炔酮促进CuI催化Sonogashira偶联反应的方法
【专利摘要】本发明公开了一种炔酮促进CuI催化Sonogashira偶联反应的方法，该方法以富含π?σ电子的炔酮为配体，以CuI为催化剂，催化卤代芳烃与端炔的Sonogashira交叉偶联反应，合成芳基炔类化合物。本发明操作简单、条件温和、底物适用性好，避免了使用有毒的膦配体，且明显减少了CuI用量，可以被广泛应用于合成芳基炔类化合物。
【专利说明】
块酮促进Cu I催化Sonogash i ra偶联反应的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种以炔酮类化合物为配体，过渡金属化合物作为催化剂条件下合成 炔类化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 炔类化合物具有多种生理活性，是构筑杂环类结构的重要小分子，近来引起了研 究者的关注，其在有机合成、分子电子学、天然产物活性分子、纳米结构、农药、染料、日用化 学品合成、共聚物以及材料等领域有着广泛的用途。
[0003] 关于炔类化合物的合成，最早的研究分别由Cassar与Heck于1975年报道。Heck的 方法基于已知的钯催化的稀经芳基化或者链烯基化Mizoroki-Heck反应，并且包括使用膦-钯化合物作为催化剂，三乙胺或者哌啶作为碱和溶剂。Cassar的方法则使用膦-钯催化剂结 合甲醇钠作为碱，DMF作为溶剂。这两种方法均使用贵金属钯和有毒的膦配体。同年， Sonogashira和Hagihara报道了加入IOmol %的碘化亚铜可催化该反应进行。由于钯有毒 性、昂贵、不稳定以及通常需要使用含膦配体等，人们迫切需要寻找一种可替代的金属来催 化反应的进行。
[0004] 铜作为一种廉价易得金属，也可以高效的催化反应，逐渐得到广泛的关注。铜盐结 合配体的催化体系在反应中有重要的作用，合适的配体设计能够提高铜催化剂的兼容性， 增加催化剂寿命。目前应用于该反应的配体包括:膦配体(包括PPh 3)、氮配体（1，10-菲罗 啉、N，N-二甲基甘氨酸钠、乙二胺、0六80)、81祖1、01^04、嘧啶)和含氧配体(如8-羟基喹啉、 联二萘酚、二酮、水杨酸)等。这些σ电子给予体型配体的催化效率，导致铜催化剂用量大(5 ~20mol%)〇
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服上述Cu催化Sonogashira交叉偶联反应存在 的缺点，提供一种炔酮促进CuI催化Sonogashira交叉偶联反应的方法。
[0006] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：以CuI为催化剂、炔酮为配体、N，N_二甲 基甲酰胺为溶剂，将卤代芳烃与端炔、K 2CO3按摩尔比为1:1~1.3:1~1.5,在惰性气氛中110 ~130 °C反应12~24小时，得到炔类化合物，其中Cu I用量为卤代芳烃摩尔量的0.5%~2%， 炔酮用量为卤代芳烃摩尔量的3%~5%。
[0007] 上述炔酮的结构式如下所示：
[0008]
[0009] 式中R1代表苯基、C1-C4烷基取代苯基、C1-C 4烷氧基取代苯基、卤代苯基、1-萘基、 2-噻吩基中的任意一种，R2代表苯基、C1-C4烷基取代苯基、C 1-C4烷氧基取代苯基、卤代苯 基、2-噻吩基中的任意一种，优选R1代表4-甲氧基苯基，R2代表苯基、4-溴苯基、2-噻吩基中 的任意一种;其根据公开号为CN104478678A、发明名称为《羧酸三嗪酯与端炔偶联制备炔酮 的方法》的中国发明专利中公开的方法制备而成。
[0010] 上述的端炔为H = R'，式中R'代表苯基、C1-C4烷基取代苯基、甲氧基取代苯 基、卤代苯基、氨基取代苯基、C4~C 8烷基、2-噻吩基中的任意一种，具体如苯基、4-甲氧基苯 基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、3-氯苯基、3-氨基苯基、C4~C 6烷基等。
[0011] 上述的卤代芳烃
式中R"代表HX1-C4烷基、C 1-C4烷氧基、硝基、三 氟甲基、三氟甲氧基、CmH2mCOOCJW1、COCJW1、2-噻吩基中的任意一种，其中m和η各自独立 的代表1~3的整数，具体如Η、4-甲氧基、4-三氟甲氧基、3-三氟甲氧基、4-甲基、3-甲基、4-乙基、4-硝基、3-硝基、4-C 2H5C00CH3、4-C0CH3、4-三氟甲基、4-溴基、2-碘基、3-碘基等。
[0012] 本发明优选CuI用量为卤代芳烃摩尔量的1%，优选炔酮用量为卤代芳烃摩尔量的 4%〇
[0013]本发明以富含π-σ电子的炔酮为配体，用CuI催化卤代芳经与端炔的Sonogashira 交叉偶联反应，避免了使用有毒的膦配体，且明显减少了 CuI用量，反应操作简单，安全可 靠，官能团兼容性好，产物收率高。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实 施例。
[0015] 实施例1
[0016] 将0.118(0.5111111〇1)4-甲氧基碘苯、0.00098(0.005111111〇1)〇11、0.0045 8(0.02臟〇1) 1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮和0.0689g(0.5mmol)K2C03加入史莱克管中，在 氮气保护下加入3mL DMF，再加入66yL(0.6mmol)苯乙炔，反应体系在120°C反应12小时，自 然冷却至室温，用乙酸乙酯萃取，有机相经柱层析分离（以二氯甲烷和石油醚的体积比为0: I、1:100、1:50、1: 10的混合液梯度洗脱），得到淡黄色固体1 -甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产 率为80 %。
[0017] 实施例2
