一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法

摘要

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法。该方法采用二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体作为催化剂，结合酸性试剂，可以用较少量的原料，在温和的条件下，快速反应得到所需目标产物，具有较高的产率，并且该方法适用于大多数末端炔烃与碘叶立德等化合物反应成呋喃环，应用范围广。

说明书

技术领域

本发明属于化学合成技术领域。更具体地，涉及一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法。

背景技术

呋喃环作为五元杂环的一个典型代表，广泛存在于多种天然产物中。并且，有大量的研究数据证明：多取代的呋喃类化合物在抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗炎、杀虫等方面都具有良好的活性效果，受到了持续的关注。另一方面，呋喃衍生物作为一种重要的杂环中间体，在有机合成过程中，可以利用其合成许多生物天然产物；与此同时，呋喃衍生物也是合成化学、高分子化学、材料化学中的重要基体。因此，发展一种高效、绿色环保的多取代呋喃类化合物的合成方法一直是本领域技术人员关注的热点。

目前现有技术中，从末端炔烃与碘叶立德出发，在催化剂、溶剂存在的条件下，首先是催化剂与碘叶立德形成金属卡宾物种，进而对炔烃发生环丙烷化-开环-呋喃形成等一系列反应，最终制备得到呋喃类化合物。如中国专利申请公开了一种苯并呋喃或萘并呋喃衍生物的制备方法，该方法以苯并双(氧二硅茂)或氧二硅基萘为苯炔或萘炔前体，在惰性气体氛围、冰水浴条件下产生苯炔和萘炔，进一步与碘叶立德化合物发生环加成反应，生成苯并呋喃或萘并呋喃衍生物；但是，该方法需要在惰性气体氛围、冰水浴条件下反应8～26小时，反应体系环境要求高，反应时间长；并且仅局限于苯炔类化合物，仅能合成苯并呋喃衍生物，底物扩展有限，应用范围窄；另一方面，该方法需要依赖过量炔烃来增加炔烃的浓度，会抑制金属卡宾的自偶联，造成反应时间长、产率低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有呋喃类化合物合成方法反应条件要求高、反应时间长、应用范围窄、产率低的缺陷和不足，提供一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法，反应路线如下：

其中，R

所述取代烷基、取代苯基的取代基为烷基、羟基、卤素、硝基、烷酰基、烷氧基、磺酰基、酯基中的一种或多种；

具体包括以下步骤：

将式I化合物、式II化合物碘叶立德、催化剂、酸性试剂加入有机溶剂中，密闭条件下反应完全，后处理，即得；

其中，所述催化剂为二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体。

本发明采用二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体作为催化剂，结合酸性试剂，可以不经过环丙化的反应路径，使得该反应能在温和条件下进行，并且末端炔烃只需要1当量，固体、液体状态的炔烃都可以反应。其中，与传统催化剂不同的是，本发明的二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体催化剂可以首先活化末端炔烃，形成炔基铑中间体，随后发生卡宾的迁移插入、金属质子化和呋喃形成反应；酸性试剂一方面和催化剂阴离子交换，使炔氢脱除形成炔基铑中间体，另一方面，活化三键促进呋喃环形成。因此，本申请方法可以用较少量的原料(末端炔烃只需1当量，且固体、液体状态的炔烃均可反应)，在温和的条件下，快速反应得到所需目标产物，具有较高的产率，并且适用于大多数末端炔烃与碘叶立德等化合物反应成呋喃环，应用范围广。

优选地，所述式I化合物选自以下任一化合物：

更优选地，所述式I化合物选自以下任一化合物：

优选地，所述碘叶立德选自以下任一化合物：

进一步地，所述有机溶剂选自二氯乙烷、四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环中的一种或多种。

