本发明涉及双呋喃(bisfuran)二卤化物、生产双呋喃二卤化物的方法和使用双呋喃二卤化物生产双呋喃二酸、双呋喃二醇或双呋喃二胺的方法。
背景技术：
近年来，由可再生生物质作为原材料生产的生物基聚合物的技术发展正作为减少化石燃料如石油和煤的消耗从而有助于缓解全球变暖的手段推进。作为用于获得生物基聚合物的单体材料，具有经由二价烃基等将两个呋喃环键合在一起的结构的双呋喃化合物(可聚合单体)已作为具有与双酚型化合物类似的结构的生物基原材料引起关注。作为上文提到的双呋喃化合物，双呋喃二酸、双呋喃二醇、双呋喃二胺等是已知的。
关于双呋喃二醇的合成，存在已知方法，其使用通过水解生物质衍生的半纤维素而得的糠醛作为原材料，并包括(1)将糠醛的醛基团转化成1,3-二硫戊环，(2)通过friedel-crafts烷基化反应使所得化合物二聚，(3)对所得二聚物施以脱二硫缩醛化(dedithioacetalization)以获得双呋喃二醛，和(4)进一步将这种化合物转化成双呋喃二醇(npl1)。关于双呋喃二酸的合成，存在已知方法，当如上述情况那样被认为由糠醛开始时，其包括(1)将糠醛氧化以获得呋喃甲酸，(2)将所得呋喃甲酸酯化以获得呋喃甲酸的乙酯，(3)对所得酯施以与丙酮的缩合反应(用酸催化剂催化)以获得双呋喃二甲酸的二乙酯，和(4)水解该二酯以获得双呋喃二甲酸(npl2)。关于双呋喃二胺的合成，通过与酮反应而使糠胺二聚的方法是已知的(npl3)。
因此，这些双呋喃化合物通过不同的中间体合成。但是，为了精简合成各种双呋喃化合物的整体工艺，需要开发共用中间体。
引文单
非专利文献
npl1:vishwanathgaitonde等人,“bio-basedbisfuran:synthesis,crystalstructureandlowmolecularweightamorphouspolyester”,tetrahedronlett.2014jul23；55(30):4141–4145
npl2:abid,m.,adenali,m.,bernard,j.等人,“preparationofnewpoly(estertriazole)andpoly(amidetriazole)by‘clickchemistry’”,polym.sci.ser.b(2014)56:290
npl3:irinadelidovich等人,“alternativemonomersbasedonlignocelluloseandtheiruseforpolymerproduction”、chem.rev.,2016,116(3),pp1540–1599
发明概述
技术问题
已经考虑上述情况作出本发明，并且本发明的目的是提供可用作各种生物基双呋喃化合物(可聚合单体)，如双呋喃二酸、双呋喃二醇和双呋喃二胺的共用中间体的化合物。
对问题的解决方案
[1]具有下式(1)所示结构的双呋喃二卤化物：
其中r1是-cr2r3-所示的二价烃基(其中r2和r3各自独立地代表氢原子或一价烃基，且r2和r3可一起形成环状结构)或羰基(-c(＝o)-)；且各x独立地代表卤素原子。
[2]根据[1]的双呋喃二卤化物，其中r2和r3各自独立地为一价烃基。
[3]根据[1]的双呋喃二卤化物，其中各x是溴原子。
[4]一种生产[1]至[3]任一项的双呋喃二卤化物的方法，其包含使具有下式(2)所示结构的双呋喃和卤化剂反应：
其中r1与式(1)中的r1相同。
[5]一种生产具有下式(3)所示结构的双呋喃二酸的方法，其包含将[1]至[3]任一项的双呋喃二卤化物氧化：
其中r1与式(1)中的r1相同。
[6]一种生产具有下式(4)所示结构的双呋喃二醇的方法，其包含水解[1]至[3]任一项的双呋喃二卤化物：
其中r1与式(1)中的r1相同。
[7]一种生产具有下式(5)所示结构的双呋喃二胺的方法，其使用[1]至[3]任一项的双呋喃二卤化物作为原材料：
其中r1与式(1)中的r1相同。
发明效果
根据本发明，有可能提供可用作各种生物基双呋喃化合物(可聚合单体)，如双呋喃二酸、双呋喃二醇和双呋喃二胺的共用中间体的化合物。
具体实施方式
实施方案描述(双呋喃二卤化物)
根据本发明的一个实施方案，提供具有下式(1)所示结构的双呋喃二卤化物：
在式(1)中，r1是-cr2r3-所示的二价烃基(其中r2和r3各自独立地代表氢原子或一价烃基，且r2和r3可一起形成环状结构)或羰基(-c(＝o)-)。
r2和r3可以相同或不同；但是，从双呋喃二卤化物合成的简易性的角度看，r2和r3都优选是一价烃基。一价烃基的实例包括具有1至12个碳原子的烷基、具有5至12个碳原子的环烷基、具有6至12个碳原子的环烷基烷基和具有6至12个碳原子的芳基。r3可进一步被羟基取代，即r3可以是羟烷基。该烷基可以是线性或支化的，且环烷基、环烷基烷基和芳基各自可在其环上具有取代基，如低碳烷基。
