本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法。
背景技术：
反式-2-芳基-3-(2-氧代-3-恶唑烷酰基)-1,1-环丙烷二羧酸酯属于d-a型环丙烷，具有很高的反应活性，可发生自身开环重排或与醛、酮、腈、烯炔等含不饱和键化合物进行环加成反应，构筑复杂环状结构有机分子；同时，噁唑烷酰基可还原转化成羟基或与分子中的酯基发生酯交换进而形成γ-丁内酯基团，此外，噁唑烷酰基换成手性evans辅基亦有望实现手性复杂有机物的合成。但是现有合成方法在制备该类化合物时多数都有顺式异构体生成，由于两者极性非常接近，分离纯化困难，导致产率较低，因此开发一种选择性好、产率高的合成方法是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明提供了一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，解决了上述问题，本发明是通过如下技术方案来实现的。
本发明目的是提供一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
以式(ⅰ)化合物和式(ⅱ)化合物为原料，溶于极性非质子溶剂，在碱性亲核试剂催化作用下发生迈克尔加成反应，生成式(ⅲ)化合物；式(ⅲ)化合物与i2溶于非极性非质子溶剂，在1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)的催化作用下，生成式(ⅳ)化合物；
其化学反应方程式如下：
其中，ar选自取代或未被取代的苯基、苯并二氧杂环戊烯中的任意一种；当ar为取代的苯基时，取代基为卤素、c1～c6烷基、烷氧基、硝基中的任意一种；所述r为c1～c6烷基。
优选地，所述式(ⅲ)化合物的合成步骤为：
将式(ⅰ)化合物和式(ⅱ)化合物溶于极性非质子溶剂中，搅拌均匀后加入碱性亲核试剂，室温反应1～28h，加水淬灭，得混合物；所述混合物经萃取、水洗、干燥和柱层析分离，制得式(ⅲ)化合物；所述式(ⅰ)化合物：式(ⅱ)化合物：碱性亲核试剂摩尔比为1.5～2.5:3:3，所述式(ⅰ)化合物与所述极性非质子溶剂用量比为0.15～0.4mol:1l。
优选地，所述极性非质子溶剂为二甲基亚砜(dmso)或n,n-二甲基甲酰胺(dmf)。
优选地，所述碱性亲核试剂为k2co3或cs2co3。
优选地，所述式(ⅳ)化合物的合成步骤为：
将式(ⅲ)化合物、i2溶于非极性非质子溶剂，搅拌均匀后加入dbu，室温反应3～40h，加水淬灭，得混合液，混合液经过萃取、水洗、干燥和柱层析分离，制得式(ⅳ)化合物；所述式(ⅲ)化合物：i2：dbu摩尔比为1:1～1.5:3～4，所述dbu与所述非极性非质子溶剂用量比为0.75～1mol:1l。
优选地，所述非极性非质子溶剂为甲苯或苯。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明合成方法具有产率较高、选择性较好的优点，解决了现有合成方法在制备该类化合物时多数都有顺式异构体生成，两者极性非常接近，分离纯化困难的问题，利用该方法得到的反应体系通过核磁基本检测不到顺式异构体的存在，分离十分方便。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和数据对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
本发明提供一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
以式(ⅰ)化合物和式(ⅱ)化合物为原料，溶于极性非质子溶剂，在碱性亲核试剂催化作用下发生迈克尔加成反应，生成式(ⅲ)化合物；式(ⅲ)化合物与i2溶于非极性非质子溶剂，在dbu的催化作用下，生成式(ⅳ)化合物；
其化学反应方程式如下：
其中，ar选自取代或未被取代的苯基、苯并二氧杂环戊烯中的任意一种；当ar为取代的苯基时，取代基为卤素、烷基、烷氧基、硝基中的任意一种；所述r为c1～c6烷基。
所述式(ⅰ)化合物通过现有合成方法获得，具体由以下步骤制得：
s1:将肉桂酸置于socl2中，肉桂酸：socl2为1mol：4l，80℃搅拌条件下反应至无气体产生，除去socl2，得式(ⅴ)化合物，反应式如下：
s2：将2-恶唑烷酮溶解于thf中，冰水浴条件下缓慢滴加n-buli，2-恶唑烷酮：thf：n-buli为1mol：4l：1mol，室温反应12h，得式(ⅵ)化合物，反应式如下：
s3：将式(ⅴ)化合物溶于thf中，式(ⅴ)化合物：thf为1mol：4l，得混合液ⅰ，将所述混合液ⅰ加至s2式(ⅵ)化合物的反应体系中，0℃搅拌12h，除去溶剂，得粗品，向粗品中加入二氯甲烷溶解，之后用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，旋蒸去除溶剂，向旋蒸后产物中加入石油醚，过滤，得固体，用石油醚及二氯甲烷对固体进行重结晶，得式(ⅰ)化合物，反应式如下：
下面我们以化合物1～13的合成方法为例，对本发明所述的合成方法进行具体说明。
实施例1
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
(1)25℃下，于25ml圆底烧瓶中，依次加入式(ⅰ-1)化合物(0.5mmol)、式(ⅱ-1)化合物(0.75mmol)、2mldmso，搅拌均匀后加入k2co3(0.75mmol)，反应7h，tlc跟踪；反应完成后加10ml水淬灭，用二氯甲烷(15ml×3)萃取，饱和食盐水洗(10ml×4)，有机相用无水硫酸钠干燥，干法上柱，经快速柱层析分离得到纯式(ⅲ-1)化合物，收率98％；
(2)25℃下，于25ml圆底烧瓶中，依次加入式(ⅲ-1)化合物(0.5mmol)、i2(0.6mmol)、2ml甲苯，搅拌均匀后加入dbu(1.75mmol)，反应7h，tlc跟踪，反应完成后加10ml水淬灭，用乙酸乙酯(10ml×3)萃取，饱和食盐水洗(10ml×3)，有机相用无水硫酸钠干燥，干法上柱，经快速柱层析分离得化合物1，收率95％。
化合物1的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.38–7.36(d,j＝7.4hz,2h),7.30–7.27(m,2h),7.25–7.24(m,1h),4.69(d,j＝7.4hz,1h),4.48–4.44(m,2h),4.31–4.26(m,2h),4.07–4.03(m,2h),3.93–3.89(m,2h),3.69(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.1hz,3h),0.95(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.5,166.8,165.5,153.5,132.8,128.8,128.3,127.7,62.2,53.1,52.7,45.1,42.8,37.4,30.5；ir(neat)n:1783,1725,1685,1439,1389,1292,1217,1128,1046,890,759,702cm-1；hrms(esi)calcdforc19h22no7([m+h]+)376.1391,found376.1392。