优选地，所述有机溶剂选自四氢呋喃、甲苯、1,4-二氧六环中的一种或多种。更优选地，所述有机溶剂为1,4-二氧六环。

更进一步地，所述酸性试剂为醋酸。

进一步地，所述式I化合物、式II化合物碘叶立德、催化剂、酸性试剂的摩尔比为(0.1～0.5)：(0.12～0.6)：(0.25～1.25)：(0.15:0.75)。优选地，所述式I化合物、式II化合物碘叶立德、催化剂、酸性试剂的摩尔比为0.2:0.24:0.5：0.3。

更进一步地，所述反应的温度为15～40℃。优选地，所述反应的温度为室温，20～35℃左右。

进一步地，所述反应的时间为1～3h。优选地，所述反应时间为2h。

更进一步地，所述后处理为将反应液旋干后用硅胶柱纯化；其中，硅胶纯化中所采用的洗脱液由石油醚和乙酸乙酯按照(1～10)：1的体积比组成；优选地，所述洗脱液由石油醚和乙酸乙酯按照10：1的体积比组成。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种从末端炔烃与碘叶立德出发合成呋喃类化合物的方法，采用二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体作为催化剂，结合酸性试剂，可以用较少量的原料，在温和的条件下，快速反应得到所需目标产物，具有较高的产率，并且该方法适用于大多数末端炔烃与碘叶立德等化合物反应成呋喃环，应用范围广。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

实施例1合成条件筛选实验

1、催化剂对反应的影响

实验方法：以0.2mmol的4-乙炔苯甲酰胺和0.24mmol的碘叶立德①为底物，置于1mL 1,4-二氧六环、1mmol醋酸中，加入不同催化剂(具体催化剂参见表1)，在油浴加热80℃条件下反应18h，收集产物，计算产率。

实验结果：参见表1。

表1不同催化剂对反应的影响

由表可见，催化剂1的催化活性很强，催化得到的产物分离产率高达93％；二氯(五甲基环戊二烯基)合铱(Ⅲ)二聚体、二聚醋酸铑、醋酸钯、CuI、二氯双(4-甲基异丙基苯基)钌(II)均对反应无催化活性，检测不到目标产物；五甲基环戊二烯基醋酸铑催化活性较弱，其催化得到的产物分离产率为30％；不使用催化剂亦检测不到目标产物。因此，最终选定催化剂1作为后续实验研究的催化剂。

2、溶剂对反应的影响

实验方法：以0.2mmol的4-乙炔苯甲酰胺和0.24mmol的碘叶立德①为底物，置于1mL不同溶剂(具体溶剂参见表2)、1mmol醋酸中，加入催化剂二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体，在油浴加热80℃条件下反应18h，收集产物，计算产率。

实验结果：参见表2。

表2不同溶剂对反应的影响

由表可见，当溶剂使用H

3、温度对反应的影响

实验方法：以0.2mmol的4-乙炔苯甲酰胺和0.24mmol的碘叶立德①为底物，置于1mL 1,4-二氧六环、1mmol醋酸中，加入催化剂二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体，在不同温度(具体温度参见表3)条件下反应18h，收集产物，计算产率。

实验结果：参见表3。

表3不同温度对反应的影响

由表可见，随着反应温度从室温升到60℃，产率从99％降低到60％，继续升高温度至80℃发现产率又提高至93％，而当温度升高到100℃时，产率下降到62％，综合产率和能效考虑，室温是较好的反应温度。

4、酸碱种类及用量对反应的影响

实验方法：以0.2mmol的4-乙炔苯甲酰胺和0.24mmol的碘叶立德①为底物，置于1mL 1,4-二氧六环、不同种类及用量的酸碱(具体酸碱参见表4)中，加入催化剂二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体，在油浴加热80℃条件下反应18h，收集产物，计算产率。

实验结果：参见表4。

表4不同酸碱对反应的影响

由表可见，当用醋酸时，得到的分离产率为93％，而当用醋酸钠与三乙胺时，检测不到目标产物，当用乙酸银时，产物的产率为11％，不使用任何酸碱时检测不到目标产物。因此，最终选定醋酸作为后续实验研究的酸。

