一種常壓下銅催化合成二芳甲酮的方法技術

本發明專利技術公開了一種常壓下銅催化合成二芳甲酮類化合物的方法，在溶劑醇或醇的水溶液中，在堿和酸的作用下，加入銅催化劑，常壓下芳基碘代物、芳基硼酸與一氧化碳直接交叉偶聯反應制備二芳甲酮類化合物。本發明專利技術的羰基化Suzuki偶聯反應制備二芳甲酮類化合物的方法，具有催化劑來源廣泛、廉價和毒性小；反應無需配體且活性好；反應常壓進行且選擇性高；底物來源廣泛且穩定；官能團相容性好且底物的適用范圍廣；反應介質綠色且可以循環回收等優點。在優化的反應條件之下，目標產品分離收率高達95%。

Method for synthesizing two aryl ketone under atmospheric pressure copper catalysis

The invention discloses a method for atmospheric copper catalyzed synthesis of two aryl ketone compounds in aqueous solvent, alcohol or alcohol, acid and alkali in under the action of adding copper catalyst under atmospheric pressure, aryl iodides, aryl boric acid and carbon monoxide direct cross coupling reaction for preparation of two aryl methyl ketone compound. Carbonylation of Suzuki coupling reaction and the preparation method of two aromatic ketone compounds, catalyst has a wide range of sources, cheap and low toxic reaction; without ligands and good activity and high selectivity; reaction pressure; source and substrate; functional group compatibility scope is good and the substrate; and green reaction medium can the advantages of recycling etc.. Under optimized reaction conditions, the yield of the target product is as high as 95%.