实施例2
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，步骤(1)中式(ⅱ-1)化合物替换为式(ⅱ-2)化合物，步骤(2)反应时间替换为8h，式(ⅰ-2)化合物：式(ⅱ-2)化合物：k2co3摩尔比为1.5:3:3，式(ⅰ-2)化合物与dmso用量比为0.15mol:1l，得式(ⅲ-2)化合物，收率98％；步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-2)化合物，式(ⅲ-2)化合物：i2：dbu摩尔比为1:1:3，所述dbu与甲苯用量比为0.75mol:1l，得化合物2，收率93％。
化合物2的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.37-7.36(d,j＝7.4hz,2h),7.31-7.28(m,2h),7.26-7.25(m,1h),4.70(d,j＝7.5hz,2h),4.48-4.45(m,2h),4.08-4.04(m,2h),3.83(s,3h),3.69(d,j＝7.5hz,1h),3.45(s,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.5,166.8,165.5,153.5,132.8,128.8,128.3,127.7,62.2,53.1,52.8,52.7,45.1,42.8,37.4,30.5；ir(kbr)n:1774,1725,1692,1447,1398,1308,1226,1136,1046,874,759,710cm-1；hrms(esi)calcdforc17h18no7([m+h]+)348.1081,found348.1077。
实施例3
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-3)化合物，反应时间替换为28h，式(ⅰ-3)化合物：式(ⅱ-1)化合物：k2co3摩尔比为2.5:3:3，式(ⅰ-3)化合物与dmso用量比为0.4mol:1l，得式(ⅲ-3)化合物，收率93％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-3)化合物，反应时间替换为4h，式(ⅲ-3)化合物：i2：dbu摩尔比为1:1.5:4，所述dbu与甲苯用量比为1mol:1l，得化合物3，收率为96％。
化合物3的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.37–7.34(m,2h),7.00–6.96(m,2h),4.63(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.45(m,2h),4.30–4.26(m,2h),4.07–4.03(m,2h),3.96–3.92(m,2h),3.63(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.0hz,3h),0.95(t,j＝7.0hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.6,166.5,165.4,163.6,161.6,153.8,131.0,129.0,115.6,115.4,62.5,62.4,62.3,45.6,43.1,36.7,30.9,14.3,14.1；ir(kbr)n:1783,1725,1701,1610,1521,1447,1382,1316,1250,1217,1128,1029,759cm-1；hrms(esi)calcdforc19h21fno7([m+h]+)394.1297,found394.1300。
实施例4
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-4)化合物，dmso替换为dmf，k2co3替换为cs2co3，反应时间替换为3h，得式(ⅲ-4)化合物，收率98％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-4)化合物，反应时间替换为15h，得化合物4，收率为81％。
化合物4的波谱数据：1hnmr(300mhz,cdcl3)δ:7.32–7.29(m,2h),7.26–7.23(m,2h),4.62(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.43(m,2h),4.32–4.23(m,2h),4.06–4.01(m,2h),3.97–3.89(m,2h),3.61(d,j＝7.5hz,1h),1.29(t,j＝7.2hz,3h),0.95(t,j＝7.2hz,3h)；13cnmr(75mhz,cdcl3)δ:168.2,166.1,165.0,153.5,133.6,131.5,130.3,128.5,62.3,62.1,62.0,45.2,42.8,36.4,30.5,14.0,13.8；ir(neat)n:1783,1717,1685,1619,1521,1455,1398,1300,1243,1128,1046,751cm-1；hrms(esi)calcdforc19h21clno7([m+h]+)410.1001,found410.1005。
实施例5
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-5)化合物，反应时间替换为26h，得式(ⅲ-5)化合物，收率98％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-5)化合物，甲苯替换为苯，反应时间替换为20h，得化合物5，收率为80％。
化合物5的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.37(s,1h),7.27(m,1h),7.23-7.22(m,2h),4.64(d,j＝7.5hz,1h),4.49–4.46(m,2h),4.31–4.27(m,2h),4.07–4.04(m,2h),3.98–3.94(m,2h),3.64(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.1hz,3h),0.96(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.1,166.0,165.0,153.5,135.1,134.1,129.6,129.2,128.0,127.2,62.3,62.2,62.1,45.2,42.9,36.3,30.5,14.1,13.8；ir(neat)n:1791,1734,1701,1529,1519,1450,1026,858,763,692cm-1；hrms(esi)calcdforc19h21clno7([m+h]+)410.1001,found410.1002。
