本发明涉及一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法。
背景技术：
二苯乙烯类化合物通常是指两个苯环中间由一个乙烯基相连接的具有二苯乙烯母体结构的化合物(Nat. Prod. Res. Dev., 1994, 6(4)：71)。它作为天然芪类化合物的单体，分为顺式和反式两种，反式构型以苷元或苷存在于天然植物中比较多，该类化合物具有广泛的生物活性，如抗氧化(J. Biol. Chem., 2001, 276(25): 22586)、抗炎(Biochim. Biophys. Acta., 1985, 834(2): 275)、抗细菌(Phytochemistry., 1993, 33(4): 813)、抗真菌(J. Am. Soc. Hortic. Sci.,1988, 113(2): 230)、抗肿瘤(Nutr. Cancer., 2001, 39(1): 102)、抗心血管作用(Chem. Pharm. Bull., 1987, 35(2): 887)、延缓衰老(WO 042231, 2001-06-14)等活性，在食品、化妆品、医药等领域具有广泛的应用。
二苯乙烯类化合物的合成方法非常多，主要包括Wittig反应（Chem. Biodiversity., 2016, 13(9): 1165）、Wittig-horner反应（J. Med. Chem., 1993, 36(20): 2950）、Perkin反应（Tetrahedron. Lett., 2003, 59(18): 3315）、Heck反应（Tetrahedron. Lett., 2003, 34(38): 4819）、Knoevenagel反应（Appl. Catal. A., 2008, 350 (2): 217）、Grignard反应（Chemical. Industry. Press., 2003: 68）等方法，这些都是一些采用均相或是非均相的常用方法。而光催化作为21世纪的一类新型反应，利用太阳能在光触媒的作用下催化反应进行，具有反应条件温和、环境友好、资源丰富等优点(Science., 1912, 36(926): 385)。文献中也有少量采用光催化反应合成二苯乙烯类化合物的报道。例如，Bedekar等(Tetrahedron. Lett., 2012, 53(45): 6100)光照醋酸钯催化二苯乙烯类化合物合成，其中添加L-1作为引发剂，该反应100%选择性合成反式二苯乙烯，但反应时间长收率低，5天仅有36%的收率。 Waghmode等(New. J. Chem.,2013, 37(9): 2911)利用PdCl2/TiO2作光催化剂，进行了多相光催化Heck反应，主要产生E型(反式)二苯乙烯化合物，该反应主要是采用紫外-可见光照射，且这种负载型纳米催化剂制备复杂、价格贵、相比直接利用可见光催化存在劣势。Soni 等(Catal. Sci. Technol., 2014, 4(2): 510)利用多孔Pd/TiO2纳米光催化剂，在太阳光照射下选择性催化Heck反应，主要生成Z型(顺式)二苯乙烯化合物，但反应时间长，选择性也不佳，需可见光照射3天，Z:E=72%:22%，其结构式如式L-1所示：
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技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，它是采用染料作可见光催化剂催化合成反式二苯乙烯类化合物的新方法，具有反应条件温和、光催化剂廉价易得、选择性好、收率较高等优点。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于包括如下反应步骤：
1）反式二苯乙烯类化合物、取代碘苯、取代苯乙烯类化合物的结构式分别如式（I）、式（II）、式（III）所示：
式中，苯环上的H被取代基Ra, Rb单取代、多取代或不被取代，a, b为0-5的整数，a, b表示苯环上取代基R的个数，a, b=0时，表示苯环上的H不被取代，a, b=1时，表示苯环上的H被取代基R单取代，a, b=2-5时，表示苯环上的H被取代基R多取代，不同取代位置上的取代基R相同或不同，所述取代基R为C1-C5的烷基、烷氧基、羟基、三氟甲基、-OCH2CH=C(CH3)2或卤素，所述卤素为F、Cl、Br或I；
2）将如式（II）所示的取代碘苯与如式（III）所示的取代苯乙烯类化合物在催化体系存在下，于DMF水溶液中进行光催化反应，TLC监测至反应结束后，反应液分离纯化制得如式（I）所示的取代二苯乙烯类化合物。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于取代基Ra、取代基Rb分别选自甲基、甲氧基、羟基、-H、-F、-Cl、-Br、-CF3、-OCH2CH=C(CH3)2。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于取代基Ra选自甲基或甲氧基，取代基Rb选自甲基、甲氧基、羟基、-F、-Cl、-Br、-CF3、-OCH2CH=C(CH3)2。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于取代碘苯、取代苯乙烯类化合物的物质的量之比为1 : 1.0~1.6，优选为1 : 1.0~1.2。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于催化体系为Pd(oAc)2 /光敏剂，光敏剂为Eosin B、Eosin Y、Rhodamine B、Rose Bengal之中的一种，优选为Eosin Y。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于催化体系中，Pd(oAc)2用量为1.0~1.5 mol%，优选为1.0 mol%；光敏剂用量为1.0~2.0 mol%，优选为1.5 mol%。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于光催化反应在常温光照搅拌下进行。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于反应时间为10~30小时。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于反应液分离纯化的方法为：反应结束后，过滤除去不溶固体，滤液用水洗多次，分液、干燥，然后有机相脱溶，再重结晶制得如式（I）所示的反式二苯乙烯类化合物。
