一种钯催化羰基化Suzuki反应合成ɑ,β-不饱和酮的方法

本发明涉及一种ɑ,β-不饱和酮的合成方法，特别涉及一种无配体钯催化芳基卤代物、烯基硼酸与一氧化碳三组分偶联反应直接合成ɑ,β-不饱和酮的方法，属于催化合成精细化学品。

背景技术：

1、ɑ,β-不饱和酮不仅是具有高附加价值的有机合成中间体，广泛应用于医药、农药、染料和香料等的合成，而且具有广泛的生物活性。经典的合成ɑ,β-不饱和酮的方法是claisen-schmidt缩合，然而该方法需要用到强碱，且底物是含有羰基的化合物，导致合成ɑ,β-不饱和酮的合成缺乏多样性。过渡金属催化的羰基化方法很好的解决了这些问题：无需强碱活性高；官能团相容性好；羰基源是廉价易得和原子经济性好的一氧化碳。文献(józef j.et al.,coord.chem.rev.2005,249(21-22),2308-2322；matthias belleretal.,j.am.chem.soc.2010,132(41),14596–14602)公开了heck反应来羰基化合成ɑ,β-不饱和酮，然而该类方法合成的ɑ,β-不饱和酮局限于1,3-二取代丙烯酮结构。文献(geng,h.-q.；wang,l.-c.；hou,c.-y.；wu,x.-f.org.lett.2020,22,1160)公开了苯丙烯和碘苯及一氧化碳作为底物原料，在pdcl2和pph3作为催化体系，以net3作为碱，hco2h作为还原剂，在dmf溶液体系中反应，得到了两种烯酮产品，但是其目标产物收率较低，且催化剂需要使用配体，且反应需要在加热至80℃反应，能耗高。

2、

技术实现思路

1、针对现有技术中合成ɑ,β-不饱和酮的方法存在需要强碱、合成方法单一、合成ɑ,β-不饱和酮种类单窄等技术问题，本发明的目的是在于提供了一种利用钯类催化剂催化芳基卤代物、烯基硼酸与一氧化碳通过偶联反应合成ɑ,β-不饱和酮的方法，该方法具有显著的优势：亚计量的弱碱可以使反应顺利进行，合成ɑ,β-不饱和酮具有多样性；反应能在常温常压下进行且选择性高，反应无需配体且活性好，底物来源广泛且稳定，底物官能团相容性好且底物的适用范围广，反应介质绿色且可以循环回收等优势。

2、为了实现上述技术目的，本发明提供了一种钯催化羰基化suzuki反应合成ɑ,β-不饱和酮的方法，该方法是在含有碱性物质、有机酸和钯类催化剂的溶液体系中，芳基卤代物、烯基硼酸与一氧化碳进行偶联反应，得到ɑ,β-不饱和酮；

3、所述芳基卤代物具有式1结构：

4、arx

5、式1

6、所述烯基硼酸具有式2结构：

7、

8、所述ɑ,β-不饱和酮具有式3结构：

9、

10、其中，

11、x为溴或碘；

12、ar为取代或非取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或芳杂环基；ar为取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或芳杂环基时，其含有的取代基为卤素取代基、c1～c10烷基、苯基、三氟甲基、羧基、c2～c16酯基、硝基、氰基、c1～c10烷氧基中至少一种；

13、r1和r2独立选自氢，或者独立选自取代或非取代的苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基，或者，r1和r2构成c5～c8的闭合脂肪环，r1和r2选自取代的苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基时，其含有的取代基为卤素取代基、c1～c10烷基、苯基、硝基、氰基、c1～c10烷氧基中至少一种。

14、本发明的ɑ,β-不饱和酮中ar是由芳基卤代物引入的基团，其选择范围比较广，主要为取代或非取代的苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或芳杂环基，这些取代基都能获得较高的目标产物收率。ar可以为苯基或稠环取代基，稠环取代基常见为萘基、蒽基、菲基或芘基。ar还可以为芳杂环基，芳杂环基主要是含有氮、氧或硫中一种以上杂原子的芳杂环基，芳杂环基可以为五元环或六元环，具体例如噻吩基、吡啶基、异恶唑基等等。ar还可以为苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或芳杂环基衍生出来的基团，主要是在芳基或芳杂环基上进一步包含有常见的取代基，这些取代基可以为卤素取代基、c1～c10烷基、苯基、三氟甲基、羧基、c2～c16酯基、硝基、氰基、c1～c10烷氧基中至少一种，取代基的位置不受限制，取代基的数量也不受限制，但一般常见为1～2个取代基，当取代基为卤素取代基时，可以选择氟、氯、溴等常见卤素取代基，当取代基选择c1～c10烷基时，可以为直链烷基，也可以为含支链的烷基，碳原子数超过3时，烷基还可以为环烷基，具体例如甲基、异丁基、环己基等等；当取代基为c2～c16酯基时，酯基中可以包含c1～c15饱和脂肪烃或不饱和脂肪烃，也可以含有包含其他常见的有机基团，如羟基、碳基等等，具体如甲氧甲酰基等等；当取代基为c1～c10烷氧基时，可以为甲氧基、乙氧基、异丁氧基等等。