当醋酸用量为0.2mmol时，得到的分离产率为56％；当醋酸用量增加到0.24mmol时，产率增加到73％；当醋酸用量增加到0.3mmol时，产率增加到95％,可见，当醋酸用量在0.3～1mmol之间，产率较高。

5、时间对反应的影响

实验方法：以0.2mmol的4-乙炔苯甲酰胺和0.24mmol的碘叶立德①为底物，置于1mL 1,4-二氧六环、1mmol醋酸中，加入催化剂二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体，在室温条件下反应不同时间(具体时间参见表5)，收集产物，计算产率。

实验结果：参见表5。

表5不同时间对反应的影响

由表可见，反应时间从2h延长至3.5h时，产率从95％降低到73％，继续延长反应时间，产率提高至95％，产生这种现象的原因可能是3.5h时产物发生了分解。

实施例2化合物1的制备

制备方法：

将0.2mmol炔丙基酰胺、0.24mmol碘叶立德、0.5mol二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(Ⅲ)二聚体加入到含有1mL溶剂1,4-二氧六环的耐压密封反应管中，将0.3mmol冰醋酸滴加到耐压密封反应管中，在室温中搅拌反应2h，反应过程中用TLC和GC进行跟踪以决定具体的反应时间。反应结束后冷却至室温，用石油醚:乙酸乙酯＝1:1的洗脱剂，过柱得到产物，产率为95％。

氢谱核磁数据：

实施例3化合物2的制备

制备方法参考实施例2，产率为40％。

氢谱核磁数据：

实施例4化合物3的制备

制备方法参考实施例2，产率为78％。

氢谱核磁数据：

实施例5化合物4的制备

制备方法参考实施例2，产率为81％。

氢谱核磁数据：

实施例6化合物5的制备

制备方法参考实施例2，产率为75％。

氢谱核磁数据：

实施例7化合物6的制备

制备方法参考实施例2，产率为57％。

氢谱核磁数据：

实施例8化合物7的制备

制备方法参考实施例2，产率为42％。

氢谱核磁数据：

实施例9化合物8的制备

制备方法参考实施例2，产率为46％。

氢谱核磁数据：

实施例10化合物9的制备

制备方法参考实施例2，产率为74％。

氢谱核磁数据：

实施例11化合物10的制备

制备方法参考实施例2，产率为77％。

氢谱核磁数据：

实施例12化合物11的制备

制备方法参考实施例2，产率为69％。

氢谱核磁数据：

实施例13化合物12的制备

制备方法参考实施例2，产率为55％。

氢谱核磁数据：

实施例14化合物13的制备

制备方法参考实施例2，，产率为94％。

氢谱核磁数据：

实施例15化合物14的制备

制备方法参考实施例2，产率为71％。

氢谱核磁数据：

实施例16化合物15的制备

制备方法参考实施例2，产率为62％。

氢谱核磁数据：

实施例17化合物16的制备

制备方法参考实施例2，产率为88％。

氢谱核磁数据：

实施例18化合物17的制备

制备方法参考实施例2，产率为83％。

氢谱核磁数据：

实施例19化合物18的制备

制备方法参考实施例2，产率为78％。

氢谱核磁数据：

实施例20化合物19的制备

制备方法参考实施例2，产率为60％。

氢谱核磁数据：

实施例21化合物20的制备

制备方法参考实施例2，产率为90％。

氢谱核磁数据：

实施例22化合物21的制备

制备方法参考实施例2，产率为93％。

氢谱核磁数据：

实施例23化合物22的制备

制备方法参考实施例2，产率为93％。

氢谱核磁数据：

实施例24化合物23的制备

制备方法参考实施例2，产率为80％。

氢谱核磁数据：

实施例25化合物24的制备

制备方法参考实施例2，产率为74％。

氢谱核磁数据：

实施例26化合物25的制备

制备方法参考实施例2，产率为75％。

氢谱核磁数据：

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。