CN102603527B - 官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,包括:在钯催化剂和膦配体存在的条件下,在惰性气体保护下,脱羧偶联试剂与亲电底物在有机溶剂中发生脱羧偶联反应,得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物。钯催化剂和膦配体配合使用对上述脱羧偶联试剂与亲电底物具有良好的催化效果,并且反应过程无需加碱,因此本发明提供的方法对与碱敏感的反应物也具有良好的兼容性。此外,由本发明提供的方法制备官能团化的芳基乙酸酯类化合物产率较高,实验证明,目标产物产率达到78%以上。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成领域,特别涉及一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法。
背景技术
芳基乙酸酯是具有(I)结构的化合物,式(I)中R是烷基,在芳基乙酸酯苯环上接入官能化基团,得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物。官能化的芳基乙酸酯类化合物是布洛芬等消炎镇痛药的重要中间体,如2-(4′-异丁基苯基)丙酸乙酯是布洛芬2-(4′-异丁基苯基)丙酸的重要中间体,2-(3′-氟-4′-苯基苯基)丙酸乙酯是氟比洛芬2-(3′-氟-4′-苯基苯基)丙酸的重要中间体。
目前,已报道的官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法主要有如下两种:
第一种方法是苯硼酸与溴乙酸乙酯在四(三苯基磷)合钯与氧化亚铜的催化下,于有机溶剂中,碱性化境下加热反应得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物(Bull.Chem.Soc.Jpn,58,3383-3384),其反应式如下:
第二种方法是溴代芳烃或碘代芳烃与经强碱处理的丙二酸二乙酯在溴化亚铜的催化下于1,4-二氧六环中回流反应得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物(CHEM.COMMUN.,2002,622-623),其反应式如下:
上述两种方法,均必须在碱性条件下反应,因此上述方法对反应物的选择性较高,不适用于含有对碱不稳定基团的化合物作为反应物,适用范围较窄。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,该方法反应条件温和,对碱敏感的反应物具有良好的兼容性。
有鉴于此,本发明提供一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,包括:
在钯催化剂和膦配体存在的条件下,在惰性气体保护下,脱羧偶联试剂与亲电底物在有机溶剂中发生脱羧偶联反应,得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物;所述脱羧偶联试剂为具有式(II)所示结构的化合物,所述亲电底物为具有式(III)至式(X)任意一项所示结构的化合物;
式(II)中R0、R1、R2各自独立为氢原子、C6~C18的芳基、C1~C18的烷基、酯基、酰胺基、氨基、羟基、硝基、氰基、羰基、卤素、双键、三键或杂原子,M+为H+、Li+、Na+、K+、Cs+或NH4 +;
式(III)至式(X)中,Q(m)和Q(n)中Q为取代基,m和n为取代基数目,所述取代基为相同或不同的烷基、醚基、硫代烷基、羰基、酯基、对甲苯磺酰氧基、氰基、缩醛基或缩酮基,m为0~5的整数,n为0~3的整数;X为卤素、三氟甲磺酰氧基或对甲苯磺酰氧基。
优选的,所述钯催化剂为乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)氯化钯、三氟乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯、烯丙基氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)钯中的一种或多种。
优选的,所述膦配体为三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2,4,6-三异丙基联苯、2-双环己基膦-2′,6′-二甲氧基联苯、2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯、2-(二叔丁基膦基)联苯、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2-(N,N-二甲基胺基)联苯、9,9-二甲基-4,5-二(二苯基膦基)氧杂蒽、9,9-二甲基-4,5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽、(±)-2,2′-双-(二苯膦基)-1,1′-联萘、(±)-2,2′-双-(二对甲苯基膦基)-1,1′-联萘或1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁中的一种或多种。