所述的一种反式二苯乙烯类化合物的光催化合成方法，其特征在于重结晶溶剂为氯仿、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇中的一种或两种以上的混合液，优选为乙酸乙酯。
本发明提供了一种采用常见染料作可见光催化剂催化合成反式二苯乙烯类化合物的新方法，该方法具有反应条件温和、光催化剂廉价易得、选择性好、收率较高等优点，适于工业化生产应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1衍生物6a（Ra为3-甲氧基，5-二甲氧基，Rb为对羟基）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Eosin Y(1.5 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加对羟基苯乙烯（5.3 mmol），在室温下光照搅拌反应15 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙酸乙酯重结晶，得到白色晶体，即衍生物6a。熔点86~87℃，收率83.4%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (500 MHz, DMSO-d6): δ 3.77 (s, 6H, OCH3), 6.37 (t, J = 2.0 Hz, 1H, Ar-H), 6.72 (d, J = 2.5 Hz, 2H, Ar-H), 6.75-6.79 (m, 2H, Ar-H), 6.95 (d, J = 16.0 Hz, 1H, C=C-H), 7.16 (d, J = 16.0 Hz, 1H, C=C-H), 7.44-7.60 (m, 2H, Ar-H), 9.59 (s, 1H, O-H). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C16H16O3 [M+H]+, 257.1099; found, 257.1093。
实施例2衍生物6b（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为H）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Eosin Y(1.6 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加苯乙烯（5.6 mmol），在室温下光照搅拌反应10 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙酸乙酯重结晶，得到白色固体，即衍生物6b，收率87.2%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.13 (s, Me-C(4)), 3.89 (s, MeO-C(3,5)), 6.72 (s, H-C(2,6)), 7.09 (t, J = 16.5 Hz, H-C(7,8)), 7.27 (t, J = 7.3 Hz, H-C(4')), 7.37 (t, J = 7.7 Hz, H-C(3',5')), 7.53 (d, J = 7.3 Hz, H-C(2',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C17H19O2 [M+H]+, 255.1385; found, 255.1393。
实施例3衍生物6c（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-甲氧基）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.5 mol%)/Eosin Y(1.5 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加4-甲氧基苯乙烯（5.15 mmol），在室温下光照搅拌反应25 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙酸乙酯重结晶，得到白色固体，即衍生物6c，收率80.5%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.14 (s, Me-C(4)), 3.86 (s, MeO-C(4')), 3.91 (s, MeO-C(3,5)), 6.71 (s, H-C(2,6)), 6.93 (d, J = 8.7 Hz, H-C(3',5')), 6.97 (d, J = 16.0 Hz, H-C(7)), 7.05 (d, J = 16.0 Hz, H-C(8)), 7.48 (d, J = 8.7 Hz, H-C(2',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C18H21O3 [M+H]+, 285.1490; found, 285.1485。
实施例4 衍生物6d（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-氟）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Eosin Y(2.0 mol%)溶于6 mLDMF（DMF:H2O=4:2）水溶液中，然后缓慢滴加4-氟苯乙烯（5.25 mmol），在室温下光照搅拌反应20 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，丙酮重结晶，得到白色固体，即衍生物6d，收率80.6%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.14 (s, Me-C(4)), 3.89 (s, MeO-C(3,5)), 6.70 (s, H-C(2,6)), 6.99 (d, J = 16.3 Hz, H-C(7)), 7.03-7.08(overlap, H-C(8,3',5')), 7.47-7.50 (m, H-C(2',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C17H18FO2[M+H]+, 273.1290; found, 273.1303。
