專利名稱：一種合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機中間體的合成，特別是涉及一種合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法。
背景技術：
環(huán)戊二烯酮衍生物是一種重要的有機化合物，是寶貴的有機合成原料和中間體。利用環(huán)戊二烯酮衍生物作為原料，可以合成各種有用的環(huán)狀化合物。環(huán)戊二烯酮衍生物作為配體，在過渡金屬有機化學和功能配位化學等方面發(fā)揮著重要的作用。目前合成環(huán)戊二烯酮衍生物的傳統(tǒng)方法，合成產(chǎn)率低、選擇性差，而且很難合成多取代和并環(huán)的環(huán)戊二烯酮衍生物。應用一氧化碳或者二氧化碳為原料合成環(huán)戊二烯酮的方法也有報道，但是操作比較困難，而且危險性比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種操作簡便，效率較高的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法。
本發(fā)明所提供的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法是，先將溶解在溶劑中的炔烴和鋯或鈦金屬配合物降溫到-78℃--30℃，然后與有機鋰或者格利雅試劑反應，再加入亞銅鹽，N，N’-二羥甲基丙撐脲(DMPU)和乙二酰氯(草酰氯)，在-20℃-25℃反應30-90min，淬滅反應后得到產(chǎn)品。
所述溶劑為經(jīng)過無水無氧處理的四氫呋喃(THF)；所述炔烴為C4-C20的對稱或不對稱的炔烴；所述鋯或鈦金屬配合物為二氯二茂鋯或二氯二茂鈦等類似的配合物。其中，無水無氧處理過程是采用無水無氧溶劑的一般方法，即在高純氮氣下向配有回流冷凝管和通氣活塞的三口圓底燒瓶中加入THF、金屬鈉和二苯甲酮，加熱回流4-5小時后蒸餾，然后在氮氣下保存。
所述有機鋰試劑包括正丁基鋰或苯基鋰，格利雅試劑(Grignard reagent)包括各種類型的格利雅試劑(Grignard reagent)。為了保存和使用方便，正丁基鋰溶解在正己烷溶劑中，苯基鋰溶解在環(huán)己烷和乙醚溶劑中，格利雅試劑溶解在乙醚或THF中。
所述亞銅鹽通常為氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅或者氰化亞銅。
在反應中用到的DMPU是商品化的DMPU，草酰氯一般是購買的商品化試劑，使用時需先重新蒸餾。
降溫過程可以采用冷浴法，如干冰-丙酮浴、液氮-丙酮浴、冰鹽水浴等。
合成反應原料摩爾比為炔烴∶鋯或鈦配合物∶有機鋰或格利雅試劑∶亞銅鹽∶N，N’-二羥甲基丙撐脲∶乙二酰氯＝2.0∶1.2∶2.4∶2.0∶3.0∶1.5-2.0。
合成反應結(jié)束后，可采用鹽酸水溶液、氯化銨溶液、碳酸氫鈉溶液或水來淬滅反應。
反應終止后，一般還需要經(jīng)過萃取、洗滌、干燥、濃縮和柱層析等純化過程得到產(chǎn)品。所述萃取是以石油醚為萃取劑；洗滌包括水洗兩次和飽和食鹽水洗一次；干燥是以無水硫酸鎂、無水硫酸鈉或氯化鈣為干燥劑，干燥30分鐘左右即可；濃縮采用常壓蒸餾、減壓蒸餾或者旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)方法等將溶劑蒸干；柱層析以200-300目硅膠為分離樹脂，洗脫劑可以選擇石油醚和二氯甲烷或石油醚和乙醚混合液等。
本發(fā)明合成得到的多取代環(huán)戊二烯酮衍生物結(jié)構(gòu)通式如式I和II所示。
基本反應式如下 M＝Zr，Ti本發(fā)明利用簡單易得、使用方便的草酰氯(乙二酰氯)和炔烴為原料，與鋯(或者鈦)配合物、丁基鋰或者格利雅試劑(Grignard reagent)發(fā)生反應，高產(chǎn)率、高選擇性地合成環(huán)戊二烯酮衍生物。本發(fā)明具有原料易得、操作簡便、反應條件溫和、產(chǎn)率高等優(yōu)點。
具體實施例方式
實施例1、2，3，4，5-四丁基環(huán)戊二烯酮的合成(結(jié)構(gòu)式I中R1＝R2＝R3＝R4＝丁基)1、2，3，4，5-四丁基環(huán)戊二烯酮的合成在高純氮氣保護下，向20ml的Schlenk反應管加入1.2mmol二氯二茂鋯，2.0mmol的5-癸炔以及5ml無水無氧處理過的四氫呋喃溶劑，攪拌均勻，用液氮-丙酮浴冷卻到-78℃，加入2.4mmol正丁基鋰溶液維持10分鐘，然后在室溫下反應1小時。加入2.0mmol氯化亞銅和3.0mmolDPMU，再加入2.0mmol新蒸餾的草酰氯，繼續(xù)反應30分鐘。加入1ml的鹽酸(3N)，用30ml石油醚萃取三次，濾液合并，用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌一次。加入硫酸鎂干燥30分鐘，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用石油醚和二氯甲烷做洗脫劑(4∶1)柱分離(200-300目硅膠)，得到純度大于99％的桔紅色液體產(chǎn)品2，3，4，5-四正丁基環(huán)戊二烯酮249mg，分離產(chǎn)率82％。