[0018] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(1-萘基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色固体1-甲氧基- 4-(苯乙炔基)苯，其产率为55%。
[0019] 实施例3
[0020] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(2-噻吩基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色固 体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为79%。
[0021] 实施例4
[0022] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-甲基苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色 固体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为62%。
[0023] 实施例5
[0024] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-氯苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色固 体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为70%。
[0025] 实施例6
[0026] 在实施例丨中，所用的卜(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-甲氧基苯基)-2_乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄 色固体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为78%。
[0027] 实施例7
[0028] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-乙基苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色 固体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为61%。
[0029] 实施例8
[0030] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(3-乙基苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色 固体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为60%。
[0031] 实施例9
[0032] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(2-乙基苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色 固体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为58%。
[0033] 实施例10
[0034] 在实施例1中，所用的1-(4-甲氧基苯基)-3-苯基-2-乙炔基-1-酮用等摩尔1-(4-甲氧基苯基)-3-(4-溴苯基)-2-乙炔基-1-酮替换，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色固 体1-甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为90%。
[0035] 实施例11
[0036] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-甲基碘苯替换，反应时间延长至 24小时，其他步骤与实施例1相同，得到淡黄色固体1-甲基-4-(苯乙炔基）苯，其产率为 86% 〇
[0037] 实施例12
[0038] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-硝基碘苯替换，反应时间延长至 24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄绿色固体1-硝基-4-(苯乙炔基）苯，其产率为 82%〇
[0039] 实施例13
[0040] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-乙基碘苯替换，反应时间延长至 24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-乙基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为80%。 [0041 ] 实施例14
[0042]在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-碘苯乙酮替换，反应时间延长至 24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-(4-(苯乙炔基）苯基）乙酮，其产率为 83%〇
[0043] 实施例15
[0044] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-碘苯甲酸乙酯替换，反应时间延 长至24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄棕色固体4_(苯乙炔基）苯甲酸乙酯，其产率 为 88 %。
[0045] 实施例16
[0046] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-三氟甲基碘苯替换，其他步骤与 实施例1相同，得到白色固体1-三氟甲基-4-(苯乙炔基)苯，其产率为73%。
