專(zhuān)利名稱(chēng)：一種純水中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其屬于有機(jī)化合物催化化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聯(lián)芳類(lèi)化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、醫(yī)藥和多種有機(jī)功能材料中(Chem. Rev. 2002，102，1359 ；Chem. Rev. 2004，104，2127 J. Am. Chem. Soc. 2006，128，16641)。 鈀催化的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)是構(gòu)建Csp2-Csp2鍵最有效的方法之一(Chem. Rev. 1995,95, 2457) 0水相中的Suzuki反應(yīng)通常只適用于水溶性底物。對(duì)于非水溶性底物，一般通過(guò)加入有機(jī)共溶劑、表面活性劑、微波加熱等方式來(lái)解決反應(yīng)速率受底物水溶性限制的問(wèn)題 (Chem. Rev. 2009，109,725 J. Org. Chem. 2011，76，4379 ；Chem. Commun. 2005,2881)。但是， 上述方法不僅不符合綠色化學(xué)理念，且存在產(chǎn)品分離復(fù)雜、表面活性劑合成困難、耗費(fèi)能源等問(wèn)題。因此，發(fā)展一種純水體系中，反應(yīng)速度不受底物水溶性限制的聯(lián)芳類(lèi)化合物的制備方法具有重要應(yīng)用前景。
聚乙二醇修飾的膦配體在Suzuki反應(yīng)中得到廣泛的應(yīng)用(Chem. Eur. J. 2003， 9，1416 ；Org.Lett. 2009，11,2121 ；J. Catal. 2006,240,87 ；Chem. Eur. J. 2004，10，1789 ； J. Mol. Catal. A :Chem. 2004，222，127 ； J. Mol. Catal. A :Chem. 2003，198，23 ； J. Org. Chem. 1999，64，5188)。但膦配體對(duì)氧氣敏感，反應(yīng)體系需嚴(yán)格無(wú)氧環(huán)境。N-雜環(huán)卡賓具有較強(qiáng)的給電子能力、金屬配位能力和結(jié)構(gòu)易修飾及對(duì)氧氣不敏感等特點(diǎn)，已廣泛用于過(guò)渡金屬催化反應(yīng)中(Angew. Chem. Int. Ed. 2010，49，8810)。Pd/Ν-雜環(huán)卡賓化合物是繼傳統(tǒng) Pd/ 膦催化劑之后的另一類(lèi)高效催化劑(Chem. Rev. 2011，111,2705 ；Dalton Trans. 2010， 39，7183)。到目前為止，聚乙二醇修飾的N-雜環(huán)卡賓配體鮮見(jiàn)報(bào)道(Dalton Trans. 2009， 6985 ；Organometallies 2011，30，684)。迄今，聚乙二醇修飾的N-雜環(huán)卡賓用于純水相 Suzuki反應(yīng)制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法未見(jiàn)報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好、高活性及通用的在純水中進(jìn)行的鈀催化芳基鹵代物與芳基硼酸的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)制備聯(lián)芳化合物的催化新工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，首先依次將 0. 0025 0. 005mmol鈀催化劑、0. 01 0. 02mmol甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽、 0. 5mmol芳基鹵代物、0. 75mmol芳基硼酸，1. Ommol堿和ImL的水加入圓底燒瓶中，在100°C 攪拌進(jìn)行Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)5 480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)， 反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機(jī)相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類(lèi)化合物。
上述制備方法中，所述鈀催化劑選自醋酸鈀或氯化鈀。
上述制備方法中，所述堿為三乙胺。
上述制備方法中，所述芳基鹵代物選自4-溴苯甲醚、4-溴苯甲腈、2-溴苯甲腈、 4-溴苯乙酮、4-溴硝基苯、4-溴苯酚、4-溴苯甲酸、3-溴吡啶、5-溴-2-甲氧基吡啶或4-氯硝基苯。
上述制備方法中，所述芳基硼酸選自苯硼酸、4-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸或4-溴苯硼酸。
上述制備方法中，所述咪唑鹽為按下述過(guò)程合成的甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽I-III
1)甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯的合成在250mL三口燒瓶上安裝上恒壓滴液漏斗、磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，將0. (MmolCH3(OCH2CH2)nOH加入三口燒瓶；用油泵抽真空后充入N2,置換三到五次，在N2保護(hù)下進(jìn)行以下操作向三口燒瓶中依次加入IOOmL無(wú)水無(wú)氧的甲苯和無(wú)水無(wú)氧的0. (MmolK3N,攪拌使固體完全溶解；然后在恒壓滴液漏斗中分別加入0. (MmolCH3SO2Cl和50mL無(wú)水無(wú)氧的甲苯；在冰水浴冷卻下，邊攪拌邊將漏斗中的液體滴加到反應(yīng)器中，30-60分鐘內(nèi)滴完；冰水浴下攪拌4小時(shí)，室溫下磁力攪拌12小時(shí)；反應(yīng)混合物經(jīng)過(guò)濾除去生成的固體K3N · HCl ；濾液再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑甲苯，得到白色或微黃色的蠟狀CH3 (0CH2CH2)n0S02CH3。