优选的,所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5~6。
优选的,所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶2~4。
优选的,所述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为0.25~3∶1。
优选的,所述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为1.2~2∶1。
优选的,所述钯催化剂与亲电底物的摩尔比为0.01~10∶100。
优选的,所述反应温度为120℃~140℃。
优选的,所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、三乙二醇二甲醚或二丙二醇二***。
本发明提供一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,该方法是钯催化剂和膦配体为催化剂,在惰性气体保护下,使脱羧偶联试剂与亲电底物在有机溶剂中发生脱羧偶联反应。钯催化剂和膦配体配合使用对上述脱羧偶联试剂与亲电底物具有良好的催化效果,并且反应过程无需加碱,因此本发明提供的方法对与碱敏感的反应物也具有良好的兼容性。此外,由本发明提供的方法制备官能团化的芳基乙酸酯类化合物产率较高,实验证明,目标产物产率达到78%以上。
附图说明
图1为实施例1产物的核磁共振氢谱图;
图2为实施例1产物的核磁共振碳谱图;
图3为实施例2产物的核磁共振氢谱图;
图4为实施例2产物的核磁共振碳谱图;
图5为实施例3产物的核磁共振氢谱图;
图6为实施例3产物的核磁共振碳谱图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,其是在钯催化剂和膦配体的催化存在的条件下,脱羧偶联试剂与亲电底物在有机溶剂中发生脱羧偶联反应,得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物;所述脱羧偶联试剂具有式(II)所示结构的化合物,所述亲电底物具式(III)至式(X)任意一项所示结构的化合物。
式(II)中R0、R1、R2各自独立为氢原子、C6~C18的芳基、C1~C18的烷基、酯基、酰胺基、氨基、羟基、硝基、氰基、羰基、卤素、双键、三键或杂原子,M+为H+、Li+、Na+、K+、Cs+或NH4 +;
式(III)至式(X)中,Q(m)和Q(n)中Q为取代基,m和n为取代基数目,所述取代基为相同或不同的烷基、醚基、硫代烷基、羰基、酯基、对甲苯磺酰氧基、氰基、缩醛基或缩酮基,m为0~5的整数,n为0~3的整数;X为卤素、三氟甲磺酰氧基或对甲苯磺酰氧基。
本发明人发现,以钯催化剂和膦配体为催化剂,对具有式(II)结构的脱羧偶联试剂和具有式(III)至式(X)任意一项所示结构的亲电底物的反应具有良好的催化效果,并且由于反应过程无需加碱,因此本发明提供的方法对与碱敏感的亲电底物具有良好的兼容性,如该方法可适用于含有羧基的脱羧偶联试剂和含有酯基的亲电底物。
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(III)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(IV)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(V)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(VI)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(VII)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(VIII)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(IX)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
对于以具有式(II)所示结构化合物作为脱羧偶联试剂,以式(X)结构的化合物为亲电底物发生的脱羧偶联反应,其反应式如下:
上述反应中使用的钯催化剂优选为自乙酸钯(Pd(OAc)2)、氯化钯(PdCl2)、二(乙腈)氯化钯(Pd(MeCN)2Cl2)、三氟乙酸钯(Pd(OTFA)2)、二(乙酰丙酮)钯(Pd(acac)2)、烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)、三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)和二(二亚苄基丙酮)钯(Pd(dba)2)中的至少一种;更优选为三(二亚苄基丙酮)二钯和烯丙基氯化钯。
