本發(fā)明屬于有機物合成領(lǐng)域，尤其涉及一種異色滿-4-酮類化合物的催化氧化合成方法。
背景技術(shù)：
異色滿-4-酮結(jié)構(gòu)存在于許多具有重要生物學(xué)特性的生物活性天然產(chǎn)物及合成藥物當(dāng)中，且很多異色滿-4-酮衍生物具有一定的藥理作用。
因此，研究和發(fā)展這類化合物的合成方法引起了許多人的關(guān)注，近年來，已經(jīng)開發(fā)了多條異色滿-4-酮類化合物的合成途徑。其中，最簡潔方便的一種方法是以異色滿為原料，一步氧化得到異色滿-4-酮。最初，人們直接使用Cr類氧化劑、Mn類氧化劑或硝酸一步氧化，但明顯化學(xué)計量使用這類氧化劑對環(huán)境不夠友好。然后，發(fā)展了很多過渡金屬催化劑催化的異色滿氧化為異色滿-4-酮的方法，一般以過氧叔丁醇和亞碘酰苯等為終端氧化劑。
毫無疑問，用氧氣作為氧化劑對環(huán)境是很有利的。因此，以氧氣為氧化劑一步氧化異色滿為異色滿-4-酮的工作也受到了關(guān)注。由于氧氣的惰性，反應(yīng)中必須有催化劑的存在反應(yīng)才能進(jìn)行，這類催化劑以過渡金屬為主。在這些過渡金屬中，鐵是價格最便宜、對環(huán)境最友好的。有研究者報道了以Fe(OTf)2為催化劑，氧氣氧化異色滿類化合物為異色滿-4-酮類化合物的方法，但產(chǎn)物收率低，伴生大量的副產(chǎn)物，且反應(yīng)中要用到昂貴的配體（J.Am.Chem.Soc.2014,136,8350）。還有研究者報道了鐵配合物催化的、可見光驅(qū)動的氧氣氧化異色滿，該方法也存在缺陷，因為所用到的配體非常昂貴（Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,427）。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種異色滿-4-酮類化合物的催化氧化合成方法，從而改進(jìn)現(xiàn)有合成方法對于環(huán)境的污染，并且能夠降低成本。
為此本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種異色滿-4-酮類化合物的催化氧化合成方法，其特征在于：所述的方法為：以異色滿類化合物為反應(yīng)底物，以Fe(NO3)3·9H2O為催化劑，以含氟無機鹽為助劑，上述參與反應(yīng)的異色滿類化合物與Fe(NO3)3·9H2O、含氟無機鹽的摩爾比為100：5~30：10~40；以氧氣為氧化劑，反應(yīng)底物在乙腈溶劑中，所述乙腈溶劑的質(zhì)量用量為異色滿類化合物質(zhì)量的6~20倍；在常壓下、溫度60~85℃的條件下反應(yīng)3~24h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)后處理得到目標(biāo)產(chǎn)物異色滿-4-酮類化合物。
進(jìn)一步地，所述反應(yīng)底物異色滿類化合物的結(jié)構(gòu)如式（II）所示，得到的產(chǎn)物異色滿-4-酮類化合物的結(jié)構(gòu)如式（I）所示；
式（I）或式（II）中，R1為H、F、Cl、Br、C1~C4烷基或C1~C2烷氧基；優(yōu)選R1為H、Cl、Br、F、甲基、叔丁基或甲氧基；
式（I）或式（II）中，R2為H、F、Cl、Br、C1~C4烷基；優(yōu)選R2為H或甲基。
進(jìn)一步地，所述含氟無機鹽為NaBF4或KPF6，優(yōu)選為KPF6。
進(jìn)一步地，所述反應(yīng)底物異色滿類化合物與Fe(NO3)3·9H2O、含氟無機鹽的摩爾比優(yōu)選為100：8~15：15~30。
進(jìn)一步地，所述反應(yīng)溫度優(yōu)選為75~80℃。
進(jìn)一步地，所述反應(yīng)時間優(yōu)選為4~10h。
進(jìn)一步地，所述后處理的方法為：反應(yīng)結(jié)束后，過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物異色滿-4-酮類化合物。
本發(fā)明具體推薦所述的異色滿-4-酮類化合物的催化氧化合成方法按照以下步驟進(jìn)行：在乙腈溶劑中，加入異色滿類化合物、Fe(NO3)3·9H2O和含氟無機鹽，在常壓氧氣條件下，在75~85℃下反應(yīng)4~10h得到異色滿-4-酮類化合物；所述反應(yīng)底物異色滿類化合物與Fe(NO3)3·9H2O、無機鹽的物質(zhì)的量比為100：8~15：15~30。在上述反應(yīng)完全后，可以采用常規(guī)過柱分離純化得到異色滿-4-酮類化合物。
本發(fā)明操作簡便安全，其有益效果主要在于：
A）本發(fā)明中使用了清潔的氧氣為氧化劑，大大降低了環(huán)境成本。
B）本發(fā)明中以Fe(NO3)3·9H2O為催化劑，成本低。
具體實施方式
下面通過具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
下述實施例所用的異色滿類化合物的結(jié)構(gòu)式分別如式（1-1）~（1-12）所示：
制得的異色滿-4-酮類化合物的結(jié)構(gòu)式分別如式（2-1）~（2-12）所示：
實施例1：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的異色滿（式（1-1））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物異色滿-4-酮，分離收率為94%。
實施例2：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是KPF6改為NaBF4，異色滿-4-酮的分離收率為87%。
實施例3：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是反應(yīng)溫度改為85℃，異色滿-4-酮的分離收率為94%。
實施例4：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是反應(yīng)溫度改為60℃，反應(yīng)24h，異色滿-4-酮的分離收率為44%。
實施例5：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改為0.08mmol，反應(yīng)8h，異色滿-4-酮的分離收率為83%。
