CN101058551A - 从1,4－二卤－1,3－丁二烯和氰化亚铜合成2,4－己二烯二腈的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种合成具有多种取代基的2，4－己二烯二腈衍生物的通用方法：首先将1，4－二卤－1，3－丁二烯衍生物和氰化亚铜混合，加入N，N－二甲基甲酰胺溶剂回流，反应产物经浓缩、纯化即可得到2，4－己二烯二腈衍生物。本发明的合成方法采用了连续的有机卤试剂对氰化亚铜的氧化加成/还原消除反应，科学合理，原料易得，适用范围广，分离产率高，实验设备及操作简单易行，便于工业化。
Description
技术领域
本发明涉及具有多种取代基的2，4-己二烯二腈衍生物的通用合成方法，属于有机合成中间体以及新功能材料合成领域。
背景技术
具有多种取代基的2，4-己二烯二腈衍生物是重要的有机合成中间体，可以用来构建碳环、杂环以及通过共轭加成反应构建官能团化的腈等，同时它还是非常有用的尼龙单体的前体化合物，目前已有的文献和专利只能合成几个具有特定取代基的己二烯二腈产品，包括由磷酸酯和邻二酮反应得到例如化合物(1)的己二烯二腈(Tetrahedron Letters，44(7)，1333-1337；2003.)，由甲苯二胺开环得到化合物(2)和化合物(3)(Ger.Offen.，19543862，28 May 1997)，由乙烯腈得到化合物(4)(PCT Int.Appl.，9701531，16 Jan 1997；Jpn.KokaiTokkyo Koho，06279387，04 Oct 1994，Heisei)等，但这些方法合成的化合物类型有很大局限性且反应选择性不高，有其他副产物的生成，因此目前具有多种取代基的2，4-己二烯二腈衍生物还没有通用的合成方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种合成可具有多种取代基的2，4-己二烯二腈衍生物的通用方法。本发明的技术方案如下：
先将1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物和氰化亚铜直接混合，加入N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂回流，反应产物经浓缩、纯化即可得到2，4-己二烯二腈衍生物。其基本反应式如下：
其中：
所述1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物1位和4位上的卤素原子X1和X2可相同或不同，优选溴、碘。1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物可根据文献提供的方法合成(文献：C.Xi，S.Huo，T.H.Afifi，R.Hara，T.Takahashi，Tetrahedron Lett.1997，38，4099-4102.)。
本发明的合成方法对原料1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物没有特别限制，其四个C上可带有相同或不同的取代基，如下列式1，2，3所示的1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物，其中R1、R2、R3、R4、R可为氢、C1-C10烷基及芳香基等等。
式1 式2 式3
相应的，利用本发明的方法合成得到的2，4-己二烯二腈衍生物也可带有多个相同或不同的取代基，例如通式I，II，III所示的化合物均在本发明的范围之内。
所述氰化亚铜可用商品化试剂，无需特殊处理。
所述N，N-二甲基甲酰胺溶剂亦用商品化的试剂即可，无需特殊处理。
所述反应原料的摩尔比优选：
1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物∶氰化亚铜＝1.0∶2.5
本发明方法对1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物与溶剂DMF的比例没有特别限制，只要能使反应液均匀搅拌即可，优选1mmol的1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物使用2～5mL的DMF溶剂。
回流反应时间根据不同的原料略有不同，以原料检测消失为准，一般2-6小时。回流过程可采用油浴(例如硅油，石蜡油等)或其他方式加热，只要能使DMF溶剂沸腾即可。
所述浓缩过程可采用常压蒸馏、减压蒸馏等方法，例如用旋转蒸发仪真空浓缩。
所述纯化过程可用一定极性的溶剂作洗脱剂，色谱分离即可。所述洗脱剂优选极性介于石油醚和乙醚之间的溶剂或其混合物，例如体积比石油醚∶乙醚＝10∶1的混合溶剂，所使用的色谱例如实验室常用的硅胶柱色谱或高效液相色谱等。
本发明采用了连续的有机卤试剂对氰化亚铜的氧化加成/还原消除反应，利用易得的1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物与氰化亚铜反应，很高产率地制备2，4-己二烯二腈衍生物，合成方法科学合理，从而提供了一条合成具有多种取代基的2，4-己二烯二腈衍生物的通用方法，原料易得，适用范围广，分离产率高，实验设备及操作简单易行，便于工业化。
具体实施方式
下面结合实施例进一步描述本发明：
实施例1
结构式中I类化合物之一(R1＝R2＝R3＝R4＝n-Pr)：2，3，4，5-四丙基-2，4-己二烯二腈的合成：
向20mL的圆底烧瓶中加入1mmol 5，6-二丙基-4，7-二碘-4，6-癸二烯和2.5mmol氰化亚铜，加入5mL DMF溶剂，加热回流，磁力搅拌反应六小时。反应后浓缩，硅胶柱脱色分离，用石油醚∶乙醚＝10∶1的混合溶剂作洗脱剂，得到纯产品2，3，4，5-四丙基-2，4-己二烯二腈0.248g(纯度＞98％，无色液体)，分离产率91％。该化合物的核磁及高分辨质谱数据如下：1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ0.96-1.03(m，12H)，1.42-1.49(m，4H)，1.61-1.73(m，4H)，2.28-2.33(m，8H).13C NMR(75MHz，CDCl3)：δ13.02，13.85，20.59，20.92 31.47，32.51，114.27，118.09，155.70.HRMS：calcd for C18H28N2 272.2253，found 272.2255.
