CN1827577A - 2－环己烯酮类化合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供2－环己烯酮类化合物，具有如右结构通式，其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8可相同，也可不同，其种类为烃基、羰基、磷酰基、氰基等官能团。其制备方法是将1，6－庚二炔类化合物与水在过渡金属金络合物的催化下进行水合环化反应而制备2－环己烯酮类化合物。本发明的合成反应的精制过程，可利用溶剂提取、重结晶、蒸馏以及柱层析等通常的分离精制法完成。本发明方法可以在使用特定的金属络合物以及各类质子酸催化作用下、在各种1、6－双炔化合物的水合及分子内的环化反应中进行，得到各类2－环己烯酮类化合物。用本发明方法制备2－环己烯酮类化合物操作简便可靠，可工业化实施。
Description
技术领域
本发明属于新化合物及其制造方法，主要涉及2-环己烯酮类化合物及其制备方法。
背景技术
环己烯酮类化合物是一类重要的化工原料，被广泛用于医药、农药、胶片感光材料及其他重要化工品或药品的合成上。目前有多种2-环己烯酮类化合物的合成法被报道，主要集中在从环己烯出发经氧化反应(参见参考文献1、2)、1，3-环己二酮类化合物出发经氧化脱氢反应(参见参考文献3)、双酮的分子内aldol反应(参见参考文献4、6、7)、酮类化合物与3，5，5-三取代2-环己烯酮类化合物之间通过Micheal加成环化反应(参见参考文献5、7)、从醛类化合物出发经Wittig反应生成不饱和醛或酮，再与具有α-活性氢原子的基质在碱性条件下环合(参见参考文献8)等。然而由于其功能性衍生物在结构上的特异性使其合成受到很大限制，例如2-环己烯酮类的4-取代衍生物的合成需要在合环前预先导入取代基，至少要经过4～5步化学反应才能完成，并且如出发原料分子中具有羰基、氰基或其他官能团时此类化合物在碱性条件下的合成将受到制约。
发明内容
本发明的一个目的是提供2-环己烯酮类化合物，具有以下结构通式：
其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8可相同，亦可不同，其种类可以是烃基、羰基、磷酰基、氰基等官能团。
本发明的另一个目的是提供2-环己烯酮类化合物的制备方法，通过以下步骤实现：将1、6-庚二炔类化合物与水在过渡金属金络合物的催化下进行水合环化反应而制备2-环己烯酮类化合物，对于本合成反应的精制过程，可利用溶剂提取、重结晶、蒸馏以及柱层析等通常的分离精制法完成。
具体制备方法为：
在反应器中投入精确称量好的金催化剂、1、6-二炔类化合物、水、溶剂，最后加入酸催化剂，混合物加热回流后挥去溶剂，将残渣溶于乙酸乙酯，用饱和碳酸氢钠液洗涤二次，有机层用硫酸镁干燥后挥去溶剂，粗产物上柱精制后即得纯品。
反应式为：
其中(1)所使用的二炔类化合物(R1或R2为不参与本反应的取代基)可利用市售品或利用常规有机合成反应简单廉价地制得，其4位上可导入两个取代基R3、R4，它们可以相同、也可以不同；R3、R4分别为烃基、烷氧基、酰胺基、羰基、酯基、磷酰基、氰基等；
(2)方法中所使用的1、6-庚二炔类化合物与水的摩尔比例范围在1∶1～1∶100以内，以1∶10时为佳；
(3)反应中催化剂的用量范围为0.1～20mol％，以0.1～5mol％为最好，MXn·L中M为金阳离子，X为从卤素阴离子、硝基阴离子、烃基阴离子、三氟甲磺酰基阴离子当中选定的阴离子，n为金属M的价数，L为与金属阳离子配位的配位子；
(4)关于反应温度，过低温度使本反应不能以有利的反应速度进行、过高的温度会引发副反应同时也会带来经济性的问题，一般情况下本发明的反应温度选择在0～100℃之间，优选50～100℃；
(5)反应中酸催化剂(HY)可在从杂钨磷酸、杂钨硅酸、杂钼磷酸、硫酸、苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸等当中选择，其中以三氟甲磺酸效果最好；
(6)本发明的化学反应在有机溶剂中进行，但也可以不使用有机溶剂。有机溶剂选用取代苯类(如甲苯、氯苯等)、醇类化合物被列举，其中醇系化合物效果最好，具体被例示的有甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等。
本发明的方法设计合理，可以在使用特定的金属络合物以及各类质子酸催化作用下、各种1、6-双炔化合物的水合及分子内的环化反应可容易的进行，并以良好的收率得到各类2-环己烯酮类化合物。用本发明方法制备2-环己烯酮类化合物，操作简便、可靠，可工业化实施。
具体实施方式
本发明通过实施例作进一步的说明。
实施例1：3-甲基-5，5-二甲基酯基-2-环己烯酮的制备