實施例6：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改為0.05mmol，反應(yīng)10h，異色滿-4-酮的分離收率為76%。
實施例7：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是KPF6用量改為0.15mmol，異色滿-4-酮的分離收率為88%。
實施例8：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量0.3mmol，KPF6用量改為0.1mmol，反應(yīng)3h，異色滿-4-酮的分離收率為92%。
實施例9：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改為0.08mmol，KPF6用量改為0.3mmol，反應(yīng)8h，異色滿-4-酮的分離收率為88%。
實施例10：異色滿-4-酮（式（2-1））的制備
反應(yīng)步驟同實施例1，KPF6用量改為0.4mmol，反應(yīng)溫度改為75℃，反應(yīng)10h，異色滿-4-酮的分離收率為95%。
實施例11：7-氯異色滿-4-酮（式（2-2））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-氯異色滿（式（1-2））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-氯異色滿-4-酮，分離收率為93%。
實施例12：5-氯異色滿-4-酮（式（2-3））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的5-氯異色滿（式（1-3））、0.15mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物5-氯異色滿-4-酮，分離收率為93%。
實施例13：4-甲基異色滿-4-酮（式（2-4））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的4-甲基異色滿（式（1-4））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物4-甲基異色滿-4-酮，分離收率為92%。
實施例14：7-氟異色滿-4-酮（式（2-5））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-氟異色滿（式（1-5））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-氟異色滿-4-酮，分離收率為93%。
實施例15：5-氟異色滿-4-酮（式（2-6））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的5-氟異色滿（式（1-6））、0.15mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物5-氟異色滿-4-酮，分離收率為91%。
實施例16：7-甲基異色滿-4-酮（式（2-7））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-甲基異色滿（式（1-7））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-甲基異色滿-4-酮，分離收率為93%。
實施例17：5-甲基異色滿-4-酮（式（2-8））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的5-甲基異色滿（式（1-8））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物5-甲基異色滿-4-酮，分離收率為95%。
實施例18：5-甲基異色滿-4-酮（式（2-9））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的5-溴異色滿（式（1-9））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物5-溴異色滿-4-酮，分離收率為90%。
實施例19：7-甲基異色滿-4-酮（式（2-10））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-溴異色滿（式（1-10））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)5h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-溴異色滿-4-酮，分離收率為91%。
實施例20：7-甲基異色滿-4-酮（式（2-10））的制備
反應(yīng)步驟同實施例19，乙腈用量為1.5mL，7-甲基異色滿-4-酮的分離收率為85%。
實施例21：7-甲基異色滿-4-酮（式（2-10））的制備
反應(yīng)步驟同實施例19，乙腈用量為5mL，7-甲基異色滿-4-酮的分離收率為92%。
實施例22：7-叔丁基異色滿-4-酮（式（2-11））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-叔丁基異色滿（式（1-11））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)10h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-叔丁基異色滿-4-酮，分離收率為88%。
實施例22：7-甲氧基異色滿-4-酮（式（2-12））的制備
往35mL的封管中，加入1mmol的7-甲氧基異色滿（式（1-11））、0.2mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧氣置換管內(nèi)空氣，用橡膠塞密閉瓶口后，插入氧氣球，將反應(yīng)瓶放入預(yù)先升溫的油浴鍋中加熱至80℃，反應(yīng)24h。過濾，濾液減壓蒸除溶劑，再進(jìn)行柱層析分離，以乙酸乙酯/石油醚體積比1：50的混合液為洗脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑即得產(chǎn)物7-甲氧基異色滿-4-酮，分離收率為46%。