【技術實現步驟摘要】
一種常壓下銅催化合成二芳甲酮的方法
本專利技術涉及一種合成二芳甲酮的方法，是一種常壓下利用銅催化芳硼酸、芳基碘代物與一氧化碳直接交叉偶聯來制備二芳甲酮的方法。
技術介紹
二芳甲酮的骨架結構廣泛存在于天然產品、醫藥、光敏劑和有機材料的分子結構中，其合成方法已經引起了廣泛的關注。付-克酰基化反應是合成二芳甲酮常用的方法之一，但是該方法需要使用大大過量的路易斯酸如三氯化鋁，導致底物上官能團的相容性問題和形成廢物多。另該方法形成的產物主要是鄰位和對位取代產物，會使產品純化困難，而且間位取代產品無法通過此法獲得。為了克服這些問題，過渡金屬催化的芳親電試劑、芳金屬試劑如有機鎂試劑、有機鋁試劑、有機鋅試劑、有機錫試劑、有機硅試劑和有機銦試劑，與一氧化碳的三組分偶聯反應提供了一個直接和方便的合成二芳甲酮的方法，但這些方法存在形成大量非羰基化副產的問題。羰基化的Suzuki反應具有反應選擇性好、產率高、底物來源廣泛和穩定性好、底物適用范圍廣和官能團相容性好的優點，能用于合成各類二芳甲酮的結構。目前，催化羰基化的Suzuki反應的催化體系一般都要用到膦配體，然而膦配體有毒、對空氣和水不穩定，且價格昂貴。雖然穩定的氮卡賓配體和氮配體也用于此反應，但是配體的引入給反應的后處理造成困難，而且也增加了生產成本。此外，羰基化的Suzuki反應一般需要較大壓力下才能順利進行，限制了該反應的廣泛應用。如此同時，該反應所用到的介質絕大部分是有毒的有機溶劑。最為不利的一點是：羰基化的Suzuki反應用到貴金屬鈀，不僅該金屬在地殼中的含量僅為一億分之一，而且該金屬還有毒性，在制藥工藝中，解決鈀的殘留也是一個工藝難題。不難看出，探索一種無配體的、經濟的、環境友好和高效的方法來合成二芳甲酮具有重要的研究意義和應用價值。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于，克服現有的二芳甲酮合成方法存在的缺陷，提供一種新的合成二芳甲酮類化合物的方法，在銅催化劑作用下，常壓下芳基硼酸、碘代芳基化合物與一氧化碳直接偶聯合成二芳甲酮，該方法具有催化劑來源廣泛、廉價和毒性小；反應無需配體且活性好；反應常壓進行且選擇性高；底物來源廣泛且穩定；底物官能團相容性好且底物的適用范圍廣；反應介質綠色且可以循環回收等優勢。為實現上述目的及解決其技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種常壓下銅催化合成二芳甲酮的方法，其特征在于，在溶劑醇或醇的水溶液中，在堿和酸的作用下，加入銅催化劑，常壓下芳基硼酸、芳基碘代物與一氧化碳直接交叉偶聯反應，制得二芳甲酮化合物，反應通式表示如下：式中，Ar-B(OH)2表示芳基或雜芳基的硼酸；Ar’-I表示芳基或雜芳基的碘代物。表示取代或非取代的苯基、萘基或呋喃基；Ar’-表示取代或非取代的苯基、萘基或異惡唑基。以R表示芳環或雜芳環Ar上的取代基，可以是單取代或多取代芳環上的氫；以R’表示芳環或雜芳環Ar’上的取代基，可以是單取代或多取代芳環上的氫。進一步地，R任意選自氫、C1～C12直鏈或支鏈的烷基、C1～C12直鏈或支鏈的烷氧基、C1～C12直鏈或支鏈的氟取代烷基、C3～C12的環烷基、苯基、氟、氯、氰基、羰基、醛基或硝基；R’任意選自氫、C1～C12直鏈或支鏈的烷基、C1～C12直鏈或支鏈的烷氧基、C1～C12直鏈或支鏈的氟取代烷基、C3～C12的環烷基、氟、氯、氰基、醛基、羰基或硝基。所述的銅催化劑包括但不限于納米銅、銅粉、碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氯化銅、溴化銅、碘化銅、氧化亞銅、氧化銅、硫酸銅、醋酸銅、三氟乙酸銅或三氟甲磺酸銅。最優選納米銅作為催化劑。所述的堿包括但不限于磷酸鉀、磷酸氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸氫二鈉、氟化鉀、氟化銫、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銫、醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸銫、特戊酸銫、甲醇鈉、乙醇鈉，乙醇鉀、叔丁醇鋰、叔丁醇鈉、叔丁醇鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、四丁基氟化銨、四丁基氫氧化銨、三乙胺、二異丙基乙胺、三丁胺、吡啶、氮取代的苯胺、1,4-二氮雜二環[2.2.2]辛烷、1,8-二氮雜二環[5.4.0]十一碳-7-烯、1,5-二氮雜二環[4.3.0]壬-5-烯。且上述各堿可以組合使用。最優選的堿為磷酸鉀-氟化鉀的組合。所述的酸包括但不限于特戊酸、2-甲基丙酸、1-金剛烷羧酸、乙酸、2-硝基苯甲酸、三氟乙酸、対甲苯磺酸。最優選的酸為特戊酸。所述的醇包括但不限于異丙醇，正丁醇，叔丁醇，甘油，或平均分子量為100～6000的聚乙二醇。所述的醇的水溶液中醇與水的體積比為1:0.01～100。最優選PEG-400為反應溶劑。所述的方法中，交叉偶聯反應溫度優選20～200℃，反應時間優選0.5～72小時。最優選的反應溫度100℃，最優選的反應時間為0.5～48小時。所述的方法中，芳基硼酸、芳基碘代物、催化劑、堿和酸的摩爾比優選為1～2：1：0.005～1：1～10：0.1～5。最優選摩爾比為1.5：1：0.2：1.5：0.5。本專利技術的合成二芳甲酮類化合物的方法至少具有下列優點：本專利技術提供了一種在醇或醇的水溶液中銅催化的芳硼酸、芳基碘代物與常壓一氧化碳的直接交叉偶聯反應來制備二芳甲酮化合物的新方法。該方法具有催化劑來源廣泛、廉價和毒性小；反應無需配體且活性好；反應常壓進行且選擇性高；底物來源廣泛且穩定；底物官能團相容性好且底物的適用范圍廣；反應介質綠色且可以循環回收的優勢。所述的方法簡單易行，常壓下一步法直接得到二芳甲酮，在優化的反應條件之下，目標產品分離后收率高達95%，是一種高效、經濟、環境友好的合成二芳甲酮的方法。本專利技術方法制備的二芳甲酮可用來制備具有獨特的生物、藥理活性和功能的雜環化合物，在藥物中間體、生物活性分子和熒光材料等方面有著廣泛的用途。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例詳細說明如后。具體實施方式實施例125mL反應瓶中依次加入銅納米(0.1mmol)，取代或非取代的芳基碘代物（如表1）(0.5mmol)，苯硼酸(0.75mmol)，磷酸鉀（0.5mmol），氟化鉀（0.25mmol），特戊酸（0.25mmol）和聚乙二醇-400(2.0g)，并引入一個大氣壓的一氧化碳。反應混合物在100℃下反應至原料反應完全，并冷卻到室溫，減壓蒸除溶劑后柱層析分離得到產品。反應式表示如下：實驗結果列于表1。實施例225mL反應瓶中依次加入銅納米(0.1mmol)，芳基二碘代物(0.5mmol)，苯硼酸(1.5mmol)，磷酸鉀（1.0mmol），氟化鉀（0.5mmol），特戊酸（0.5mmol）和聚乙二醇-400(2.0g)，并引入一個大氣壓的一氧化碳。反應混合物在100℃下反應至原料反應完全，并冷卻到室溫，減壓蒸除溶劑后柱層析分離得到產品。實驗結果列于表1。表1銅催化的二芳甲酮的合成反應[a]序號芳基碘代物產物時間(h)收率(%)b159029752128941291512906491798085959249310981119911299213128314128715990162475172487[a]反應條件見實施例1和2；[b]柱分離收率。實施例325mL反應瓶中依次加入銅納米(0.1mmol)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種常壓下銅催化合成二芳甲酮的方法，其特征在于，以平均分子量為100～6000的聚乙二醇或其水溶液為溶劑，在堿和酸的作用下，加入銅催化劑，常壓下芳基硼酸、芳基碘代物與一氧化碳直接交叉偶聯反應，制得二芳甲酮化合物，反應通式表示如下：