此外，r2和r3可互相键合以形成环结构。例如，r2和r3可互相键合以使r1具有环己烷环结构。
烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基和癸基。环烷基的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基、环十一烷基和环十二烷基。环烷基烷基的实例包括环丙基甲基、环丁基甲基、环戊基甲基、环己基甲基、环庚基乙基和环辛基乙基。芳基的实例包括苯基、甲苯基、乙基苯基、二甲苯基、异丙苯基、均三甲苯基(mesitylgroup)、邻-、间-和对-甲氧基苯基、邻-、间-和对-乙氧基苯基、萘基(1-萘基和2-萘基等)和联苯基。
在上文作为r2和r3例举的那些中，由于原材料的可得性和易合成性，甲基、乙基、异丁基、苯基等是优选的。
在式(1)中，各x独立地代表卤素原子。卤素原子的实例包括氟、氯、溴和碘。在这些中，氯、溴和碘是优选的，溴更优选。
这两个x可以相同或不同；但是，从双呋喃二卤化物合成的简易性的角度看，这两个x优选相同。
(生产双呋喃二卤化物的方法)
接着，解释生产双呋喃二卤化物的方法。
本发明的双呋喃二卤化物可通过包括使具有下式(2)所示结构的双呋喃与卤化剂反应的方法生产(在下文中，这一反应常被称为“卤化反应”)：
其中r1与式(1)中的r1相同。
上述双呋喃可通过已知方法生产。例如，可通过根据已知方法使2-甲基呋喃和丙酮反应获得r1为亚异丙基的双呋喃(即5,5'-(丙-2,2-二基)双(2-甲基呋喃))。
作为上述卤化剂，可以使用任何常规卤化剂。卤化剂的实例包括氟化剂，如氟(f2)、氟氧基三氟甲烷(fluoroxytrifluoromethane)、二氟化氙、全氯酰氟(perchlorylfluoride)、氟硫酸铯、乙酰基次氟酸盐(acetylhypofluorite)、n-氟磺酰胺、二乙基氨基三氟硫(diethylaminotrifluorosulfur)、n-氟吡啶鎓、n-氟-2,6-二(甲氧基羰基)吡啶鎓、n-氟-3,5-二氯吡啶鎓和n-氟-2,4,6-三甲基吡啶鎓；氯化剂，如氯(cl2)、亚硫酰二氯、n-氯琥珀酰亚胺、氯化铜、硫酰氯、三氯异氰脲酸、四氯化钛、2,3,4,5,6,6-六氯-2,4-环己二烯酮、2,3,4,4,5,6-六氯-2,5-环己二烯酮、氯化n-氯三乙基铵、和苯硒酰氯(benzeneselenenylchloride)；溴化剂，如溴(br2)、溴化氢、n-溴琥珀酰亚胺(nbs)、溴化铜、三溴化四甲基铵、三氟乙酰基次溴酸盐(trifluoroacetylhypobromite)、二溴异氰脲酸(dbi)、2,4,4,6-四溴-2,5-环己二烯酮和2,4-二氨基-1,3-噻唑氢三溴化物(2,4-diamino-1,3-thiazolehydrotribromide)；碘化剂，如碘(i2)、氯化碘(icl)、1,3-二碘-5,5-二甲基乙内酰脲、三氟乙酰基次碘酸盐(trifluoroacetylhypoiodite)、亚乙基碘氯化物(ethyleneiodinechloride)和n-碘琥珀酰亚胺。其中，n-氯琥珀酰亚胺、n-溴琥珀酰亚胺和n-碘琥珀酰亚胺是优选的。
卤化剂的量优选为每1摩尔作为底物的式(2)所示的双呋喃2.0至4.0mol，更优选2.1至3.5mol，最优选2.2至3.0mol。
上述卤化反应通常在溶剂中进行。用于卤化反应的溶剂的实例包括烃，如庚烷、己烷、环己烷、戊烷、甲苯和二甲苯；醚，如二乙基醚、四氢呋喃、1,4-二氧杂环己烷、乙二醇二甲基醚、苯甲醚、甲基叔丁基醚和二异丙基醚；和卤代烃，如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、四氯乙烷和氯苯；酸酰胺，如n,n-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮和n-甲基吡咯烷酮；酯，如乙酸乙酯和乙酸甲酯；亚砜，如二甲亚砜；腈，如乙腈和丙腈；及其混合物。
上述卤化反应可在自由基引发剂存在下进行。自由基引发剂的实例包括2,2′-偶氮二异丁腈(aibn)、1,1′-偶氮双(环己烷-1-甲腈)(v-40)和过氧化苯甲酰(bpo)。
自由基引发剂的量优选为每1摩尔上述双呋喃0.01至0.5mol，更优选0.02至0.4mol，最优选0.05至0.3mol。
用于该卤化反应的优选反应条件如下。反应温度优选为-50至150℃，更优选-30至120℃，再更优选0至100℃。
