CN116573994B - 一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，包括将三嗪酯和芳基溴化物在催化剂和金属还原剂的作用下，于溶剂中反应，得到目标化合物。本发明无需配体，以中等至良好的产率得到结构多样的二芳基酮，本发明制备方法反应条件温和，具有后处理简单、步骤绿色、污染低、经济效益高等特点。

Description

一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法
技术领域
本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及到一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法。
背景技术
过渡金属催化的两种不同亲电试剂的交叉偶联引起了合成界的广泛关注，因为大多数亲电试剂都是广泛可用易于获得且稳定的。三嗪酯是一种高效的酰基化试剂，已被证明是一种多功能亲电试剂，能够进行广泛的有机转化，如还原、酰胺化、Catellani反应、Sonogashira偶联、Kumada偶联和Suzuki偶联。与之相比反应性更强但对水分敏感的酰氯和酸酐已成功被用于与有机卤化物(或类卤化物)的交叉亲电偶联，以获得各种酮，然而使用易于获得、稳定但反应性较差的三嗪酯作为酰化剂，直接与有机卤化物交叉偶联迄今尚未被开发。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
本发明的其中一个目的是提供一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，反应条件温和，具有后处理简单、步骤绿色、污染低、经济效益高等特点。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，包括，
将式Ⅰ所示的三嗪酯和式Ⅱ所示的芳基溴化物在催化剂和金属还原剂的作用下，于溶剂中反应，得到式Ⅲ所示的化合物；
Ar'-Br(式Ⅱ)；
其中，Ar包括三氟甲基取代苯基、氰基取代苯基、酯基取代苯基、卤素取代苯基、甲基取代苯基、叔丁基取代苯基、甲氧基取代苯基、苯基取代苯基、萘取代基、噻吩取代基、金刚烷取代基中的一种；
Ar'包括三氟甲基取代苯基、三氟甲氧基取代苯基、卤素取代苯基、甲基取代苯基、甲氧基取代苯基、1,2-亚甲二氧基苯取代基、1,4-苯并恶烷取代基、N,N-二甲基取代苯基、萘取代基、二苯并[b,d]呋喃取代基中的一种。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述三嗪酯和所述芳基溴化物的摩尔比为1:2～5。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述三嗪酯包括4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-三氟甲基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-氰基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-甲氧羰基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-氟)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-氯)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(2-甲基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-叔丁基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(2,4,6-三甲基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-甲氧基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(3-甲氧基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-苯基)苯甲酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-1-萘酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-噻吩-2-羧酸酯、4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(3r,5r,7r)-金刚烷-1-羧酸酯中的一种。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述芳基溴化物包括1-溴-4-三氟甲基苯、1-溴-4-三氟甲氧基苯、1-溴-4-氟苯、1-溴-4-甲基苯、1-溴-3-甲基苯、1-溴-3,5-二甲基苯、1-溴-4-叔丁基苯、1-溴-3-甲氧基苯、4-溴-2-甲基苯甲醚、4-溴-1,2-亚甲二氧基苯、6-溴-1,4-苯并恶烷、4-溴-N,N-二甲基苯胺、2-溴萘、2-溴二苯并[b,d]呋喃中的一种。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述催化剂包括三乙酰丙酮铁、三氯化铬、二乙酰丙酮锰、氯化钴、溴化钴、双三苯基膦二氯化钴、双三苯基膦二氯化钯、双三环己基膦二氯化镍、双三苯基膦二氯化镍、氯化镍、溴化镍、碘化镍、乙酰丙酮镍中的一种，所述催化剂与所述三嗪酯的摩尔比为1～2:20。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述添加剂包括氯化锂、溴化锂、碘化亚铜中的一种，所述添加剂与所述三嗪酯的摩尔比为1～5:1。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述添加剂为氯化锂。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述溶剂包括1，4-二氧六环、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述金属还原剂包括镁、铝、锌、铜、铁、锰、镓、铟、锡中的一种，所述金属还原剂与所述三嗪酯的摩尔比为1～3:1。
作为本发明三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法的一种优选方案，其中：所述反应，温度为5～60℃。
综上，本发明最佳反应条件的化学方程式如下所示：
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种三嗪酯与芳基溴化物直接交叉偶联的新方法，该反应使用了便宜易得的芳基卤化物作为偶联底物，不仅可以减少反应步骤，还可以避免使用预先制备且对水及空气较为敏感的有机金属化合物。本发明制备方法反应条件温和，具有后处理简单、步骤绿色、污染低、经济效益高等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1的目标产物4-甲氧基二苯甲酮的氢谱；
图2为本发明实施例1的目标产物4-甲氧基二苯甲酮的碳谱。
图3为本发明实施例2的目标产物2-萘苯基酮的氢谱；
图4为本发明实施例2的目标产物2-萘苯基酮的碳谱。
图5为本发明实施例3的目标产物(4-叔丁基苯基)(4-甲氧基苯基)甲酮的氢谱；
图6为本发明实施例3的目标产物(4-叔丁基苯基)(4-甲氧基苯基)甲酮的碳谱。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例中所采用的原料三嗪酯为实验室参考如下文献制备：
[1]Luca,L.D.；Giacomelli,G.；Tadde,M.J.Org.Chem.2001,66,2534-2537.
