CN103880573A - 一种合成联苯型化合物的方法 - Google Patents

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王连月
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Abstract

本发明公开了一种联苯的制备方法，以芳香硼酸为反应底物，钯催化剂，加入催化量的碱，在酰胺类溶剂中，室温下反应3-8h，自身发生偶联，反应后处理得到目标产物联苯型化合物。本发明的制备方法反应条件温和，催化剂用量少，原子经济性高，操作简单，底物的适用范围广，具有工业实用性。

Description

一种合成联苯型化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种催化芳香硼酸自身偶联成联苯的方法，具体涉及一种钯催化芳香硼酸制备联苯型化合物的方法。
背景技术
联苯是重要的有机原料，广泛用于医药、农药、染料、液晶材料等领域。可以用来合成增塑剂、防腐剂，还可以用于制造燃料、工程塑料和高能燃料等。
联苯类化合物的合成方法主要是交叉偶联反应。最具有代表性的是Ullmann反应，用卤代芳烃在铜作还原剂的情况下发生还原偶联反应生成联苯类化合物。这类方法需要较高的温度、反应时间也比较长、产物的收率低、成本高。
广泛在有机合成中使用的钯催化的Suzki-Miyaura偶联反应，用芳香卤化物与芳香硼酸或者芳香硼酸酯反应得到联苯类化合物。这类方法通常钯催化剂用量比较大反应一般需要添加一些复杂的配体，即增加了成本，又不容易进行后处理。
另外一种方法是用芳基卤化物与芳基格氏试剂在钯配合物催化下进行偶联反应，得到目标产物。这类方法需要制备芳基格氏试剂，格氏试剂在空气中不稳定，还需要合成能提高反应活性的配体，操作复杂，成本高。
芳基硼酸化合物的制备简单，其在空气中稳定存，因此，相对于Ullmann、Suzki-Miyaura反应，直接用芳香硼酸化合物自身发生偶联反应生成联苯类化合物也是一个很好的方法。这样操作简单，降低了成本，对环境污染小，更具有工业应用价值。目前，文献报道的用芳香硼酸化合物自身偶联合成联苯类化合物比较少：
Mao J.C等在Catalysis Communications2008,9,97-100上公开了一种芳香硼酸自身偶联合成联苯类化合物的方法，该方法是用3mol%的Pd(OAc)2作为催化剂，加入2.5个当量的K2CO3作为添加剂，丙酮/水(v:v=1:1,4mL)作为溶剂，室温空气下反应24h。产物的收率在25-91%。该方法尽管在室温条件下反应，但是催化剂的用量大，反应时间长，还需要加入大量的K2CO3。
Yamamoto Y.等在Eur.J.Org.Chem.2009,1864-1867公开了2-4mol%的CuOAc-Phen催化的芳香硼酸化合物的自身偶联反应，没有加入其他添加剂，2-丙醇作为溶剂，28°C空气下反应2-24h，产物的收率在19-92%。该方法尽管在室温不加入其他添加剂条件下能够顺利进行，但是需要加入配体才能实现Cu的催化活性，而且产物的收率不高。
Mao J.C等在Eur.J.Org.Chem.2009,2262-2266上公开了一种芳香硼酸自身偶联合成联苯类化合物的方法。该方法的反应条件为：1个当量的I2，加入5个当量的K2CO3作为添加剂，PEG-400作为溶剂，空气下，140°C，反应48h，产物的收率为10-97%。该方法尽管无金属催化剂，但是反应条件苛刻，不适宜大规模的生产。
发明内容
本发明提高一种温和条件下芳香硼酸自身偶联合成联苯型化合物的方法。
本发明采用的技术方案是：在空气氛围中，钯催化剂，底物芳香硼酸化合物，以醋酸钠、醋酸钾、醋酸锂、碳酸钠、碳酸钾或者碳酸铯中的一种为碱性添加剂，以N，N-二甲基乙酰胺（DMA)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N，N-二乙基甲酰胺（DEF)、N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种为溶剂，于室温下，反应3-8h，反应产物后处理得到所述的联苯型化合物。
上述技术方案中，所述的钯催化剂优选为PdCl2。
上述技术方案中，所述的碱性添加剂优选为醋酸钠。
上述技术方案中，所述的溶剂优选为N，N-二甲基乙酰胺（DMA）。
上述技术方案中，催化剂PdCl2的用量与底物芳香硼酸化合物摩尔比0.5:100~2:100。
上述技术方案中，醋酸钠的用量与底物芳香硼酸化合物摩尔比为10:100。
上述技术方案中，所述的芳香硼酸化合物，苯环上的取代基有氢、甲基、甲氧基、氯、氟、硝基、乙酰基，取代基的位置在硼酸基的邻位、对位、间位。
由于上述方案运用，本发明与现有的技术相比具有下列优点：
1.本发明所采用的催化体系反应条件温和，不需要加热和加热设备，操作简单：反应在室温，空气条件下进行；反应完后用***和水对反应液进行简单的萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸出***，最后直接用石油醚作为洗脱剂，过快速硅胶柱分离得到目标产物。
2.本发明催化体系催化剂PdCl2的用量可以低至底物量的千分之五，从而降低了反应成本，具有潜在的应有价值。
3.本发明催化体系添加剂碱的用量少，只有底物量的百分之十，最后产生的无机废物少，所以对环境友好。
具体实施方式
下面结合实施例详述本发明，但本发明范围并不限于下述的实施例。
实施例1联苯的合成
将4.425mgPdCl2(0.5mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入609.6mg(5mmol)苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应3h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物联苯354.6mg，白色固体，收率92%。熔点69-71°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.61(m,4H)，7.45(m,4H)，7.36(m,2H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm：141.9,128.9,127.6,127.2.
实施例24,4-二甲基联苯的合成
将4.425mgPdCl2(0.5mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入679.8mg(5mmol)4-甲基苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应3h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物4,4-二甲基联苯409.7mg，白色固体，收率90%。熔点122-124°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.47(d,4H)，7.23(d,4H)，2.39(s,6H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm：139.5,137.5,130.1,127.2,22.3.
实施例33,3-二甲基联苯的合成
将4.425mgPdCl2(0.5mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入679.8mg(5mmol)3-甲基苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应3h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物3,3-二甲基联苯409.7mg，无色液体，收率90%。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.41(s,2H)，7.40(d,2H)，7.32(t,2H)，7.17(d,2H)，2.43(s,6H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm：141.6,138.2,128.6,128.2,128.1,124.2,21.5.
实施例44,4-二甲氧基联苯的合成
将4.425mgPdCl2(0.5mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入760.3mg(5mmol)4-甲氧基苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应4h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物4,4-二甲氧基联苯454.9mg，白色固体，收率85%。熔点173-175°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.47(d,4H)，6.96(d,4H)，3.85(s,6H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm：158.9,133.8,127.6,114.6,55.4.
实施例54,4-二氯联苯的合成
将8.85mgPdCl2(1mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入780.0mg(5mmol)4-氯苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应6h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物4,4-二氯联苯416.2mg，白色固体，收率75%。熔点150-155°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.48(d,4H)，7.41(d,4H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm：138.9,133.8,129.6,128.3.
实施例63,3-二硝基联苯的合成
将17.7mgPdCl2(2mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mLDMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入835.0mg(5mmol)4-氯苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应6h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物3,3-二硝基联苯396.5mg，黄色固体，收率65%。熔点201-203°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：8.50(t,2H)，8.32(dq,2H),7.98(dq,2H),7.77(t,2H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm:148.9,140.8,133.6,130.3,123.3,122.5.
实施例74,4-二甲酰基联苯的合成
将8.85mgPdCl2(1mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mL DMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入750.0mg(5mmol)4-甲酰基苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应8h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物4,4-二甲酰基联苯315.0mg，白色固体，收率60%。熔点148-150°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：10.2(s,2H)，8.01(d,4H),7.82(d,4H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δppm:191.6,145.8,133.6,130.3,123.3.
实施例84,4-二乙酰基联苯的合成
将8.85mg PdCl2(1mol%)，41mg NaOAc(10mol%)，10mL DMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入820.0mg(5mmol)4-乙酰基苯硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应8h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物4,4-二乙酰基联苯446.4mg，白色固体，收率75%。熔点194-196°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：8.08(d,4H)，7.76(d,4H),2.68(s,6H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δppm:197.6,144.8,136.6,128.3,127.3,26.8.
实施例92,2-联二萘的合成
将17.7mg PdCl2(2mol%)，41mgNaOAc(10mol%)，10mL DMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入860.0mg(5mmol)2-萘硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应8h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物2,2-联二萘222.2mg，白色固体，收率35%。熔点180-182°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：8.18(s,2H)，7.96(t,4H),7.88-7.94(m,4H),7.48-7.57(m,4H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm:138.6,133.8,132.6,128.7,128.3,127.7,126.5,1260.125.8.
实施例103,3-联二噻吩的合成
将17.7mg PdCl2(2mol%)，41mg NaOAc(10mol%)，10mL DMA依次加入到50mL的圆底烧瓶中，搅拌2min后，加入640.0mg(5mmol)3-噻吩硼酸，然后该体系在空气中室温条件下反应8h，反应液用3×5mL***/水(2:1)萃取，收集***层，用无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去***，柱层析得到产物3,3-联二噻吩290.5mg，白色固体，收率70%。熔点130-132°C。1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：7.39(d,2H),7.33(m,4H);13CNMR(100MHz,CDCl3)δppm:137.6,126.8,126.6,1205。