其中，無水無氧處理過程是采用無水無氧溶劑的一般方法，即在高純氮氣下向配有回流冷凝管和通氣活塞的三口圓底燒瓶中加入THF、金屬鈉和二苯甲酮，加熱回流四、五個小時后蒸餾，然后在氮氣下保存。
2、2，3，4，5-四丁基環(huán)戊二烯酮的鑒定紅外光譜數(shù)據(jù)IR(neat)1716cm-1(C＝O)。
核磁共振數(shù)據(jù)1H NMR(C6D6，Me4Si)δ0.56-0.62(m，12H)，1.00-1.27(m，16H)，1.86-1.97(m，8H)；13C NMR(C6D6，Me4Si)δ14.0，14.1，23.2，23.2，23.3，26.2，31.6，32.3，126.3，154.6，203.9。
高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)HRMS calcd for C21H36O 304.2766，found 304.2757。
分析結(jié)果表明，獲得的目的產(chǎn)物正確。
實施例2、2，3，4，5-四苯基環(huán)戊二烯酮的合成(結(jié)構(gòu)式I中R1＝R2＝R3＝R4＝苯基)1、2，3，4，5-四苯基環(huán)戊二烯酮的合成在高純氮氣保護下，向20ml的Schlenk反應管加入1.2mmol二氯二茂鋯，2.0mmol的二苯乙炔以及5ml無水無氧處理過的四氫呋喃溶劑，攪拌均勻，用液氮-丙酮浴冷卻到-78℃，加入2.4mmol正丁基鋰溶液維持10分鐘，然后在室溫下反應1小時。加入2.0mmol溴化亞銅和3.0mmolDPMU，再加入1.5mmol新蒸餾的草酰氯，繼續(xù)反應30分鐘。加入1ml的3N氯化銨溶液，用30ml石油醚萃取三次，濾液合并，用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌一次。加入無水硫酸鈉干燥30分鐘，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用石油醚和乙醚(30∶1)做洗脫劑柱分離(200-300目硅膠)，得到純度大于99％的紅色固體2，3，4，5-四苯基環(huán)戊二烯酮257mg，分離產(chǎn)率67％。
2、2，3，4，5-四苯基環(huán)戊二烯酮的鑒定熔點212℃。
紅外光譜IR(neat)1712cm-1(C＝O)。
核磁共振數(shù)據(jù)1H NMR(CDCl3，Me4Si)δ6.75-7.08(m，7H)，7.13(m，13H)；13CNMR(CDCl3，Me4Si)δ125.3，127.4，128.0，128.0，128.5，129.3，129.9，130.1，130.3，154.5，200.3。
分析結(jié)果表明，獲得的目的產(chǎn)物正確。
實施例3、2，3-二苯基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的合成(結(jié)構(gòu)式I中R1＝R2＝苯基，R3＝R4＝正丁基)1、2，3-二苯基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的合成在高純氮氣保護下，向20ml的Schlenk反應管加入1.2mmol二氯二茂鋯，1.0mmol的二苯乙炔以及5ml無水無氧處理過的四氫呋喃溶劑，攪拌均勻，用液氮-丙酮浴冷卻到-78℃，加入2.4mmol乙基溴化鎂溶液維持10分鐘，然后在零度下反應1小時。加入1.2mmol的5-癸炔，升溫到50℃繼續(xù)反應1小時。降溫至0℃加入2.0mmol碘化亞銅和3.0mmolDPMU，再加入1.8mmol新蒸餾的草酰氯，繼續(xù)反應1小時。加入1ml的3N碳酸氫鈉溶液，用30ml石油醚萃取三次，濾液合并，用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌一次。加入硫酸鎂干燥30分鐘，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用石油醚和乙醚(40∶1)做洗脫劑柱分離(200-300目硅膠)，得到純度大于99％的深紅色油狀液體產(chǎn)品2，3-二苯基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮168mg，分離產(chǎn)率49％。