实施例6
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-6)化合物，反应时间替换为4h，得式(ⅲ-6)化合物，收率97％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-6)化合物，反应时间替换为12h，得化合物6，收率为92％。
化合物6的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.42–7.41(m,2h),7.26–7.25(m,2h),4.63(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.45(m,2h),4.31–4.26(m,2h),4.07–4.03(m,2h),3.96–3.93(m,2h),3.60(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.2hz,3h),0.97(t,j＝7.2hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.2,166.1,165.0,153.5,132.1,131.4,130.7,121.8,62.2,62.1,62.0,45.2,42.8,36.4,30.5,14.0,13.8；ir(neat)n:1783,1734,1701,1603,1595,1519,1450,1026,858,763,692cm-1；hrms(esi)calcdforc19h21brno7([m+h]+)454.0496,found454.0498。
实施例7
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-7)化合物，反应时间替换为20h，得式(ⅲ-7)化合物，收率93％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-7)化合物，反应时间替换为24h，得化合物7，收率为89％。
化合物7的波谱数据：1hnmr(300mhz,cdcl3)δ:7.26–7.23(m,2h),7.10–7.07(m,2h),4.66(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.43(m,2h),4.32–4.24(m,2h),4.07–4.02(m,2h),3.96–3.89(m,2h),3.64(d,j＝7.5hz,1h),2.30(s,3h),1.30(t,j＝7.1hz,3h),0.95(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(75mhz,cdcl3)δ:168.6,166.4,165.2,153.5,137.3,129.8,128.9,128.7,62.2,62.0,61.8,45.4,42.9,37.0,30.4,21.1,14.1,13.7；ir(neat)n:1791,1725,1692,1455,1389,1316,1217,1128,1038,858,763,692cm-1；hrms(esi)calcdforc20h24no7([m+h]+)390.1547,found390.1548。
实施例8
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-8)化合物，反应时间替换为18h，得式(ⅲ-8)化合物，收率97％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-8)化合物，反应时间替换为40h，得化合物8，收率为71％。
化合物8的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.29–7.28(m,2h),6.82–6.80(m,2h),4.63(d,j＝7.5hz,1h),4.46–4.43(m,2h),4.28–4.26(m,2h),4.06–4.02(m,2h),3.94–3.90(m,2h),3.76(s,3h),3.62(d,j＝7.4hz,1h),1.30(t,j＝7.2hz,3h),0.95(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.6,166.4,165.3,159.1,153.6,130.0,124.9,113.7,62.2,62.0,61.9,55.3,45.4,42.9,36.8,30.5,14.1,13.8；ir(neat)n:1783,1734,1692,1480,1439,1389,1292,1210,1111,1038,1005,743cm-1；hrms(esi)calcdforc20h24no8([m+h]+)406.1496,found406.1497。
实施例9
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-9)化合物，反应时间替换为19h，得式(ⅲ-9)化合物，收率96％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-9)化合物，反应时间替换为40h，得化合物9，收率为65％。
化合物9的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.20-7.17(m,1h),6.96-6.94(m,2h),6.79-6.77(m,1h),4.66(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.44(m,2h),4.31–4.26(m,2h),4.07–4.03(m,2h),3.96–3.91(m,2h),3.79(s,3h),3.66(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.1hz,3h),0.94(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.5,166.3,165.2,159.5,153.5,134.5,129.3,121.2,114.2,113.8,62.2,61.9,55.3,45.3,42.9,37.2,30.5,14.1,13.7；ir(neat)n:1783,1734,1692,1480,1439,1389,1292,1210,1111,1038,1005,743cm-1；hrms(esi)calcdforc20h24no8([m+h]+)406.1496,found406.1497。