15、本发明的ɑ,β-不饱和酮中r1和r2是由烯基硼酸引入的基团，r1和r2是烯基上1位和2位的取代基，r1和r2独立选自氢，或者独立选自取代或非取代的苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基，或者，r1和r2构成c5～c8的闭合脂肪环。r1和r2可以同时选择为氢或同时选择其他取代基团，也可以一个选自氢，另一个选自其他取代基团，其他取代基团选自取代或非取代的苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基，还有一种特殊的情况，r1和r2可以为闭合脂肪环，脂肪环的碳原子数一般在5～8，脂肪环可以为饱和脂肪环也可以为不饱和脂肪环。r1或r2选自取代的苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基时，其含有的取代基为卤素取代基、c1～c10烷基、苯基、硝基、氰基、c1～c10烷氧基中至少一种；取代基的位置不受限制，取代基的数量也不受限制，但一般常见为1～2个取代基，当取代基为卤素取代基时，可以选择氟、氯、溴等常见卤素取代基，当取代基选择c1～c10烷基时，可以为直链烷基，也可以为含支链的烷基，碳原子数超过3时，烷基还可以为环烷基，具体例如甲基、异丁基、环己基等等；当取代基为c1～c10烷氧基时，可以为甲氧基、乙氧基、异丁氧基等等。

16、作为一个优选的方案，所述碱性物质包括碳酸锂、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铯、醋酸钠、醋酸钾、特戊酸钾、特戊酸钠、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、氟化钾、四丁基氟化铵、四丁基醋酸铵、三乙胺、二异丙基乙胺中至少一种。优选的碱性物质主要用来活化烯基硼酸，以提高烯基硼酸的转化效率。更优选的碱性物质为碳酸钠、磷酸钾。

17、作为一个优选的方案，所述有机酸包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、特戊酸、苯甲酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、三氟乙酸中至少一种。有机酸的主要作用是用来抑制非羰基化过程，以达到减少副反应发生，提高目标产物的选择性的目的。更优选的有机酸为特戊酸。苯甲酸、对甲苯磺酸

18、作为一个优选的方案，所述钯类催化剂包括钯粉、钯碳、钯纳米、醋酸钯、氯化钯、二苯腈氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、二乙腈氯化钯、四氯钯酸钠中至少一种。

19、作为一个优选的方案，芳基卤代物、烯基硼酸、碱性物质、有机酸和钯类催化剂的摩尔比为1:(1～2):(0.1～10):(0.1～10):(0.005～0.1)。进一步优选，芳基卤代物、烯基硼酸、碱性物质、有机酸和钯类催化剂的摩尔比为1:(1.2～1.5):(0.15～1):(0.15～1):(0.01～0.08)。

20、作为一个优选的方案，所述一氧化碳的压力为常压。

21、作为一个优选的方案，所述溶液体系采用低聚聚乙二醇和/或水溶剂作为溶剂。低聚聚乙二醇的分子量为100～10000。溶剂的用量以芳基卤代物与溶剂的重量比为1:(5～1000)计量。最优选的溶剂为低聚聚乙二醇，或低聚聚乙二醇水溶液。进一步优选，低聚聚乙二醇的质量百分比浓度不低于0.1％。低聚聚乙二醇的存在能够明显提高钯类催化剂催化羰基化反应的活性。低聚聚乙二醇的分子量更优选为低聚聚乙二醇的分子量为200～1000，更优选200～600。

22、作为一个优选的方案，所述偶联反应的条件为：温度为20～100℃，时间为0.5～60小时。

23、本发明以芳基卤代物、烯基硼酸与一氧化碳进行偶联反应合成ɑ,β-不饱和酮的具体反应式如下：

24、

25、本发明的芳基卤代物、烯基硼酸与一氧化碳通过偶联反应合成ɑ,β-不饱和酮的反应机理：首先，零价的钯(高价钯可以通过醇还原为零价钯)可以与芳基卤代物发生氧化加成形成芳钯中间体，可以与一氧化碳co发生插入反应形成芳酰基钯中间体；烯基硼酸在碱和溶剂作用下活化后，可以与芳酰基钯中间体发生金属转移化反应，形成重要的酰基钯烯基中间体，紧接着发生还原消除得到目标羰基化产物，同时形成零价钯催化剂完成一次催化循环过程。

26、相比于现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果为：

27、(1)本发明提供的ɑ,β-不饱和酮的合成方法具有无需配体和常压反应的独特优势；反应无需配体且活性好；反应常压进行且选择性高；弱的亚计量碱可以使反应顺利进行；适用于复杂分子的后期羰基化，这在医药和生物化学领域有重要的应用价值。

28、(2)本发明提供的ɑ,β-不饱和酮的合成方法，底物来源广泛、稳定和廉价，方法操作简单，一步法直接得到结构多样化的ɑ,β-不饱和酮，在优化的反应条件之下，目标产品分离收率高达95％，是一种通用、高效、经济和环境友好的合成ɑ,β-不饱和酮的方法的方法；

29、(3)本发明提供的ɑ,β-不饱和酮的合成方法中，利用低聚聚乙二醇及其水溶液作为溶剂可以显著提高钯催化羰基化的活性，同时利用碱和酸的协同调控抑制了非羰基化副反应的难题，保证了反应的高选择性、官能团相容性好和适用范围广的优势。