2)甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽的合成依次將0. 005mol甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯和相應(yīng)的0. 006mol咪唑加入到15mL的密閉玻璃管中，在無(wú)溶劑和 100°C條件下，反應(yīng)M小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)柱層析分離得到甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽1-111。
權(quán)利要求
1.一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于首先依次將0. 0025 0. 005mmol鈀催化劑、0. 01 0. 02mmol甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽、0. 5mmol芳基鹵代物、0. 75mmol芳基硼酸，1. Ommol堿和ImL的水加入圓底燒瓶中，在100°C攪拌進(jìn)行 Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)5 480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)，反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機(jī)相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類(lèi)化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于 所述鈀催化劑選自醋酸鈀或氯化鈀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于 所述堿為三乙胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于 所述芳基鹵代物選自4-溴苯甲醚、4-溴苯甲腈、2-溴苯甲腈、4-溴苯乙酮、4-溴硝基苯、 4-溴苯酚、4-溴苯甲酸、3-溴吡啶、5-溴-2-甲氧基吡啶或4-氯硝基苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于 所述芳基硼酸選自苯硼酸、4-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸或4-溴苯硼酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其特征在于 所述咪唑鹽為按下述過(guò)程合成的甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽I-III 1)甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯的合成在250mL三口燒瓶上安裝上恒壓滴液漏斗、磁力攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，將0. (MmolCH3(OCH2CH2)nOH加入三口燒瓶；用油泵抽真空后充入N2，置換三到五次，在N2保護(hù)下進(jìn)行以下操作向三口燒瓶中依次加入IOOmL無(wú)水無(wú)氧的甲苯和無(wú)水無(wú)氧的0. (MmolK3N,攪拌使固體完全溶解；然后在恒壓滴液漏斗中分別加入0. (MmolCH3SO2Cl和50mL無(wú)水無(wú)氧的甲苯；在冰水浴冷卻下，邊攪拌邊將漏斗中的液體滴加到反應(yīng)器中，30-60分鐘內(nèi)滴完；冰水浴下攪拌4小時(shí)，室溫下磁力攪拌12小時(shí)；反應(yīng)混合物經(jīng)過(guò)濾除去生成的固體K3N · HCl ；濾液再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑甲苯，得到白色或微黃色的蠟狀 CH3 (OOl2CH2) n0S02CH3。2)甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽的合成依次將0.005mol甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯和相應(yīng)的0. 006mol咪唑加入到15mL的密閉玻璃管中，在無(wú)溶劑和100°C 條件下，反應(yīng)M小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)柱層析分離得到甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽 1-111。
全文摘要
一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法，其屬于催化化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該方法是通過(guò)芳基鹵代物與芳基硼酸的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)制備聯(lián)芳類(lèi)化合物的方法。它是將芳基鹵代物、芳基硼酸、堿、催化劑和甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽按摩爾比為0.5∶0.75∶1.0∶0.0025～0.005∶0.01～0.02加到1mL水中，于100℃反應(yīng)5～480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)，反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機(jī)相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類(lèi)化合物。該方法的特點(diǎn)是反應(yīng)在綠色溶劑純水中進(jìn)行，無(wú)需加入任何有機(jī)溶劑；解決了純水體系中非水溶性底物反應(yīng)困難的問(wèn)題；反應(yīng)過(guò)程中無(wú)需惰性氣體保護(hù)，操作簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C49/784GK102491862SQ201110405889
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉寧, 劉春 , 金子林 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)