与把催化剂搭配使用的膦配体优选为三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos)、2-双环己基膦-2′,6′-二甲氧基联苯(S-Phos)、2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯(Ru-Phos)、2-(二叔丁基膦基)联苯(JohnPhos)、2-(二环己基膦基)联苯(Cy-JohnPhos)、2-二环己基膦-2-(N,N-二甲基胺基)联苯(DavePhos)、9,9-二甲基-4,5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)、9,9-二甲基-4,5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽(tBu-XantPhos)、(±)-2,2′-双-(二苯膦基)-1,1′-联萘(BINAP)、(±)-2,2′-双-(二对甲苯基膦基)-1,1′-联萘(Tol-BINAP)和1,1′-双(二苯基膦基)二茂铁(DPPF)中的至少一种。更优选为2-双环己基膦-2′,6′-二甲氧基联苯(S-Phos)、2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯(Ru-Phos)、2-二环己基膦-2,4,6-三异丙基联苯(X-Phos)中的至少一种。
反应过程中优选控制上述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为0.25~3∶1。由于亲电底物结构一般较为复杂,价格相对较高,其部分亲电底物反应位点旁有阻碍反应的基团,因此本发明更优选在反应中增加脱羧偶联试剂的量保证亲电底物反应完全。由此,本发明更优选控制上述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为1.2~2∶1,最优选为1.3~1.6∶1。
催化剂中钯催化剂和膦配体的摩尔比优选为1∶0.5~6,更优选为1∶2~4。所述钯催化剂与亲电底物的摩尔比为0.01~10∶100,更优选为0.5~2∶100。如果钯催化剂和膦配体过少,反应速度变慢,需要延长时间确保反应进行完全。
本发明提供的制备方法中,优选将上述反应物置于如下有机溶剂中进行反应:苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、三乙二醇二甲醚或二丙二醇二***。惰性气体可以为本领域技术人员熟知的气体,如氩气或氮气气氛。反应温度优选为120℃~140℃,反应时间10~30小时后结束反应,然后按照如下方式对产物进行提纯:
将反应完毕的反应体系混合物进行过滤后,使用快速硅胶柱层析法对滤液进行层析,先用石油醚洗脱掉反应溶剂,再用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂洗脱剂,所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例优选为1∶1~100∶1,蒸熘除去洗脱剂,真空干燥后得到目标产物。
如果是大量制备芳基乙酸酯类化合物,也可不用硅胶柱层析法,而采用常规的减压蒸馏法,直接得到目标产物。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法进行描述。本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1制备苯乙酸乙酯
1、在真空反应器内加入0.75mmol的丙二酸单乙酯酸钾盐,0.01mmol的烯丙基氯化钯和0.03mmol的2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯,抽真空,通高纯氩气,置换三次,在氩气流的保护下加入0.5mmol的氯苯以和有机溶剂三甲苯,有机溶剂的加入量按每毫摩尔亲电底物加入2毫升溶剂计,将反应器内混合物加热至120℃,加热搅拌10小时后结束反应。此步的反应式如下:
2、将反应完毕的反应体系混合物用快速硅胶柱层析法提纯,先使用50mL石油醚洗脱溶剂三甲苯,再用石油醚和乙酸乙酯体积比例为50∶1的淋洗剂洗脱,得到产物苯乙酸乙酯,该产物的产率为83%。
参见图1所示为该产物的核磁共振氢谱图,参见图2所示为该产物核磁共振碳谱图。
实施例2制备2-(2-噻吩基)乙酸乙酯
1、在真空反应器内加入0.75mmol的丙二酸单乙酯酸钾盐,0.01mmol的烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)和0.03mmol的2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯,抽真空,通高纯氩气,置换三次,在氩气流的保护下加入0.5mmol的亲2-氯噻吩以和有机溶剂三甲苯,有机溶剂的加入量按每毫摩尔亲电底物加入2毫升溶剂计,将反应器内混合物加热至140℃,,加热搅拌20小时后结束反应。此步的反应式如下:
2、将反应完毕的反应体系混合物用快速硅胶柱层析法提纯,先使用50mL石油醚洗脱溶剂三甲苯,再用石油醚和乙酸乙酯体积比例为50∶1的淋洗剂洗脱,得到产物2-(2-噻吩基)乙酸乙酯,该产物的产率为78%。
参见图3所示为该产物的核磁共振氢谱图,参见图4所示为该产物核磁共振碳谱图。
实施例3制备2-(3-吡啶基)乙酸正丁酯
