一种催化制备取代苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化工技术领域，具体涉及一种催化制备2-氨基-3-氰基-4-芳 基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法。
【背景技术】
[0002] 2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃 衍生物是含有苯并吡喃结构的一种具有重要生物活性的杂环化合物，具有广泛的生理活性 和药理活性，如抗发育不良、抗过敏作用、降血糖作用、抗菌、抗癌活性和用于治疗过敏性气 管炎、糖尿病等。此类化合物通常通过醛、活泼亚甲基化合物和2-羟基-1，4-萘醌的三组 分一锅法反应进行制备，但采用传统催化剂普遍存在反应时间长、产率不够高、有毒有害、 价格昂贵、后处理繁琐等缺点。因此，开发一种绿色、高效、方便快捷地制备2-氨基-3-氰 基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法成为许多有 机合成工作者普遍关注的问题。
[0003] 酸性功能化离子液体，特别是对水和空气比较稳定的布朗斯特酸性离子液体，由 于其具有种类多、活性位密度高、强度分布均匀、活性位不易流失等特点而被应用到2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的制备反 应中。比如HamidRezaShaterian等以甲酸3-甲基咪唑鐵盐离子液体作为催化剂，可 以高效地催化芳香醛、丙二腈和2-羟基-1，4-萘醌发生三组分"一锅法"反应制得2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物，其中催 化剂的摩尔用量为所用芳香醛的15%。此外，该酸性离子液体催化剂可以至少循环使用4 次，在循环使用过程中的结构保持不变且催化活性未有明显降低（Effectivepreparation of2-amin〇-3-cyan〇-4-aryl-5,l〇-diox〇-5,l〇-dihydr〇-4H-benzo[g]chromeneand hydroxylnaphthalene-1,4-dionederivativesunderambientandsolvent-free conditions[J]，JournalofMolecularLiquids，2013,177:353 ~360)。但上述方法米用 的酸性离子液体的结构母体是难生物降解的咪唑结构，制备价格较高，这与绿色化工的政 策是相背的。此外，上述酸性的离子液体的酸度比较低，导致在使用时其使用量较大。
[0004] 为了解决上述问题，该课题组改用廉价的、非咪唑基的硫酸氢化三乙铵鑰盐酸性 酸性离子液体作为非均相催化剂，在无溶剂和室温的条件下可以有效地催化制备2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物，其催化 剂的摩尔用量降低为所用芳香醛的10%(Preparationof2-amin〇-3-cyan〇-4-aryl_5， l〇-dioxo_5,l〇-dihydr〇-4H_benzo[g]chromeneandhydroxylnaphthalene-1,4-dione derivatives[J],ResearchonChemicalIntermediates，2015,41 :3171 ~3191)〇
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中利用酸性离子液体催化制备2-氨基-3-氰 基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物过程中存在的由于 离子液体酸度低而导致其使用量大且循环使用中损失量也较大、后处理复杂等缺点，而提 供一种易生物降解、酸度较高、制备简单、使用量低的酸性离子液体作绿色催化剂，乙醇作 溶剂条件下催化制备2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g] 苯并吡喃衍生物的方法。
[0006] 本发明所使用的酸性离子液体催化剂的结构式为：
[0007]
[0008] 本发明所提供的一种催化制备2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二 氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法，其化学反应式为：
[0009]
[0010] 其中：反应中芳香醛⑴、丙二腈（II)和2-羟基_1，4_萘醌（III)的摩尔比为1 : 1 :1，酸性离子液体催化剂的摩尔量是所用芳香醛的3~6%，以毫升计的反应溶剂水和乙 醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的体积量为以毫摩尔计的丙二腈摩尔量的5~7倍， 反应压力为一个大气压，室温条件下反应10~20min，反应结束后有大量固体析出，碾碎 固体，静置，抽滤，所得滤渣乙醇重结晶、真空干燥后得到纯2-氨基-3-氰基-4-芳基-5， 10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物（IV)。滤液无需任何处理直接用于 下一次反应，可以重复使用至少7次，其产物收率未有明显降低。
[0011] 本发明所用的芳香醛为苯甲醛、邻氯苯甲醛、对氯苯甲醛、对甲基苯甲醛、邻硝基 苯甲醛、对硝基苯甲醛、间硝基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、对羟基苯甲醛、间溴苯甲醛、2， 4_二氯苯甲醛中的任一种。