将2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯(104.1mg，0.5mmol)，甲基金络合物(MeAuPPh3，5mg，0.01mmol)，三氟甲磺酸(100μL，0.5mmol)，水(100μL，5.0mmol)以及正辛烷(50μL，GC分析的内部标准物质)在甲醇(2.0mL)中混合，将此混合液在50℃以下加热1小时进行反应，反应结束后根据气相色谱分析，目标化合物以94％的得率被确认。然后，反应混和物经柱层析(硅胶柱；展开剂：石油醚∶乙酸乙酯＝5∶1；Rf＝0.3)分离精制，得到目标化合物95mg(收率84％)，并进行沸点、NMR，IR，质量分析和元素分析，其结果如下：Bp：120℃(5mm Hg)；1H NMR(499.10MHz，CDCl3)：δ2.01(s，3H)，2.87(s，2H)，2.90(s，2H)，3.75(s，6H)，5.88(br，1H)；13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ24.32，36.27，41.70，53.26，55.45，126.17，158.69，170.19，194.55；IR(neat)2957.3，1735.6，1675.8，1436.7，1380.8，1300.8，1249.7，1075.1，1054.9；GC-MS：M+ 226.Anal.Calcd for C13H18O5：C，58.40；H，6.24.Found：C，58.43；H，6.25.
实施例2：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参照实施例1，只是以杂磷钨酸代替三氟甲磺酸，得到目标化合物55mg(收率48％)。
实施例3：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以杂磷钼酸代替三氟甲磺酸，得到目标化合物42mg(收率37％)。
实施例4：3-甲基-5，5-二-甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以杂硅钨酸代替三氟甲磺酸，得到目标化合物33mg(收率29％)。
实施例5：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以硫酸代替三氟甲磺酸，得到月标化合物44mg(收率39％)。
实施例6：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以甲磺酸代替三氟甲磺酸，得到目标化合物98mg(收率86％)。
实施例7：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以苯磺酸代替三氟甲磺酸，得到目标化合物100mg(收率88％)。
实施例8：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是三氟甲磺酸投入量为200μL(1.0mmol)，得到目标化合物35mg(收率31％)。
实施例9：3-甲基-5，5-二-甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是三氟甲磺酸投入量为50μL(0.25mmol)，得到目标化合物66mg(收率58％)。
实施例10：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以甲苯代替甲醇为溶剂，得到目标化合物70mg(收率61％)。
实施例11：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以氯苯代替甲醇为溶剂，得到目标化合物22mg(收率19％)。
实施例12：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以乙醇代替甲醇为溶剂，得到目标化合物89mg(收率78％)。
实施例13：3-甲基-5，5-二异丙基酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以异丙醇代替甲醇为溶剂，得到目标化合物118mg(收率84％)。
实施例14：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以正丁醇代替甲醇为溶剂，得到目标化合物46mg(收率40％)
实施例15：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是加入水300μL，得到目标化合物28mg(收率25％)。
实施例16：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是加入水50μL，得到目标化合物25mg(收率22％)。
实施例17：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以硝基金络合物(O2NAuPPh3，5.0mg)代替甲基金络合物，得到目标化合物99mg(收率87％)。.