[0047] 实施例17
[0048]在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的4-三氟甲氧基碘苯替换，反应时间 延长至24小时，其他步骤与实施例1相同，得到白色固体1-三氟甲氧基-4-(苯乙炔基)苯，其 产率为71 %。
[0049] 实施例18
[0050] 在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的碘苯替换，其他步骤与实施例1相 同，反应时间延长至24小时，得到黄色固体2-二苯乙炔，其产率为88%。
[0051 ] 实施例19
[0052]在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的3-甲氧基碘苯替换，反应时间延长 至24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-甲氧基-3-(苯乙炔基)苯，其产率为 81%〇
[0053] 实施例20
[0054]在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的3-甲基碘苯替换，反应时间延长至 24小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-甲基-3-(苯乙炔基)苯，其产率为76%。 [0055] 实施例21
[0056]在实施例1中，所用的4-甲氧基碘苯用等摩尔的3-三氟甲基碘苯替换，反应时间延 长至24小时，其他步骤与实施例1相同，得到浅黄色固体1-三氟甲基-3-(苯乙炔基)苯，其产 率为70%。
[0057] 实施例22
[0058]在实施例1中，所用的苯乙炔用等摩尔的4-乙基苯乙炔替换，反应时间延长至24小 时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-甲氧基-4-(4-乙基-苯乙炔基)苯，其产率为 83%〇
[0059] 实施例23
[0060]在实施例1中，所用的苯乙炔用等摩尔的3-氨基苯乙炔替换，反应时间延长至24小 时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-甲氧基-4-(3-氨基-苯乙炔基)苯，其产率为 78% 〇
[0061 ] 实施例24
[0062]在实施例1中，所用的苯乙炔用等摩尔的4-甲氧基苯乙炔替换，反应时间延长至24 小时，其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1，2_二(4-甲氧基苯基)乙炔，其产率为82%。 [0063] 实施例25
[0064]在实施例1中，所用的苯乙炔用等摩尔的2-乙炔基噻吩替换，反应时间延长为24h， 其他步骤与实施例1相同，得到黄色固体1-甲氧基-4-(2-噻吩基-乙炔基）苯，其产率为 60% 〇
【主权项】
1. 一种炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在于：以Cul为催化剂、 炔酮为配体、N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，将卤代芳烃与端炔、K 2C03按摩尔比为1:1~1.3:1~ 1.5,在惰性气氛中110~130 °C反应12~24小时，得到炔类化合物，其中Cul用量为卤代芳烃 摩尔量的0.5%~2%，炔酮用量为卤代芳烃摩尔量的3%~5% ; 上述炔酮的结构式如下所示：式中Ri代表苯基、&~C4烷基取代苯基、&~C4烷氧基取代苯基、卤代苯基、1-萘基、2-噻 吩基中的任意一种，R2代表苯基、&~C4烷基取代苯基、&~C4烷氧基取代苯基、卤代苯基、2-噻吩基中的任意一种。2. 根据权利要求1所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在于： 所述的Ri代表4-甲氧基苯基，R2代表苯基、4-溴苯基、2-噻吩基中的任意一种。3. 根据权利要求1或2所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在 于:所述的端炔，式中R '代表苯基、&~(：4烷基取代苯基、甲氧基取代苯基、卤 代苯基、氨基取代苯基、C4~C8烷基、2-噻吩基中的任意一种。4. 根据权利要求3所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在于： 所述的R '代表苯基、4-甲氧基苯基、4-甲基苯基、4-乙基苯基、3-氯苯基、3-氨基苯基、C4~C6 烷基中的任意一种。5. 根据权利要求1或2所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在 于:所述的卤代芳烃 >式中R"代表烷基、烷氧基、硝基、三氟甲 基、三氟甲氧基、CJ^C00CnH2n+1、C0CnH2n+1、2-噻吩基中的任意一种，其中m和η各自独立的代 表1~3的整数。6. 根据权利要求5所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在于： 所述的R"代表H、4-甲氧基、4-三氟甲氧基、3-三氟甲氧基、4-甲基、3-甲基、4-乙基、4-硝基、 3-硝基、4-C 2H5C00CH3、4-C0CH3、4-三氟甲基、4-溴基、2-碘基、3-碘基中的任意一种。7. 根据权利要求1或2所述的炔酮促进Cul催化Sonogashira偶联反应的方法，其特征在 于:所述的Cul用量为卤代芳烃摩尔量的1%，炔酮用量为卤代芳烃摩尔量的4%。
【文档编号】C07C205/06GK105859495SQ201610292552
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】张伟强, 王贤, 谢遵园, 高子伟, 张国防, 杨金斗, 魏贞, 王振华, 王秀
【申请人】陕西师范大学