[0012] 本发明所使用的酸性离子液体催化剂的制备方法，参见相关文献（Novel multiple-acidicionicliquids:catalystsforenvironmentallyfriendlybenign synthesisoftrans-0-nitrostyrenesundersolvent-freeconditions,Industrial&E ngineeringChemistryResearch，2014,53:547 ~552)〇
[0013] 本发明与其它酸作催化剂的制备方法相比，具有以下优点：
[0014] 1、含有两个-so3H的酸性离子液体的酸度高，催化活性好；
[0015] 2、催化剂使用量少且循环使用中损失量也较少，循环使用次数较多；
[0016] 3、原料利用率高，原子经济性较好；
[0017] 4、制备催化剂的原料廉价易得；
[0018] 5、整个制备过程简单和方便，反应条件比较温和，便于工业化大规模生产。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明酸性离子液体催化制备2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5， 10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的工艺流程图。
[0020] 图2为本发明酸性离子液体催化剂在催化制备2-氨基-3-氰基-4-苯基-5， 10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃反应中循环使用时的产物收率变化图。
[0021] 图3为本发明酸性离子液体催化剂在催化制备2-氨基-3-氰基-4-(2-氯苯 基）-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃反应中循环使用时的产物收率变化 图。
[0022] 图4为本发明酸性离子液体催化剂在催化制备2-氨基-3-氰基-4- (4-甲氧基苯 基）-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃反应中循环使用时的产物收率变化 图。
【具体实施方式】
[0023] 本发明的实质特点和显著效果可以从下述的实施例中得以体现，但它们并不对本 发明作任何限制，本领域的技术人员根据本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，均 属于本发明的保护范围。下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步的说明，其中实施例中 反应产物的测试表征使用的是德国Bruker公司、型号为AVANCE-II300MHz的核磁共振仪； 反应产物的熔点采用毛细管法测定。
[0024] 实施例1
[0025] 将2mmol苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2_羟基_1，4_蔡醒和0?OBmmol酸性离子液 体分别加入到盛有l〇ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的带有搅拌子和冷凝 管的50ml单口瓶中。室温下搅拌反应12min，TLC(薄板层析）检测，原料点消失，反应结束 后有大量固体析出，碾碎固体，静置，抽滤，所得滤渣乙醇重结晶、真空干燥后得到纯2-氨 基-3-氰基-4-苯基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃，收率为94%。滤 液中加入苯甲醛、丙二腈和2-羟基-1，4-萘醌后进行重复使用。
[0026] 2-氨基-3-氰基-4-苯基-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃： m.p. 260 ~262°CJHNMR(300MHz，DMS0-d6) :S= 4. 63(s，1H，CH)，7. 24 ~8. 08(m，11H， ArH,NH2)
[0027] 实施例2
[0028] 将2mmol对甲基苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2-羟基-1，4-萘醌和0? 08mmol酸 性离子液体分别加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的带有搅拌 子和冷凝管的50ml单口瓶中。室温下搅拌反应16min，TLC(薄板层析）检测，原料点消失， 反应结束后有大量固体析出，碾碎固体，静置，抽滤，所得滤渣乙醇重结晶、真空干燥后得到 纯2-氨基-3-氰基-4- (4-甲基苯基）-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯并吡喃， 收率为90%。滤液中加入对甲基苯甲醛、丙二腈和2-羟基-1，4-萘醌后进行重复使用。
[0029] 2-氨基-3-氰基-4-(4-甲基苯基）-5,10-二氧代-5,10-二氢-4H-苯并[g]苯 并吡喃p.246~248。(：； NMR (300MHz，DMS0-d6)=2.22(s，3H，CH3)，4. 58 (s，1H， CH)，7. 07~8. 03 (m，10H，ArH，NH2)
[0030] 实施例3
[0031] 将2mmol对甲氧基苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2-羟基-1，4_萘醌和0?08mmol酸 性离子液体分别加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的带有搅拌 子和