实施例18：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以氯化金络合物(ClAuPPh3，4.5mg)代替甲基金络合物，得到目标化合物59mg(收率52％)。
实施例19：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以三氯化金(Cl3Au，10.0mg)代替甲基金络合物，得到目标化合物37mg(收率32％)。
实施例20：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以三氟磺酸化金络合物(CF3SO3AuPPh3，5.0mg)代替甲基金络合物，得到目标化合物105mg(收率92％)。
实施例21：3-甲基-5，5-二乙酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，以2，2-二炔丙基丙二酸二乙酯代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得目标化合物115mg(收率91％)；沸点、NMR、IR、质量分析和元素分析结果如下：Bp：130℃/4mmHg；1H NMR(500MHz，CDCl3)：δ1.24(t，J＝7.0Hz，6H)，2.01(d，J＝1.2Hz，3H)，2.86(s，2H)，2.89(s，2H)，4.20(q，J＝7.0Hz，4H)，5.88(q，J＝1.2Hz，1H)；13C NMR(125.4MHz，CDCl3)：δ13.95，24.34，36.19，41.74，55.50，62.15，126.17，158.70，169.76，194.79；IR(neat)2983.8，1733.2，1678.3，1300.8，1244.3，1188.4，1073.2，1053.4，855.8；GCMS：M+254.C13H18O5：C，61.40；H，7.14.Found：C，61.32；H，7.30。
实施例22：3-甲基-5，5-二异丙醇酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，以2，2-二炔丙基丙二酸二异丙醇酯代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得目标化合物123mg(收率87.4％)。熔点、NMR、IR、质量分析和元素分析结果如下：mp：50.4-52.4℃；1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ5.87(s，1H)，5.03(m，2H)，2.85(m，4H)，1.99(s，3H)，1.22(m，12H)；13CNMR(100Hz，CDCl3)：δ194.7，169.0，158.5，125.9，77.2，76.9，76.6，69.5，55.3，41.5，35.9，24.1，21.3，21.2.IR(CHCl3，cm-1)：2982，2937，1730，1678，1636，1377，1297，1245，1193，1147，1105，1072，1047；GCMS：M+ 263；Anal.Calcd forC15H20O4：C 68.16，H 7.63.Found：C 68.20，H 7.43。
实施例23：3-甲基-5，5-二甲氧基甲基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以4，4-二甲氧基甲基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到目标化合物73mg(收率74％).沸点、NMR，IR，质量分析和元素分析结果如下：1H NMR(400Hz，CDCl3)：δ1.94(s，3H)，2.32(s，2H)，2.34(s，2H)，3.23(s，4H)，3.30(s，6H)，5.86(s，1H)；13C NMR(100Hz，CDCl3)：δ198.9，159.8，125.4，77.2，76.9，76.6，75.4，59.2，53.3，41.6，41.3，34.8，24.3；IR(CHCl3，cm-1)：2925，1669，1438，1379，1248，1105；GC-MS：M+ 179；Anal.Calcd for C11H16O2：C 73.3，H 8.95；Found：C 73.41，H 8.85。
实施例24：3-甲基-5，5-二苄氧基甲基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以4，4-二苄氧基甲基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到目标化合物(收率91％)。沸点、NMR，IR，质量分析和元素分析结果如下：1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ1.87(s，3H)，2.35(s，2H)，2.41(s，2H)，3.35(s，4H)，4.44(m，4H)，5.82(s，1H)，7.21-7.32(m，10H)；13C NMR(100Hz，CDCl3)：δ198.6，159.7，138.0，128.1，127.3，127.1，125.3，77.3，76.9，76.6，73.0，72.6，41.7，41.4，34.8，24.2.IR(CHCl3，cm-1)：3030，2858，1666，1496，1453，1363，1249，1206，1093，1027，905；.GCMS：M+ 179.Anal.Calcd forC11H16O2：C 73.3，H 8.95.Found：C 73.41，H 8.85。