实施例2
结构式中I类化合物之二(R1＝R2＝n-Et，R3＝R4＝Ph)：2，3-二乙基-4，5-二苯基-2，4-己二烯二腈的合成
合成路线基本同上。本合成的出发原料二卤化合物为3-乙基-1，2-二苯基-1，4-二碘-1，3-己二烯。得到纯产品0.300g(纯度＞98％，无色固体，熔点：105-106℃)，分离产率96％。该化合物的核磁、高分辨质谱及元素分析数据如下：1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ1.09(t，J＝7.5Hz，3H)，1.34(t，J＝7.5Hz，3H)，2.26(br，2H)，2.50(q，J＝7.5Hz，2H)，7.06-7.31(m，10H).13C NMR(75MHz，CDCl3)：δ12.06，12.52，23.65，24.28，115.88，117.28，118.38，118.53，128.64，128.78，129.03，129.38，129.65，129.80，133.15，134.42，154.83，156.72.HRMS：calcdfor C22H20N2 312.1627，found 312.1617.Anal.Calcd for C22H20N2：C，84.64；H，6.54，N，8.97.Found：C，84.58；H，6.45，N，8.97.
实施例3
结构式中I类化合物之三(R1＝R4＝n-Bu，R2＝R3＝H)：2，5-二丁基-2，4-己二烯二腈的合成
合成路线基本同上。本合成的出发原料二卤化合物为5，8-二溴-5，7-十二二烯。得到纯产品0.182g(纯度＞98％，无色液体)，分离产率84％。该化合物的核磁及高分辨质谱数据如下：1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ0.95(t，J＝7.5Hz，6H)，1.31-1.44(m，4H)，1.54-1.64(m，4H)，2.36(t，J＝7.5Hz，4H)，6.97(s，2H).13C NMR(75MHz，CDCl3)：δ13.68，21.92，30.06，34.37，116.74，120.60，138.42.HRMS：calcd for C14H20N2 216.1627，found 216.1625.
实施例4
结构式中II类化合物之一(R＝n-Pr)：2，5-二丙基-3，4-(1，4-亚丁基)-2，4-己二烯二腈的合成：
合成路线基本同上。本合成的出发原料二卤化合物为1，2-双-(1-碘-亚丁基)-环己烷。得到纯产品0.226g(纯度＞98％，无色液体)，分离产率93％。该化合物的核磁及高分辨质谱数据如下：1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ0.97-1.02(m，6H)，1.50-1.75(m，6H)，1.93-2.11(m，4H)，2.23-2.39(m，4H)，2.83-2.88(m，2H).13C NMR(75MHz，CDCl3)：δ13.39，21.51，27.41，31.91，32.01，111.07，118.38，155.48.HRMS：calcd for C16H22N2 242.1783，found 242.1778.
实施例5
结构式中III类化合物之一(R＝n-Et)：2-[3-(4-氰基-3-己烯)-基]-苯腈的合成：
合成路线基本同上。本合成的出发原料二卤化合物为2-[3-(4-碘-3-己烯)-基]-1-碘苯。得到纯产品0.197g(纯度＞98％，无色液体)，分离产率94％。该化合物的核磁及高分辨质谱数据如下：1H NMR(300MHz，CDCl3)：δ0.98(t，J＝7.5Hz，3H)，1.27(t，J＝7.5Hz，3H)，2.46(q，J＝7.5Hz，2H)，2.61(q，J＝7.5Hz，2H)，7.30-7.33(m，1H)，7.44-7.49(m，1H)，7.61-7.66(m，1H)，7.70-7.73(m，1H).13C NMR(75MHz，CDCl3)：δ11.93，12.90，23.53，26.91，111.73，116.82，117.34，117.94，128.86，129.04，132.96，133.14，143.87，155.73.HRMS：calcdfor C14H14N2 210.1157，found 210.1157.
Claims (10)
1.一种合成2，4-己二烯二腈衍生物的方法，先将1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物和氰化亚铜直接混合，加入N，N-二甲基甲酰胺溶剂回流，反应产物经浓缩、纯化即可得到2，4-己二烯二腈衍生物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物1位和4位上的卤素原子相同或不同，所述卤素原子为溴或碘。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物∶氰化亚铜的摩尔比为1.0∶2.5。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N，N-二甲基甲酰胺溶剂的使用量为1mmol的1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物使用2～5mL的N，N-二甲基甲酰胺溶剂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回流时间为2～6小时。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浓缩方法为常压蒸馏或减压蒸馏。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纯化过程采用极性介于石油醚和乙醚之间的溶剂或其混合物作洗脱剂，色谱分离。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述洗脱剂为体积比石油醚∶乙醚＝10∶1的混合溶剂。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述色谱为硅胶柱色谱或高效液相色谱。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1，4-二卤-1，3-丁二烯衍生物为式1，式2或式3所示的化合物：
式1 式2 式3
其中X1，X2相同或不同，为溴或碘；R1、R2、R3、R4、R相同或不同，为氢、C1-C10烷基或芳香基。
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