根据本发明的另一实施方案，提供一种生产具有下式(3)所示结构的双呋喃二酸的方法，其包含将上述双呋喃二卤化物氧化(在下文中，这一反应有时被称为“二酸合成反应”)：
其中r1与式(1)中的r1相同。
上述氧化反应可在碱金属氢氧化物存在下进行。碱金属氢氧化物的实例包括碱金属，如钠、钾、铯和锂的氢氧化物。在这些氢氧化物中，氢氧化钠尤其优选。
碱金属氢氧化物的量优选为每1摩尔上述双呋喃二卤化物2至100mol，更优选3至90mol，最优选4至80mol。
此外，上述二酸合成反应可在氧化剂，如锰化合物，例如kmno4和活性氧化锰；铬化合物，例如氧化铬(iv)和重铬酸吡啶鎓；和过氧化物，例如过氧化氢和有机过氧化物存在下进行。氧化剂的量优选为每1摩尔上述双呋喃二卤化物2至20mol，更优选3至15mol，最优选4至10mol。
该二酸合成反应通常在水中进行。水可以其与亲水溶剂的混合物形式使用。亲水溶剂的实例包括二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1,4-二氧杂环己烷、四氢呋喃、甲醇和乙醇。
用于该二酸合成反应的优选反应条件如下。反应温度优选为-20至100℃，更优选0至80℃，再更优选10至60℃。
所得双呋喃二酸可通过已知方法分离和洗涤。
根据本发明的再一实施方案，提供一种生产具有下式(4)所示结构的双呋喃二醇的方法，其包含水解上述双呋喃二卤化物(在下文中，这一反应常被称为“二醇合成反应”)：
其中r1与式(1)中的r1相同。
例如，上述水解可在碱金属碳酸盐存在下进行。碱金属碳酸盐的实例包括碳酸钠(na2co3)和碳酸钾(k2co3)。
碱金属碳酸盐的量优选为每1摩尔上述双呋喃二卤化物2.0至6.0mol，更优选2.0至5.0mol，最优选2.0至4.0mol。
该二醇合成反应通常在水中进行。水可以其与亲水溶剂的混合物形式使用。亲水溶剂的实例包括二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1,4-二氧杂环己烷、四氢呋喃、甲醇和乙醇。
用于该二醇合成反应的优选反应条件如下。反应温度优选为-20至100℃，更优选0至80℃，再更优选10至60℃。
所得双呋喃二醇可通过已知方法分离和洗涤。
根据本发明的再一实施方案，提供一种生产具有下式(5)所示结构的双呋喃二胺的方法，其使用上述双呋喃二卤化物作为原材料：
其中r1与式(1)中的r1相同。
关于生产双呋喃二胺的具体方法，没有特别限制，只要可用氨基(-nh2)替代双呋喃二卤化物的卤素原子。例如，可以根据下式(6)所示的反应图式进行该生产。
实施例
下面参照实施例更详细描述本发明，但是它们不应被解释为限制本发明的范围。
在下列实施例和对比例中，使用varianinova400mhz分光光度计通过1h-nmr和13c-nmr进行测量。
此外，使用agilent6220accurate飞行时间lc/ms能谱仪进行高分辨率质谱分析(hrms)。
[参比例1]
5,5'-(丙-2,2-二基)双(2-甲基呋喃)根据下式(7)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在100毫升圆底烧瓶中在0℃下混合丙酮(5.36毫升，73.0毫摩尔)和2-甲基呋喃(10.0克，121.8毫摩尔)。然后，将h2so4水溶液(0.325毫升(6.09毫摩尔)的98％h2so4，预先在0.325毫升h2o中稀释)在搅拌下逐滴添加到该反应混合物中。然后，密封该烧瓶，反应混合物在50℃下进一步搅拌20小时。反应混合物用饱和nahco3水溶液中和。然后，该混合物用乙酸乙酯(3×100毫升)萃取，合并的有机馏分用去离子水洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙黄色液体获得5,5'-(丙-2,2-二基)双(2-甲基呋喃)(在下文中常被称为“原材料化合物(rm-1)”)(11.8克，95％收率)。
关于所得原材料化合物(rm-1)，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.60(s,6h,c(ch3)2),2.25(s,6h,ch3),5.85(d,j＝2.8hz,2h,呋喃环h),5.87(d,j＝2.8hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ13.72,26.60,37.33,104.64,105.84,150.63,158.72ppm