实施例25：4-二苯基磷酰基-4-乙酯基-1，6-庚二炔的制备
在0℃下向氢化钠(288mg，12mmol)的四氢呋喃(20mL)悬浊液中，慢慢加入2-二苯基磷酰基乙酸乙酯(1.153g，4mmol)的四氢呋喃(40mL)溶液，滴加完毕，搅拌1h。溴丙炔(0.78mL，8.8mmol)的四氢呋喃(5mL)溶液慢慢的滴加到上述混合物中，常温搅拌过夜。加饱和氯化铵溶液处理，***(50mL×3)萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，浓缩后得目标化合物，mp：135℃。
实施26：3-甲基4-二苯基磷酰基-4-乙酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以4，4-二苄氧基甲基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到目标化合物174mg(收率91％)。熔点、NMR，IR，质量分析和元素分析结果如下：mp：124-125.5℃；1H NMR(400Hz，CDCl3)：δ0.90(m，3H)，1.94(s，3H)，2.99(m，4H)，3.88(m，2H)，5.85(s，1H)，7.52(m，6H)，7.88(dd，2H，J＝1.2Hz)，8.05(dd，2H，J＝1.2Hz)；13C NMR(100Hz，CDCl3)：δ194.3，170.8，159.2，132.2，132.1，131.9，131.8，131.6，131.5，129.0，128.9，128.3，128.2，128.0，127.9，125.6，61.7，59.9，53.3，52.7，39.1，33.9，24.1，20.6，13.8，13.0；IR(CHCl3，cm-1)：2982，1717，1672，1632，1438，1377，1290，1252，1191，1113，1065，1013。
实施例27：4，4-二炔丙基丙二酸的制备
向氢氧化钾(1g，18mmol)的甲醇(20mL)溶液中加入水(6mL)、4，4-二炔丙基丙二酸二乙酯(1g，4.8mmol)，回流过夜。所得悬浊液用6N盐酸调至pH 2-3，分出有机层，无水硫酸钠干燥，浓缩后得目标化合物85mg(收率94％)。mp：91℃。
实施例28：3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以2，2-二炔丙基丙二酸代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到3-甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮46mg(收率40％)。
实施例29：4-腈基-4-苯基-1，6-庚二炔的制备
在0℃，向氢化钠(1.23g，25.6mmol)的四氢呋喃(20mL)悬浊液中，慢慢加入苯乙腈(1g，8.5mmol)的四氢呋喃(20mL)溶液，滴加完毕，搅拌1h.溴丙炔(1.9mL，21.4mmol)的四氢呋喃(5mL)溶液慢慢的滴加到上述混合物中，常温搅拌过夜。饱和的氯化铵溶液处理，***(50mL×3)萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，浓缩后得目标化合物。mp：94-95℃；1H NMR(400Hz，CDCl3)：δ7.53-7.51(m，2H)，7.45-7.36(m，3H)，3.06(dd，J＝2.4Hz，2H)，2.98(dd，J＝2.4Hz，2H)，2.17(t，J＝2.4Hz，2H)。
实施例30：3-甲基-5-腈基-5-苯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以4-腈基-4-苯基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到5-腈基-5-苯基-3-甲基-2-环己烯酮13mg(收率12％)：1H NMR(400Hz，CDCl3)：δ7.49-7.39(m，5H)，6.12(s，1H)，3.01-2.90(m，4H)，2.07(s，3H).IR(CHCl3，cm-1)：3022.1，2402.4，1678.0，1525.9，1429.4，1382.9。
实施例31：3-甲基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到3-甲基-2-环己烯酮47mg，收率85％。
实施例32 4-乙酯基-1，6-庚二炔的制备
2，2-二炔丙基丙二酸二乙酯(20.0g，84.7mmol)，H2O(1.41mL，84.7mmol)和氯化锂(7.04g，169mmol)的DMSO溶液在氮气保护下加热回流，澄清的溶液逐渐变成褐色，5小时以后，溶液冷却，加入400mL水，水相用200mL×2正己烷萃取，合并的正己烷层用无水硫酸镁干燥，蒸馏得到目标化合物67mg(收率82％)。1H NMR(400Hz，CDCl3)δ4.23-4.17(q，J7.2Hz，3H)，2.78-2.73(m，1H)，2.69-2.57(m，4H)，2.02-2.01(t，J2.8Hz，2H)。