【技術特征摘要】
1.一種常壓下銅催化合成二芳甲酮的方法，其特征在于，以平均分子量為100～6000的聚乙二醇或其水溶液為溶劑，在堿和酸的作用下，加入銅催化劑，常壓下芳基硼酸、芳基碘代物與一氧化碳直接交叉偶聯反應，制得二芳甲酮化合物，反應通式表示如下：式中，Ar-B(OH)2表示芳基或雜芳基的硼酸；Ar’-I表示芳基或雜芳基的碘代物，其中Ar-表示取代或非取代的苯基、萘基或呋喃基；Ar’-表示取代或非取代的苯基、萘基或異惡唑基；以R表示芳環或雜芳環Ar上的取代基，R單取代或多取代芳環或雜芳環上的氫；以R’表示芳環或雜芳環Ar’上的取代基，R’單取代或多取代芳環或雜芳環上的氫；其中R任意選自氫、C1～C12直鏈或支鏈的烷基、C1～C12直鏈或支鏈的烷氧基、C1～C12直鏈或支鏈的氟取代烷基、C3～C12的環烷基、苯基、氟、氯、氰基、醛基或硝基；R’任意選自氫、C1～C12直鏈或支鏈的烷基、C1～C12直鏈或支鏈的烷氧基、C1～C12直鏈或支鏈的氟取代烷基、C3～C12的環烷基、氟、氯、氰基、醛基或硝基；所述的銅催化劑為納米銅、銅粉、碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氯化銅、溴化銅、碘化銅、氧化亞銅、氧化銅、硫酸銅、醋酸銅、三氟乙酸銅或三氟甲磺酸銅。2.根據權利要求1所述的常壓下銅催化合成二芳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓維，程來勁，榮琪，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32