Claims (7)

1.一种合成联苯型化合物的方法，其特征在于：在空气氛围中，钯催化剂，底物芳香硼酸化合物，以醋酸钠、醋酸钾、醋酸锂、碳酸钠、碳酸钾或者碳酸铯中的一种为碱性添加剂，以N，N-二甲基乙酰胺（DMA)、N，N-二甲基甲酰胺（DMF)、N，N-二乙基甲酰胺（DEF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）中的一种为溶剂，于室温下，反应3-8h，反应产物后处理得到所述的联苯型化合物。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述的钯催化剂为PdCl2；催化剂PdCl2的用量与底物芳香硼酸化合物摩尔比为0.5:100~2:100。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：碱性添加剂与底物芳香硼酸化合物摩尔比为5:100~10:100。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：反应休系中，芳香硼酸化合物浓度为2-10mol/L。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的碱性添加剂为醋酸钠。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述的溶剂为N，N-二甲基乙酰胺（DMA）。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述的芳香硼酸化合物为苯硼酸或于苯环上带有硼酸基和除硼酸基之外其它取代基的芳香化合物，苯环上的其它取代基为甲基、甲氧基、氯、氟、硝基、乙酰基中的一种，苯环上的其它取代基数量为1个，取代基的位置在硼酸基的邻位、对位或间位。
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