[c13h16o2+h]+[m+h]+的hrms计算值:m/z＝205.1229,实测值:205.1223
另外，值得指出的是，当使用12.18毫摩尔(1.03毫升)37％hcl代替上述h2so4水溶液作为催化剂时，以与使用h2so4水溶液作为催化剂的情况相当的收率获得原材料化合物(rm-1)。但是，在所得原材料化合物(rm-1)的纯度方面，h2so4水溶液略微更适合这一反应。
[实施例1]
5,5'-(丙-2,2-二基)双(2-(溴甲基)呋喃)根据下式(8)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在氮气气氛下向100毫升圆底烧瓶中加入原材料化合物(rm-1)(2.0克，9.8毫摩尔)的环己烷(30毫升)溶液、作为卤化剂的n-溴琥珀酰亚胺(nbs)(4.19克，23.5毫摩尔)和作为自由基引发剂的偶氮二异丁腈(aibn)(161毫克，0.98毫摩尔)。该混合物在80℃下搅拌5小时。在该反应后，加入200毫升二氯甲烷和75毫升去离子水。将该混合物搅拌大约10分钟，然后分离相。有机层进一步用去离子水洗涤三次，用硫酸镁干燥，过滤并浓缩至干。结果，作为黑色粘稠液体定量获得5,5'-(丙-2,2-二基)双(2-(溴甲基)呋喃)(在下文中常被称为“中间体化合物(i-1)”)(3.54克)。所得中间体化合物(i-1)不经进一步提纯而直接用于后续反应。
关于所得中间体化合物(i-1)，下面显示1h-nmr和13c-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.65(s,6h,c(ch3)2),4.49(s,4h,ch2br),5.98(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.29(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ24.49,26.29,37.93,106.09,110.73,148.92,160.82ppm
[实施例2]
5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-2-甲酸)根据下式(9)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入naoh(13.3克，332毫摩尔)和h2o(90毫升)。在室温下搅拌下，将上述中间体化合物(i-1)(2.0克，5.52毫摩尔，预先溶解在30毫升1,4-二氧杂环己烷中)添加到该混合物中，接着加入kmno4(5.24克，33.2毫摩尔)。该反应混合物在室温下搅拌2小时。滤出氧化锰沉淀物，用去离子水洗涤。滤液在压力下浓缩以除去1,4-二氧杂环己烷溶剂，并使用37％hcl将该水性滤液的ph调节至<1。氧化锰沉淀物进一步用乙酸乙酯洗涤。将该乙酸乙酯滤液与上述酸化水性滤液混合。然后，该混合物用乙酸乙酯(3×100毫升)萃取。乙酸乙酯相用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为浅黄色粉末获得5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-2-甲酸)(1.35克，92％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ1.64(s,6h,c(ch3)2),6.42(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h),7.14(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,dmso-d6):δ25.67,37.59,107.55,118.65,143.91,159.26,162.54ppm
[c13h12o6+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝287.0532,实测值:287.0526.
[实施例3]