实施例33：3-甲基-5-乙酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以2-炔丙基-4-戊炔-1-甲酸乙酯代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到5-乙酯基-3-甲基-2-环己烯酮82mg(收率90％)。1HNMR(400Hz，CDCl3)：δ5.91(s，1H)，3.72(s，3H)，3.10-3.04(m，1H)，2.67-2.51(m，4H)，2.00(s，3H)。
实施例34：3-甲基-5-苯基-5-甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以4-甲酯基-4-苯基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到5-苯基-5-甲酯基-3-甲基-2-环己烯酮93mg(收率76％)。mp：83-84℃；1H NMR(400Hz，CDCl3)：δ7.37-7.29(m，5H)，5.93(d，1H)，3.63(s，3H)，3.25(dq，2H)，2.76(dq，2H)，2.05(s，3H)；13CNMR(100Hz，CDCl3)：δ196.6，174.0，160.4，140.0，128.8，127.7，126.5，125.5，52.8，51.8，45.1，40.1，24.5；IR(KBr，cm-1)：2977，1725.4，1665.9，1286.8，1072.3，920.7。
实施例35：3-甲基-5-苯基-5-乙酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以2-炔丙基-4-戊炔酸乙酯代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到5-乙酯基-3-甲基-2-环己烯酮82mg(收率90％)。mp：83-84℃。
实施例36：3，4，6-三甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮的制备
操作参见实施例1，只是以3，5-二甲基-4，4-二甲酯基-1，6-庚二炔代替2，2-二炔丙基丙二酸二甲酯，得到目标化合物3，4，6-三甲基-5，5-二甲酯基-2-环己烯酮92mg(收率65％)。mp：128-129℃。
无需进一步详细阐述，相信采用前面所公开的内容，本领域技术人员可最大限度地应用本发明。因此，前面的优选具体实施方案应理解为仅是举例说明，而非以任何方式限制本发明的范围。
本发明涉及的参考文献：
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Claims (9)
1.一种2-环己烯酮类化合物，具有以下结构通式：
其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8可相同，亦可不同，其种类为烃基、羰基、磷酰基、氰基中任一种官能团。
2.根据权利要求1所述的2-环己烯酮类化合物，其特征是：R3、R4选用烃基、羰基、磷酰基、氰基、烷氧基、酰胺基、酯基中任一种。
3.根据权利要求1所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：将1、6-庚二炔类化合物与水在过渡金属金络合物的催化下进行水合环化反应而制备2-环己烯酮类化合物，其中合成反应的精制过程，是利用溶剂提取、重结晶、蒸馏及柱层析通常的分离精制法完成。
4.根据权利要求3所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：在反应器中投入称量好的金催化剂、1、6-庚二炔类化合物、水、溶剂，最后加入酸催化剂，混合物加热回流后挥去溶剂，将残渣溶于乙酸乙酯，用饱和碳酸氢钠液洗涤二次，有机层用硫酸镁干燥后挥去溶剂，粗产物上柱精制后即得纯品，
反应式为：
其中(1)R1或R2为不参与本反应的取代基，所使用的二炔类化合物是利用市售品或利用常规有机合成反应简单制得，其4位上可导入两个取代基R3、R4，它们可以相同、也可以不同；
(2)所使用的二炔类化合物与水的摩尔比例范围为1∶1-1∶100；
(3)反应中催化剂的用量范围为0.1～20mol％，MXn·L中M为金阳离子，X为从卤素阴离子、硝基阴离子、烃基阴离子、三氟甲磺酰基阴离子当中选定的阴离子，n为金属M的价数，L为与金属阳离子配位的配位子；
(4)反应温度选择0～100℃；
(5)反应中酸催化剂选用杂钨磷酸、杂钨硅酸、杂钼磷酸、硫酸、苯磺酸、甲磺酸、三氟甲磺酸中任一种；
(6)反应在有机溶剂中进行。
5.根据权利要求4所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：反应在有机溶剂中进行，有机溶剂选用取代苯类或醇类化合物，取代苯类选用甲苯或氯苯，醇类化合物选用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇中任一种。
6.根据权利要求4所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：所使用的1、6-庚二炔类化合物与水的摩尔比例范围为1∶10。
7.根据权利要求4所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：反应中催化剂的用量为0.1～5mol％。
8.根据权利要求4所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：反应温度选择50～100℃。
9.根据权利要求4所述的2-环己烯酮类化合物的制备方法，其特征是：反应中酸催化剂选用三氟甲磺酸。
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