实施例10
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-10)化合物，反应时间替换为20h，得式(ⅲ-10)化合物，收率98％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-10)化合物，反应时间替换为40h，得化合物10，收率为60％。
化合物10的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:6.92-6.90(m,2h),6.78-6.75(m,1h),4.62(d,j＝7.5hz,1h),4.47–4.42(m,2h),4.30–4.25(m,2h),4.06–4.01(m,2h),3.97–3.89(m,2h),3.86(s,3h),3.83(s,3h),3.60(d,j＝7.5hz,1h),1.29(t,j＝7.2hz,3h),0.95(t,j＝7.2hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.5,166.4,165.2,153.6,148.5,125.3,121.1,112.0,110.8,62.2,62.0,61.9,55.9,55.8,45.4,42.9,37.1,30.7,14.1,13.9；ir(neat)n:1783,1734,1692,1480,1439,1389,1292,1210,1111,1038,1005,741cm-1；hrms(esi)calcdforc21h26no9([m+h]+)436.1602,found436.1605。
实施例11
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-11)化合物，反应时间替换为16h，得式(ⅲ-11)化合物，收率97％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-11)化合物，反应时间替换为40h，得化合物11，收率为53％。
化合物11的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:6.65(s,2h),4.62(d,j＝7.5hz,1h),4.49–4.45(m,2h),4.32–4.28(m,2h),4.08–4.05(m,2h),3.98–3.95(m,2h),3.84(s,6h),3.80(s,3h),3.61(d,j＝7.5hz,1h),1.32(t,j＝7.1hz,3h),0.96(t,j＝7.1hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.4,166.4,165.2,153.6,153.0,137.5,128.6,106.0,62.2,61.9,60.8,56.2,45.3,42.9,37.5,30.8,14.1,13.8；ir(neat)n:1783,1734,1692,1480,1439,1389,1292,1210,1111,1037,1003,742cm-1；hrms(esi)calcdforc22h28no10([m+h]+)466.1708,found466.1709。
实施例12
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-12)化合物，反应时间替换为18h，得式(ⅲ-12)化合物，收率97％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-12)化合物，反应时间替换为40h，得化合物12，收率为55％。
化合物12的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:6.86-6.84(m,2h),6.73-6.71(m,1h),5.92(s,2h),4.59(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.44(m,2h),4.29–4.26(m,2h),4.06–4.03(m,2h),4.00–3.97(m,2h),3.59(d,j＝7.5hz,1h),1.30(t,j＝7.0hz,3h),1.01(t,j＝7.0hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.5,166.3,165.2,153.5,147.5,147.1,126.6,122.4,109.4,108.1,101.1,62.2,62.0,61.9,45.4,42.8,37.0,30.8,14.0,13.8；ir(neat)n:1783,1734,1692,1455,1398,1365,1300,1226,1120,1038,808,759,702cm-1；hrms(esi)calcdforc20h22no9([m+h]+)420.1294,found420.1288。
实施例13
一种反式-1,1-环丙烷二羧酸酯的合成方法，包括以下步骤：
合成步骤同实施例1，不同之处在于，将步骤(1)中式(ⅰ-1)化合物替换为式(ⅰ-13)化合物，反应时间替换为1h，得式(ⅲ-13)化合物，收率99％；将步骤(2)中式(ⅲ-1)化合物替换为式(ⅲ-13)化合物，反应时间替换为3h，得化合物13，收率为98％。
化合物13的波谱数据：1hnmr(500mhz,cdcl3)δ:7.42–7.41(m,2h),7.26–7.25(m,2h),4.63(d,j＝7.5hz,1h),4.48–4.45(m,2h),4.31–4.26(m,2h),4.07–4.03(m,2h),3.96–3.93(m,2h),3.60(d,j＝7.5hz,1h),1.31(t,j＝7.2hz,3h),0.97(t,j＝7.2hz,3h)；13cnmr(125mhz,cdcl3)δ:168.2,166.1,165.0,153.5,132.1,131.4,130.7,121.8,62.2,62.1,62.0,45.2,42.8,36.4,30.5,14.0,13.8；ir(neat)n:1774,1725,1685,1610,1521,1431,1398,1300,1243,1217,1177,1110,1029,751cm-1；hrms(esi)calcdforc19h21n2o9([m+h]+)421.1238,found421.1242。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。