(5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲醇根据下式(10)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入k2co3(2.29克，16.58毫摩尔)和h2o(50毫升)。在室温下搅拌下，将中间体化合物(i-1)(3.0克，8.29毫摩尔，预先溶解在50毫升thf中)缓慢添加到该混合物中。该反应混合物在室温下搅拌2小时。然后，在减压下除去大部分thf溶剂，该混合物用乙酸乙酯(3×80毫升)萃取。在此，水相用nacl饱和以几乎定量萃取产物。乙酸乙酯相用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。粗产物进一步通过硅胶柱色谱法(丙酮/己烷＝3/7,v/v)提纯。结果，作为浅黄色固体获得纯化的5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲醇(1.92克，98％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.63(s,6h,c(ch3)2),4.54(s,4h,ch2oh),5.97(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.18(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ26.31,37.44,57.26,104.89,108.34,152.92,159.98ppm
[c13h16o4+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝259.0946,实测值:259.0941
[实施例4]
2,2'-((5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))双(亚甲基))双(异吲哚啉-1,3-二酮)根据下式(11)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在氮气气氛下向250毫升圆底烧瓶中加入邻苯二甲酰亚胺钾(3.38克，18.24毫摩尔)和上述中间体化合物(i-1)(3.0克，8.29毫摩尔，预先溶解在30毫升无水dmf中)。该反应混合物在80℃下搅拌12小时。在冷却至室温后，过滤该溶液，并添加到100毫升去离子水中。收集沉淀物，用水充分洗涤，并溶解在dcm中。该dcm溶液用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为棕色粉末获得2,2'-((5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))双(亚甲基))双(异吲哚啉-1,3-二酮)(在下文中常被称为"中间体化合物(i-1')")(3.61克，88％收率)。
关于所得中间体化合物(i-1')，下面显示1h-nmr和13c-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.54(s,6h,ch3),4.78(s,4h,nch2),5.86(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.16(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),7.71(m,4h,苯环h),7.84(m,4h,苯环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ26.27,34.60,37.50,105.26,109.01,123.42,132.12,134.03,147.80,159.59,167.55ppm
[实施例5]
(5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲胺根据下式(12)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入上述中间体化合物(i-1')(3.0克，6.07毫摩尔)、一水合肼(1.8克，36毫摩尔)和乙醇(75毫升)。将反应混合物在回流下搅拌1小时。在将该溶液冷却至室温后，逐滴加入37％hcl(15毫升，预先用60毫升去离子水稀释)，并将该溶液在回流下搅拌另外0.5小时。在冷却后，过滤该溶液，通过过滤收集的白色沉淀物用另外的乙醇(50毫升)洗涤。滤液通过旋转蒸发浓缩。将残留物溶解在100毫升h2o中，用naoh丸粒使其呈碱性，并用dcm(3×100毫升)萃取。在此，水相用nacl饱和以最大化萃取产物。dcm相进一步用饱和nacl水溶液洗涤，经硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙红色粘稠液体获得(5,5'-(丙-2,2-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲胺(1.35克，95％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.61(s,6h,ch3),3.76(s,4h,ch2nh2),5.90(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.01(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ26.35,37.38,39.31,104.60,105.52,155.07,159.15ppm