2、2，3-二苯基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的鑒定紅外光譜IR(neat)1709，1696cm-1(C＝O)。
核磁共振數(shù)據(jù)1H NMR(C6D6，Me4Si)δ0.63(t，J＝6.8Hz，3H)，0.91(t，J＝7.3Hz，3H)，1.02-1.06(m，4H)，1.32-1.40(m，2H)，1.54-1.60(m，2H)，2.22(t，J＝7.2Hz，2H)，2.32(t，J＝7.5Hz，2H)，6.93-7.04(m，8H)，7.42-7.45(m，2H)；13C NMR(C6D6，Me4Si)δ13.7，14.2，22.8，23.2，23.3，26.3，30.6，32.3，125.0，126.8，127.3，128.2，128.3，128.5，128.8，130.3，131.6，135.2，154.2，156.3，202.1。
高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)HRMS calcd for C25H28O，344.2139，found 344.2148。
分析結(jié)果表明，獲得的目的產(chǎn)物正確。
實施例4、2，3-二丙基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的合成(結(jié)構(gòu)式I中R1＝R2＝正丙基，R3＝R4＝正丁基)1、2，3-二丙基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的合成在高純氮氣保護下，向20ml的Schlenk反應管加入1.2mmol二氯二茂鋯，1.0mmol的5-癸炔及5ml無水無氧處理過的四氫呋喃溶劑，攪拌均勻，用液氮-丙酮浴冷卻到-78℃，加入2.4mmol乙基溴化鎂溶液維持10分鐘，然后在零度下反應1小時。加入1.0mmol的4-辛炔，升溫到50℃繼續(xù)反應1小時。降溫至-10℃加入2.0mmol氯化亞銅和3.0mmolDPMU，再加入2.0mmol新蒸餾的草酰氯，繼續(xù)反應1小時。加入1ml水，用30ml石油醚萃取三次，濾液合并，用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌一次。加入硫酸鎂干燥30分鐘，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用石油醚和二氯甲烷(5∶1)做洗脫劑柱分離(250-300目硅膠)，得到純度大于99％的桔紅色油狀液體產(chǎn)品2，3-二丙基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮138mg，分離產(chǎn)率50％。
2、2，3-二丙基-4，5-二丁基環(huán)戊二烯酮的鑒定紅外光譜IR(neat)1716cm-1(C＝O)。
核磁共振數(shù)據(jù)1H NMR(CDCl3，Me4Si)δ0.86-1.02(m，14H)，1.26-1.54(m，12H)，2.09-2.09(m，2H)，2.21-2.26(m，2H)，2.60-2.67(m，2H)；13C NMR(CDCl3，Me4Si)δ13.9，14.0，14.3，14.4，22.5，22.6，22.9，23.0，23.3 23.5，24.9，26.5，31.3，31.9，122.0 125.8 135.9，155.0 204.9。
高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)HRMS calcd for C19H32O，276.2453，found 276.2449。
分析結(jié)果表明，獲得的目的產(chǎn)物正確。
實施例5、2，3-二丁基-茚酮的合成(結(jié)構(gòu)式II中R1＝R2＝正丁基)1、2，3-二丁基-茚酮的合成在高純氮氣保護下，向20ml的Schlenk反應管加入1.2mmol二氯二茂鋯，5ml的四氫呋喃溶劑，攪拌均勻，用液氮-丙酮浴冷卻到-78℃，加入2.4mmol苯基鋰溶液維持10分鐘，然后在零度下反應1小時。加入1.2mmol的5-癸炔，升溫到70℃繼續(xù)回流反應24小時。降溫至0℃加入2.0mmol氯化亞銅和3.0mmolDPMU，再加入2.0mmol新蒸餾的草酰氯，繼續(xù)反應60分鐘。加入1ml的3N鹽酸，用30ml石油醚萃取三次，濾液合并，用水洗滌兩次，飽和食鹽水洗滌一次。加入硫酸鎂干燥30分鐘，過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到粗產(chǎn)物。粗產(chǎn)物用石油醚和二氯甲烷(3∶1)做洗脫劑柱分離(200-300目硅膠)，得到純度大于99％的淺綠色液體產(chǎn)品2，3-二丁基-茚酮145mg，分離產(chǎn)率60％。
