施例14

合成2-苯基-5-(1-萘基)-3-甲酰基呋喃

在实施例1中，所用的1-苯甲酰基-2-苯乙炔基环氧乙烷用等摩尔的1-苯甲酰基-2-(4-(1-萘基)-1-乙炔基苯基)环氧乙烷替换，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固2-苯基-5-(1-萘基)-3-甲酰基呋喃，其产率为74％。

发明人采用F-7000型荧光分光光度计(日立)对实施例1、8、10、12、13合成的化合物进行固体荧光检测，结果见图1～5。由图可见，本发明合成的3-甲酰基呋喃类化合物具有荧光，可作为荧光材料。