实施例5衍生物6e（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-氯）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.2 mol%)/Eosin Y(1.5 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加4-氯苯乙烯（6 mmol），在室温下光照搅拌反应16 h 左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，氯仿-甲醇（V氯仿/V甲醇=60/40）重结晶，得到白色固体，即衍生物6e，收率82.8%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.14 (s, Me-C(4)), 3.89 (s, MeO-C(3,5)), 6.70 (s, H-C(2,6)), 7.01 (d, J = 16.3 Hz, H-C(7)), 7.06 (d, J = 16.3 Hz, H-C(8)), 7.32-7.35 (m, H-C(3',5')), 7.43-7.45 (m, H-C(2',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C17H18ClO2 [M+H]+, 289.0995; found, 289.1025。
实施例6衍生物6f（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-溴）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Eosin B(1.6 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加4-溴苯乙烯（5.5 mmol），在室温下光照搅拌反应30 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙酸乙酯重结晶，得到白色固体，即衍生物6f，收率79.4%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.13 (s, Me-C(4)), 3.88 (s, MeO-C(3,5)), 6.70 (s, H-C(2,6)), 6.99 (d, J = 16.2 Hz, H-C(7)), 7.07 (d, J = 16.2 Hz, H-C(8)), 7.37 (d, J = 8.4 Hz, H-C(3',5')), 7.48 (d, J = 8.4 Hz, H-(2',6')). Positive ion EI-HRMS: calcd for C17H18BrO2 [M]+, 332.0411; found, 332.0471。
实施例7衍生物6g（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-三氟甲基）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Rose Bengal(1.5 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加4-三氟甲基苯乙烯（5.8 mmol），在室温下光照搅拌反应28 h左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙醇重结晶，得到白色固体，即衍生物6g，收率78.6%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 2.15 (s, Me-C(4)), 3.90 (s, MeO-C(3,5)), 6.73 (s, H-C(2,6)), 7.08 (d, J = 16.3 Hz, H-C(7)), 7.17 (d, J = 16.3 Hz, H-C(8)), 7.59~7.63 (overlap, H-C(2',3',5',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C18H18F3O2 [M+H]+, 323.1258; found, 323.1278。
实施例8 衍生物6h（Ra为3-甲氧基、4-甲基、5-二甲氧基，Rb为4-OCH2CH=C(CH3)2）的合成
在25 mL单口烧瓶中加入3,5-二甲氧基-4-甲基碘苯（5 mmol）和pd(oAc)2(1.0 mol%)/Eosin Y(1.5 mol%)溶于6 mL DMF（DMF:H2O=5:1）水溶液中，然后缓慢滴加4-（3-甲基-2-丁烯氧基）苯乙烯（5.26 mmol），在室温下光照搅拌反应26 h 左右，TLC检测反应结束。反应产物经水洗、分液、干燥、过滤，浓缩，乙酸乙酯重结晶，得到白色固体，即衍生物6h，收率86.5%。
该化合物的1H NMR和ESI-HRMS分析数据如下所述，
1H NMR (CDCl3, 500 MHz): δ 1.76 (s, H-C(5'')), 1.81 (s, H-C(4'')), 3.83 (s, MeO-C(3,5)), 4.53 (d, J = 6.7 Hz, H-C(1'')), 5.49-5.53 (m, H-C(2'')), 6.38 (t, J = 2.2 Hz, H-C(4)), 6.65 (d, J = 2.2 Hz, H-C(2,6)), 6.89-6.92 (overlap, H-C(7,3',5')), 7.04 (d, J = 16.2 Hz, H-C(8)), 7.44 (d, J = 8.7 Hz, H-C(2',6')). Positive ion ESI-HRMS: calcd for C21H25O3 [M+H]+, 325.1803; found, 325.1842。