[2]Yu,B.；Sun,H.；Xie,Z.；Zhang,G.；Xu,L.-W.；Zhang,W.；Gao,Z.Org.Lett.2015,17,3298-3301.
实施例中所采用的其他原料若无特殊说明，均为商业购买。
实施例1
(1)将配有磁力搅拌子的封管放在烘箱中干燥一小时，拿出后趁热塞上橡胶塞并插上一个氮气球；接着称量镁屑(24.3mg,1mmol,2equiv.)和氯化锂(42.4mg,1mmol,2equiv.)并加到封管中；随后在减压条件下，使用电加热枪加热镁屑与氯化锂的混合物(320℃，3分钟)；
(2)待混合物降至室温，向其中加入1mL超干四氢呋喃，接着将封管抽换氮气三次。随后向封管中分别加入4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-苯甲酸酯(130.6mg,0.5mmol,1equiv.)、无水溴化镍(10.9mg,0.05mmol,10mol％)、对溴苯甲醚(467.6mg,2.5mmol,5equiv.)；混合物在室温下搅拌12小时；
(3)随后使用饱和氯化铵溶液进行淬灭、使用乙酸乙酯进行萃取；萃取液经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥后，通过旋蒸除去萃取液，粗产物通过硅胶柱层析法提纯，柱层析分离条件：固定相为300～400目硅胶粉，流动相为乙酸乙酯/石油醚200：1～4，最终得到74.9mg的目标产物，该化合物结构式为：
对上述目标产物进行表征，如图1和2所示，结果为：白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.86–7.80(m,2H),7.78–7.72(m,2H),7.59–7.52(m,1H),7.50–7.42(m,2H),6.99–6.92(m,2H),3.87(s,3H)ppm.13C NMR(100MHz,CDCl3):δ195.5,163.1,138.2,132.5,131.8,130.0,129.6,128.1,113.5,55.4ppm.HRMS(m/z):calcd for C14H13O[M+H]+213.0910,found:213.0913.IR(KBr,neat):ν3711,2940,2836,1659,1595,1484,1236,1041,762cm-1.
根据表征数据可知，制得的反应产物为4-甲氧基二苯甲酮(纯度＞98％)；对产品产率进行计算，结果为71％。
实施例2
(1)将配有磁力搅拌子的封管放在烘箱中干燥一小时，拿出后趁热塞上橡胶塞并插上一个氮气球；接着称量镁屑(24.3mg,1mmol,2equiv.)和氯化锂(42.4mg,1mmol,2equiv.)并加到封管中；随后在减压条件下，使用电加热枪加热镁屑与氯化锂的混合物(320℃，3分钟)；
(2)待混合物降至室温，向其中加入1mL超干四氢呋喃，接着将封管抽换氮气三次。随后向封管中分别加入4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-苯甲酸酯(130.6mg,0.5mmol,1equiv.)、无水溴化镍(10.9mg,0.05mmol,10mol％)、2-溴萘(517.7mg,2.5mmol,5equiv.)；混合物在室温下搅拌12小时；
(3)随后使用饱和氯化铵溶液进行淬灭、使用乙酸乙酯进行萃取；萃取液经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥后，通过旋蒸除去萃取液，粗产物通过硅胶柱层析法提纯，柱层析分离条件：固定相为300～400目硅胶粉，流动相为乙酸乙酯/石油醚200：1～4，最终得到84.9mg的目标产物，该化合物结构式为：
对上述目标产物进行表征，如图3和4所示，结果为：淡黄色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ8.29(d,J＝1.8Hz,1H),8.01–7.85(m,7H),7.68–7.45(m,4H)ppm.13C NMR(100MHz,CDCl3):δ196.6,137.7,135.1,134.6,132.3,132.1,131.8,130.0,129.3,128.2,128.2,127.7,126.7,125.6ppm.HRMS(m/z):calcd for C17H13O[M+H]+233.0961,found:233.0966.IR(KBr，neat):ν3676,3444,2973,2900,1656,1393,1265,1066,1056,755cm-1.