1、在真空反应器内加入0.75mmol的丙二酸单正丁酯酸钾盐,0.01mmol的烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)和0.03mmol的2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯,抽真空,通高纯氩气,置换三次,在氩气流的保护下加入0.5mmol的3-氯吡啶以和有机溶剂三甲苯有机溶剂的加入量按每毫摩尔亲电底物加入2毫升溶剂计,将反应器内混合物加热至140℃,,加热搅拌10小时后,结束反应。此步的反应式如下:
2、将反应完毕的反应体系混合物用快速硅胶柱层析法提纯,先使用50mL石油醚洗脱溶剂三甲苯,再用石油醚和乙酸乙酯体积比例为50∶1的淋洗剂洗脱,得到产物2-(3-吡啶基)乙酸正丁酯,该产物的产率为93%。
参见图5所示为该产物的核磁共振氢谱图,参见图6所示为该产物核磁共振碳谱图。
实施例5
1、在真空反应器内加入0.75mmol的丙二酸单乙酯酸钾盐,0.01mmol的烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)和0.03mmol的的2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯,抽真空,通高纯氩气,置换三次,在氩气流的保护下加入0.5mmol的1-氯萘以和有机溶剂三甲苯,有机溶剂的加入量按每毫摩尔亲电底物加入2毫升溶剂计,将反应器内混合物加热至120℃,加热搅拌10小时后结束反应。此步的反应式如下:
2、将反应完毕的反应体系混合物用快速硅胶柱层析法提纯,先使用50mL石油醚洗脱溶剂三甲苯,再用石油醚和乙酸乙酯体积比例为50∶1的淋洗剂洗脱,得到产物1-萘乙酸乙酯。该产物的产率为78%。
实施例6
1、在真空反应器内加入0.75mmol的丙二酸单乙酯酸钾盐,0.01mmol的烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)和0.03mmol的2-双环己基膦-2′,6′-二异丙氧基联苯,抽真空,通高纯氩气,置换三次,在氩气流的保护下加入0.5mmol的6-氯喹啉以和有机溶剂三甲苯,有机溶剂的加入量按每毫摩尔亲电底物加入2毫升溶剂计,将反应器内混合物加热至140℃,加热搅拌20小时后结束反应。此步的反应式如下:
2、将反应完毕的反应体系混合物用快速硅胶柱层析法提纯,先使用50mL石油醚洗脱剂三甲苯,再用石油醚和乙酸乙酯体积比例为3∶1的淋洗剂洗脱,得到产物6-喹啉乙酸乙酯。该产物的产率为84%。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种官能团化的芳基乙酸酯类化合物的制备方法,包括:
在钯催化剂和膦配体存在的条件下,在惰性气体保护下,脱羧偶联试剂与亲电底物在有机溶剂中发生脱羧偶联反应,得到官能团化的芳基乙酸酯类化合物;所述脱羧偶联试剂为具有式(Ⅱ)所示结构的化合物,所述亲电底物为具有式(Ⅲ)至式(Ⅹ)任意一项所示结构的化合物;
式(Ⅱ)中R0、R1、R2各自独立为氢原子、C6~C18的芳基、C1~C18的烷基、酯基、酰胺基、氨基、羟基、硝基、氰基、羰基或卤素,M+为H+、Li+、Na+、K+、Cs+或NH4 +;
式(Ⅲ)至式(Ⅹ)中,Q(m)和Q(n)中Q为取代基,m和n为取代基数目,所述取代基为相同或不同的烷基、醚基、硫代烷基、羰基、酯基、对甲苯磺酰氧基、氰基、缩醛基或缩酮基,m为0~5的整数,n为0~3的整数;X为卤素、三氟甲磺酰氧基或对甲苯磺酰氧基;
所述钯催化剂为烯丙基氯化钯;
所述膦配体为2-双环己基膦-2',6'-二异丙氧基联苯。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1:0.5~6。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1:2~4。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为0.25~3:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述脱羧偶联试剂与亲电底物的摩尔比为1.2~2:1。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钯催化剂与亲电底物的摩尔比为0.01~10:100。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应温度为120℃~140℃。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的制备方法,其特征在于,所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲苯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二***、三乙二醇二甲醚或二丙二醇二***。
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