[c13h18n2o2+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝257.1266,实测值:257.1261
[参比例2]
5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(2-甲基呋喃)根据下式(13)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在100毫升圆底烧瓶中在0℃下混合环己酮(5.98克，60.9毫摩尔)和2-甲基呋喃(10.0克，121.8毫摩尔)。然后，将h2so4水溶液(0.325毫升(6.09毫摩尔)的98％h2so4，预先在0.325毫升h2o中稀释)在搅拌下逐滴添加到该反应混合物中。然后，密封该烧瓶，反应混合物在50℃下进一步搅拌20小时。反应混合物用饱和nahco3水溶液中和。然后，该混合物用乙酸乙酯(3×100毫升)萃取，合并的有机馏分用去离子水洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙黄色粘稠液体获得5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(2-甲基呋喃)(在下文中常被称为“原材料化合物(rm-2)”)(14.2克，95％收率)。
关于所得原材料化合物(rm-2)，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.40–2.15(m,10h,环己烷环h),2.24(s,6h,ch3),5.84(s,4h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ13.73,22.65,26.02,34.10,41.72,105.69,105.88,150.31,157.76ppm
[c16h20o2+h]+[m+h]+的hrms计算值:m/z＝245.1542,实测值:245.1536
[实施例6]
5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(2-(溴甲基)呋喃)根据下式(14)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在氮气气氛下向100毫升圆底烧瓶中加入上述原材料化合物(rm-2)(3.0克，12.3毫摩尔)的环己烷(40毫升)溶液、作为卤化剂的nbs(5.25克，29.5毫摩尔)和作为自由基引发剂的aibn(202毫克，1.23毫摩尔)。该混合物在80℃下搅拌5小时。在该反应后，加入250毫升二氯甲烷和100毫升去离子水。将该混合物搅拌大约10分钟，然后分离相。有机层进一步用去离子水洗涤三次，用硫酸镁干燥，过滤并浓缩至干。结果，作为黑色固体定量获得5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(2-(溴甲基)呋喃)(在下文中常被称为“中间体化合物(i-2)”)(4.93克)。所得中间体化合物(i-2)不经进一步提纯而直接用于后续反应。
关于所得中间体化合物(i-2)，下面显示1h-nmr和13c-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.40–2.20(m,10h,环己烷环h),4.48(s,4h,ch2br),5.95(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.29(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h).
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ22.46,24.61,25.70,33.82,42.36,107.11,110.83,148.66,160.00ppm.