2、2，3-二丁基-茚酮的鑒定紅外光譜IR(neat)1718cm-1(C＝O)。
核磁共振數(shù)據(jù)1H NMR(CDCl3，Me4Si)δ0.81-0.91(m，6H)，1.23-1.55(m，8H)，2.17(t，J＝7.5Hz，2H)，2.45(t，J＝7.5Hz，2H)，6.93-7.29(m，4H)；13C NMR(CDCl3，Me4Si)δ13.88(2 CH3)，22.6，22.8，23.0，26.0，29.9，31.4，118.9，121.6，127.8，131.1，133.1，134.8，145.6，157.7，198.5。
高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)HRMS calcd for C17H22O 242.1671，found 242.1679。
分析結(jié)果表明，獲得的目的產(chǎn)物正確。
權利要求
1.一種合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，先將溶解在溶劑中的炔烴和鋯或鈦金屬配合物降溫到-78℃--30℃，然后與有機鋰或者格利雅試劑反應，再加入亞銅鹽，N，N’-二羥甲基丙撐脲和乙二酰氯，在-20℃-25℃反應30-90min，淬滅反應后得到產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求1所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述溶劑為經(jīng)過無水無氧處理的四氫呋喃；所述炔烴為C4-C20的對稱或不對稱的炔烴；所述鋯金屬配合物為二氯二茂鋯，鈦金屬配合物為二氯二茂鈦。
3.根據(jù)權利要求1所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述有機鋰為正丁基鋰或苯基鋰。
4.根據(jù)權利要求1所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述亞銅鹽為氯化亞銅、溴化亞銅、碘化亞銅或者氰化亞銅。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于，所述反應原料摩爾比為炔烴∶鋯或鈦配合物∶烷基鋰或格利雅試劑∶亞銅鹽∶N，N’-二羥甲基丙撐脲∶乙二酰氯＝2.0∶1.2∶2.4∶2.0∶3.0∶1.5-2.0。
6.根據(jù)權利要求1所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述淬滅反應可采用鹽酸水溶液、氯化銨溶液、碳酸氫鈉溶液或水。
7.根據(jù)權利要求1所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述得到產(chǎn)品還需要經(jīng)過純化過程。
8.根據(jù)權利要求7所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述純化過程包括萃取、洗滌、干燥、濃縮和柱層析。
9.根據(jù)權利要求8所述的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，其特征在于所述萃取是以石油醚、正己烷或正戊烷為萃取劑；所述洗滌包括水洗兩次和飽和食鹽水洗一次；所述干燥是以無水硫酸鎂、無水硫酸鈉或氯化鈣為干燥劑；所述柱層析是以200-300目硅膠為分離柱，洗脫劑為石油醚和二氯甲烷或石油醚和乙醚。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，涉及有機中間體合成領域。本發(fā)明所提供的合成多取代環(huán)戊二烯酮衍生物的方法，先將溶解在溶劑中的炔烴和鋯或鈦金屬配合物降溫到－78℃～－30℃，然后與有機鋰或者格利雅試劑反應，再加入亞銅鹽，N，N’－二羥甲基丙撐脲和乙二酰氯，在－20℃－25℃反應30－90min，淬滅反應后得到產(chǎn)品。本發(fā)明利用簡單易得、使用方便的草酰氯(乙二酰氯)和炔烴為原料，與鋯(或者鈦)配合物、有機鋰或者格利雅試劑(Grignard reagent)發(fā)生反應，高產(chǎn)率、高選擇性地合成環(huán)戊二烯酮衍生物。本發(fā)明具有原料易得、操作簡便、反應條件溫和、產(chǎn)率高等優(yōu)點。
文檔編號C07C49/633GK1569792SQ20041003781
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權日2004年5月10日
發(fā)明者席嬋娟, 陳超 申請人:清華大學