根据表征数据可知，制得的反应产物为2-萘基苯基酮(纯度＞98％)；对产品产率进行计算，结果为73％。
实施例3
(1)将配有磁力搅拌子的封管放在烘箱中干燥一小时，拿出后趁热塞上橡胶塞并插上一个氮气球；接着称量镁屑(24.3mg,1mmol,2equiv.)和氯化锂(42.4mg,1mmol,2equiv.)并加到封管中；随后在减压条件下，使用电加热枪加热镁屑与氯化锂的混合物(320℃，3分钟)；
(2)待混合物降至室温，向其中加入1mL超干四氢呋喃，接着将封管抽换氮气三次。随后向封管中分别加入4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基-(4-叔丁基)苯甲酸酯(158.7mg,0.5mmol,1equiv.)、无水溴化镍(10.9mg,0.05mmol,10mol％)、对溴苯甲醚(467.6mg,2.5mmol,5equiv.)；混合物在室温下搅拌12小时；
(3)随后使用饱和氯化铵溶液进行淬灭、使用乙酸乙酯进行萃取；萃取液经饱和食盐水洗涤、无水硫酸钠干燥后，通过旋蒸除去萃取液，粗产物通过硅胶柱层析法提纯，柱层析分离条件：固定相为300～400目硅胶粉，流动相为乙酸乙酯/石油醚200：1～4，最终得到86.5mg的目标产物，该化合物结构式为：
对上述目标产物进行表征，如图5和6所示，结果为：白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.88–7.80(m,2H),7.75–7.69(m,2H),7.53–7.45(m,2H),7.00–6.92(m,2H),3.87(s,3H),1.36(s,9H)ppm.13C NMR(100MHz,CDCl3):δ195.2,163.0,155.5,135.4,132.4,130.3,129.7,125.1,113.4,55.4,33.0,31.1ppm.HRMS(m/z):calcd for C18H21O2[M+H]+269.1536,found:269.1535.IR(KBr，neat):ν3678,2962,1641,1631,1601,1506,1255,1173,1031,772cm-1.
根据表征数据可知，制得的反应产物为(4-叔丁基苯基)(4-甲氧基苯基)甲酮(纯度＞98％)；对产品产率进行计算，结果为64％。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(1)中镁粉和步骤(2)中对溴苯甲醚添加量为3当量，步骤(1)中未添加LiCl，步骤(2)中加入2mL超干THF，且步骤(2)中催化剂不同，具体如下表1所示：
表1
从表1中可以看出，相同反应条件下，对不同催化剂，如：三乙酰丙酮铁、三氯化铬、二乙酰丙酮锰、氯化钴、溴化钴、双三苯基膦二氯化钴、双三苯基膦二氯化钯、双三环己基膦二氯化镍、双三苯基膦二氯化镍、氯化镍、溴化镍、碘化镍、乙酰丙酮镍合成4-甲氧基二苯甲酮，仅双三苯基膦二氯化钴、双三苯基膦二氯化镍、溴化镍作为催化剂能够成功合成，以溴化镍效果最优，产率最高为24％。
实施例5
实施例5与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(1)中镁粉和步骤(2)中对溴苯甲醚添加量为3当量，步骤(2)中加入2mL超干THF，步骤(1)中添加剂不同，具体如下表2所示：
表2
添加剂 产率(％)
LiCl 34
LiBr 31
CuI 0
从表2中可以看出，相同反应条件下，对不同添加剂，如：碘化亚铜、氯化锂、溴化锂合成4-甲氧基二苯甲酮，以氯化锂效果最优，产率最高为34％。
实施例6
实施例6与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(2)中加入2mL超干THF，步骤(1)中镁粉和步骤(2)中对溴苯甲醚的当量不同，具体如下表3所示：
表3
对溴苯甲醚(x equiv.) 镁粉(y equiv.) 产率(％)
3 3 34
3 2 46
3 1.5 35
4 2 47
5 2 63
从表3中可以看出，相同反应条件下，对不同的对溴苯甲醚和镁粉的当量，如：对溴苯甲醚(3equiv、4equiv、5equiv)、镁粉(1.5equiv、2equiv、3equiv)合成4-甲氧基二苯甲酮，以对溴苯甲醚(5equiv)、镁粉(2equiv)效果最优，最高产率63％。
实施例7