[实施例7]
5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-2-甲酸)根据下式(15)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入naoh(14.9克，373毫摩尔)和h2o(110毫升)。在室温下搅拌下，将上述中间体化合物(i-2)(2.5克，6.22毫摩尔，预先溶解在40毫升1,4-二氧杂环己烷中)添加到该混合物中，接着加入kmno4(5.89克，37.3毫摩尔)。该反应混合物在室温下搅拌2小时。滤出氧化锰沉淀物，用去离子水洗涤。滤液在压力下浓缩以除去1,4-二氧杂环己烷溶剂，并使用37％hcl将该水性滤液的ph调节至<1。氧化锰沉淀物进一步用乙酸乙酯洗涤。将该乙酸乙酯滤液与上述酸化水性滤液混合。然后，该混合物用乙酸乙酯(3×100毫升)萃取。乙酸乙酯相用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为浅黄色粉末获得5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-2-甲酸)(1.74克，92％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,dmso-d6):δ1.30–2.25(m,10h,环己烷环h),6.41(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h),7.14(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,dmso-d6):δ22.06,24.97,33.49,41.98,108.52,118.80,143.80,159.32,161.02ppm
[c16h16o6+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝327.0845,实测值:327.0839
[实施例8]
(5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲醇根据下式(16)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入k2co3(1.72克，12.44毫摩尔)和h2o(40毫升)。在室温下搅拌下，将上述中间体化合物(i-2)(2.5克，6.22毫摩尔，预先溶解在40毫升thf中)缓慢添加到该混合物中。该反应混合物在室温下搅拌2小时。然后，在减压下除去大部分thf溶剂，该混合物用乙酸乙酯(3×80毫升)萃取。在此，水相用nacl饱和以几乎定量萃取产物。乙酸乙酯相用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。粗产物进一步通过硅胶柱色谱法(丙酮/己烷＝3/7,v/v)提纯。结果，作为浅黄色固体获得纯化的(5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲醇(1.69克，98％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.40–2.25(m,10h,环己烷环h),4.54(s,4h,ch2oh),5.95(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.19(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ22.54,25.85,33.91,41.94,57.57,106.01,108.50,152.63,159.19ppm
[c16h20o4+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝299.1259,实测值:299.1254
[实施例9]
2,2'-((5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))双(亚甲基))双(异吲哚啉-1,3-二酮)根据下式(17)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在氮气气氛下向250毫升圆底烧瓶中加入邻苯二甲酰亚胺钾(3.04克，16.4毫摩尔)和上述中间体化合物(i-2)(3.0克，7.46毫摩尔，预先溶解在30毫升无水dmf中)。该反应混合物在80℃下搅拌12小时。在冷却至室温后，过滤该溶液，并添加到100毫升去离子水中。收集沉淀物，用水充分洗涤，并溶解在dcm中。该dcm溶液用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为棕色粉末获得2,2'-((5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))双(亚甲基))双(异吲哚啉-1,3-二酮)(在下文中常被称为“中间体化合物(i-2')”)(3.47克，87％收率)。
关于所得中间体化合物(i-2')，下面显示1h-nmr和13c-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.30–2.20(m,10h,环己烷环h),4.77(s,4h,nch2),5.83(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.15(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),7.71(m,4h,苯环h),7.86(m,4h,苯环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ22.37,25.65,33.77,34.62,41.87,106.25,109.05,123.41,132.13,134.02,147.56,158.72,167.57ppm
[实施例10]
(5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲胺根据下式(18)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
向250毫升圆底烧瓶中加入上述中间体化合物(i-2')(3.0克，5.61毫摩尔)、一水合肼(1.68克，33.6毫摩尔)和乙醇(75毫升)。将反应混合物在回流下搅拌1小时。在将该溶液冷却至室温后，逐滴加入37％hcl(15毫升，预先用60毫升去离子水稀释)，并将该溶液在回流下搅拌另外0.5小时。在冷却后，过滤该溶液，通过过滤收集的白色沉淀物用另外的乙醇(50毫升)洗涤。滤液通过旋转蒸发浓缩。将残留物溶解在100毫升h2o中，用naoh丸粒使其呈碱性，并用dcm(3×100毫升)萃取。在此，水相用nacl饱和以最大化萃取产物。dcm相进一步用饱和nacl水溶液洗涤，经硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙红色粘稠液体获得(5,5'-(环己烷-1,1-二基)双(呋喃-5,2-二基))二甲胺(1.46克，95％收率)。
关于所得化合物，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ1.40-2.20(m,10h,环己烷环h),3.77(s,4h,ch2nh2),5.89(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h),6.03(d,j＝3.2hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ22.50,25.82,33.92,39.42,41.85,105.55,105.66,154.93,158.27ppm
[c16h22n2o2+na]+[m+na]+的hrms计算值:m/z＝297.1579,实测值:297.1573
[参比例3]
双(5-甲基呋喃-2-基)甲烷根据下式(19)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
在100毫升圆底烧瓶中在0℃下混合甲醛(fa)溶液(37wt％在水中，用10–15wt％甲醇稳定化)(10.88毫升，146毫摩尔)和2-甲基呋喃(20.0克，243.6毫摩尔)。然后，将h2so4水溶液(0.65毫升(12.18毫摩尔)的98％h2so4，预先在0.65毫升h2o中稀释)在搅拌下逐滴添加到该反应混合物中。然后，密封该烧瓶，反应混合物在室温下进一步搅拌24小时。反应混合物用饱和nahco3水溶液中和。然后，该混合物用乙酸乙酯(3×150毫升)萃取，合并的有机馏分用去离子水洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙红色液体获得双(5-甲基呋喃-2-基)甲烷(在下文中常被称为“原材料化合物(rm-3)”)(20.4克，95％收率)。
关于所得原材料化合物(rm-3)，下面显示1h-nmr、13c-nmr和hrms的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ2.26(s,6h,ch3),3.89(s,2h,ch2),5.87(d,j＝2.8hz,2h,呋喃环h),5.95(d,j＝2.8hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ13.62,27.62,106.21,107.02,150.09,151.03ppm
[c11h12o2+h]+[m+h]+的hrms计算值:m/z＝177.0916,实测值:177.0910
[参比例4]
双(5-甲基呋喃-2-基)甲酮根据下式(20)中所示的反应图式制造。
下面作出更具体的解释。
经15分钟向原材料化合物(rm-3)(2.0克，11.3毫摩尔)在乙腈(80毫升)中的溶液中逐份加入kmno4(10.7克，67.8毫摩尔)。该混合物在室温下剧烈搅拌3小时。过滤该反应混合物，残留物用二氯甲烷洗涤。滤液用硫酸镁干燥，过滤并在减压下浓缩。结果，作为橙黄色粘稠液体获得双(5-甲基呋喃-2-基)甲酮(在下文中常被称为“原材料化合物(rm-3')”)(0.54克，25％收率)。
关于所得中间体化合物(i-3')，下面显示1h-nmr和13c-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ2.44(s,6h,ch3),6.20(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h),7.41(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h)
13cnmr(100mhz,cdcl3):δ14.10,109.08,120.88,150.32,157.74,167.90ppm
[实施例11]
双(5-(溴甲基)呋喃-2-基)甲酮根据下式(21)中所示的反应图式制造(借助上述原材料化合物(rm-3'))。
下面作出更具体的解释。
在氮气气氛下向100毫升圆底烧瓶中加入上述原材料化合物(rm-3')(1.2克，6.3毫摩尔)的苯(30毫升)溶液、作为卤化剂的nbs(2.69克，15.1毫摩尔)和作为自由基引发剂的aibn(103.5毫克，0.63毫摩尔)。该混合物在80℃下搅拌5小时。在该反应后，加入150毫升二氯甲烷和75毫升去离子水。将该混合物搅拌大约10分钟，然后分离相。有机层进一步用去离子水洗涤三次，用硫酸镁干燥，过滤并浓缩至干。结果，作为橙红色液体获得双(5-(溴甲基)呋喃-2-基)甲酮(在下文中常被称为“中间体化合物(i-3)”)(2.15克，98％收率)。
关于所得中间体化合物(i-3)，下面显示1h-nmr的数据。
1hnmr(400mhz,cdcl3):δ4.54(s,4h,ch2br),6.60(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h),7.51(d,j＝3.6hz,2h,呋喃环h)
工业适用性
本发明的双呋喃二卤化物可用作各种生物基双呋喃化合物(可聚合单体)，如双呋喃二酸、双呋喃二醇和双呋喃二胺的共用中间体。