实施例7与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(2)中超干THF的体积不同，具体如下表4所示：
表4
THF(x mL) 产率(％)
2 63
1 72
0.5 58
从表4中可以看出，相同反应条件下，使用超干THF的体积不同，如：超干THF(2mL、1mL、0.5mL)合成4-甲氧基二苯甲酮，以超干THF(1mL)效果最优，最高产率72％。
实施例8
实施例8与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(2)中溶剂不同，具体如下表5所示：
表5
溶剂 产率(％)
THF 72
THP 0
DME 0
2-MeTHF 0
tBuOMe 0
iPr2O 0
1,4-dioxane 0
DMF 0
从表5中可以看出，相同反应条件下，使用不同溶剂，如：四氢吡喃、二甲醚、2-甲基四氢呋喃、甲基叔丁基醚、二异丙基醚、1，4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺合成4-甲氧基二苯甲酮，反应无法进行；只在四氢呋喃作溶剂时，反应产率较高。
实施例9
实施例9与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(1)中金属还原剂不同，具体如下表6所示：
表6
金属 产率(％)
Mg 72
Al 0
Zn <5
Cu 0
Fe 0
Mn <5
Ga 0
In 0
Sn 0
从表6中可以看出，相同反应条件下，使用不同金属还原剂，如：铝、锌、铜、铁、锰、镓、铟、锡合成4-甲氧基二苯甲酮，反应无法进行；只在镁作金属还原剂时，反应产率较高为72％。
实施例10
实施例10与实施例1基本相同，差别之处在于步骤(2)中，三嗪酯和芳基溴化物不同，具体如下表7所示：
表7
/>
本发明提供了一种镍催化的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联反应，该反应在镁粉为还原剂和氯化锂为添加剂下进行，无需配体，以中等至良好的产率得到结构多样的二芳基酮。本发明制备方法反应条件温和，具有后处理简单、步骤绿色、污染低、经济效益高等特点。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：包括，
将式Ⅰ所示的三嗪酯和式Ⅱ所示的芳基溴化物在催化剂、添加剂和金属还原剂的作用下，于溶剂中反应，得到式Ⅲ所示的化合物；
（式Ⅰ）；
（式Ⅱ）；
（式Ⅲ）；
其中，Ar选自三氟甲基取代苯基、氰基取代苯基、酯基取代苯基、卤素取代苯基、甲基取代苯基、叔丁基取代苯基、甲氧基取代苯基、苯基取代苯基、萘取代基、噻吩取代基、金刚烷取代基中的一种；
Ar'选自三氟甲基取代苯基、三氟甲氧基取代苯基、卤素取代苯基、甲基取代苯基、甲氧基取代苯基、1,2-亚甲二氧基苯取代基、1,4-苯并恶烷取代基、N,N-二甲基取代苯基、萘取代基、二苯并[b,d]呋喃取代基中的一种；
所述催化剂选自双三苯基膦二氯化钴、双三苯基膦二氯化镍、溴化镍中的一种；
所述添加剂选自氯化锂、溴化锂中的一种；
所述溶剂为四氢呋喃；
所述金属还原剂为镁。
2.如权利要求1所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述三嗪酯和所述芳基溴化物的摩尔比为1:2~5。
3.如权利要求1或2所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述催化剂与所述三嗪酯的摩尔比为1~2:20。
4.如权利要求3所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述添加剂与所述三嗪酯的摩尔比为1~5:1。
5.如权利要求4所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述添加剂为氯化锂。
6.如权利要求1所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述金属还原剂与所述三嗪酯的摩尔比为1~3:1。
7.如权利要求1所述的三嗪酯与芳基溴化物的直接交叉偶联方法，其特征在于：所述反应，温度为5~60℃。
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