发明内容:
本发明的目的是提供一种将取代芳香壬四烯类化合物的顺式异构体转化为全反式构型的方法。
通式I是全反式构型的取代芳香壬四烯类化合物。
通式I
式中:
R1、R5分别选自氢、1~8个碳原子的烷基;
R2选自氢、1~2个碳原子的烷基、1~2个碳原子的烷氧基、1~2个碳原子的炔氧基、硝基、卤代物、胺基、1~2个碳原子的烷胺基,1~2个碳原子的醇胺基,含杂环基团;
R3、R4选自氢、1~2个碳原子的烷基、1~2个碳原子烯烃基、1~2个碳原子炔烃基、1~2个碳原子烷氧基、1~2个碳原子的烯氧烃基、1~2个碳原子的炔氧烃基、硝基、卤代物、胺基、1~2个碳原子烷胺基、1~2个碳原子的醇胺基、含杂环基团、或者R3与R4构成环烷基、杂环烷基;
R6选自醛基、羧基、羟甲基、烷氧基亚甲基、酯基、酰胺基;
本发明提供的通式I制备方法是:将反应物在氮气保护下,溶解于溶媒中,以贵重金属化合物或复合物为催化剂进行异构化反应,转化为全反式异构体;
所述反应物是通式I的顺式异构体,也包括不同比例的通式I的顺式异构体与通式I的混合物;
所述通式I的顺式异构体包括通式I的11位顺式异构体和/或13位顺式异构体;下述式II是通式I的11-顺式异构体:
式II
所述贵重金属催化剂选自含有钌、铑、钯、铱的化合物或复合物,优选含钯、铑的盐,以及二者的混合物。钯、铑可以是(0)价,(II)价,(IV)价,或者以及其复合物。这些复合物是指在化学上能与贵重金属形成配位的各种各样的化合物,特别是如下的化合物,如含卤素的(如氟,氯,溴,碘),或者如硫氰酸盐(或酯)类的,或者羧酸盐(或酯)类的(如醋酸盐、丙酸盐、丙二酸等),或者亚硝酸盐类的,或者硝酸盐类的,亚硫酸盐类的,硫酸盐类的,硫代硫酸盐类的,亚磷酸盐类的(如烷基亚磷酸盐,芳基亚磷酸盐等),或者含膦类的(如烷基膦化物,芳基膦化物等),直链类,支链类,芳烃类,以及直链或支链的烯烃类化合物等等。当使用以化学上能与贵重金属形成配位的重金属化合物为催化剂时,特别要求其反应溶液的pH值在6~10的范围之间。
更优选的催化剂选自Pd(OAc)2(Ph3P)2、(Ph3P)3RuCl2、Pd(NH3)2Cl2、(Ph3P)2RhCl、Pd(NO3)2+Ph3P、PdCl2、(Ph3P)3RuCl2+Pd(NO3)2。
反应物与催化剂用量的摩尔比为100∶0.01~2。
反应温度和反应时间没有特别的限制,在实践中,在0~250℃的温度下反应1~100小时,经后处理均可得到高纯度全反构型的通式I化合物。通常在室温下反应2~6小时即可。
所用的溶媒可根据反应物取代芳香壬四烯类衍生物的不同种类进行选择,如可使用醇类、酮类、醚类、酯类、胺类、烷烃类、芳烃类、水等中的一种或几种的混合溶剂。其中醇类如甲醇、乙醇、丙二醇等;酮类如丙酮、丁酮等;醚类如乙醚、四氢呋喃、二氧六环等;酯类如甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等;胺类如三乙胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等;烷烃类如正己烷、石油醚、氯仿、二氯甲烷等;芳烃类如苯、甲苯、氯苯等。反应物与溶媒的重量体积比(W/V)为1∶1~1∶100,其中1∶5~1∶50较好,优选为1∶8~1∶20。
用本方法将取代芳香壬四烯类衍生物顺式异构体异构化,转位后的全反式产物的百分含量可达到99%,而未转位的顺式异构体仅为1%以下,大大地提高了产品的光学纯度和收率。
本方法操作简便、能耗少、溶剂消耗低,特别适用于工业化生产。
具体实施方式:
说明:
1、下面的实施例进一步说明本发明的方法,但并不以此限制本发明的具体化合物。
2、实施例中制得的产物用高效液相色谱(HPLC)法进行检测。色谱条件:高效液相色谱仪为Agilent1100(VWD);色谱柱为Agilent ZORBAX ODS 4.6×250mm 5μm;流动相为乙醇-水-冰醋酸=90∶10∶0.3;流速:0.55ml/min;检测波长为360nm。
3、实施例1~实施例24的反应物如下:
1)实施例1~实施例24的反应物的结构为:通式I中R1、R2和R5为甲基,R3为甲氧基,R4为氢,R6为羧基;反应物原料为含有不同比例的11-顺式异构体和全反式异构体的混合物,以下称为反应物A;
2)实施例25的反应物的结构为:通式I中R1、R2、R4和R5为甲基,R3为甲氧基,R6为羧基。反应物原料为含有11-顺式异构体和全反式异构体的混合物,以下称为反应物B;
3)实施例26的反应物的结构为:通式I中R1、R2和R5为甲基,R3为甲氧基,R4为氢,R6为羧基。反应物原料为全反式异构体中含有11和13-均为顺式的异构体的混合物,以下称为反应物C;
4)实施例27的反应物的结构为:通式I中R1、R2和R5为甲基,R3为甲氧基,R4为氢,R6为羧基。反应物原料为含有13-顺式异构体和全反式异构体的混合物,以下称为反应物D;
5)实施例28的反应物的结构为:通式I中R1、R2和R5为甲基,R3为甲氧基,R4为氢,R6为羧基丁酯。反应物原料为含有11-顺式异构体和全反式异构体的混合物,以下称为反应物E。
实施例1含有28.2%的11-顺式异构体的混合物(反应物A)转化成全反式异构体
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入反应物A 20g(0.062mol)(含28.2%的11-cis和71.8%的all-trans)和N,N-二甲基甲酰胺200ml,搅拌溶解后,加入硝酸钯8.2mg、三苯基膦32.8mg,加入三乙胺调节反应液的pH值在6~7之间,控制反应温度55~60℃搅拌反应,以HPLC监控反应,当11-顺式异构体的含量低于0.2%时,大约需要2小时,将反应液冷却至室温,加入适量盐酸调pH为5~6后,将反应液在搅拌下倒入2000ml的冰水中,析出固体,过滤,滤饼于60℃减压干燥,得到淡黄色固体物18.3g,(全反式异体)含量99.4%,收率91.5%。
实施例2含有68.6%的11-顺式异构体的混合物(反应物A)转化成全反式异构体
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入反应物A 10g(0.031mol)(含68.6%的11-cis和31.4%的all-trans)、四氢呋喃50ml、乙酸乙酯100ml,搅拌下完全溶解后,加入含硝酸钯120mg(0.52mmol)、三苯基膦486mg、加入三乙胺调节反应液的pH值在7~9之间,控制反应温度在55~70℃搅拌反应,以HPLC监控反应,约需要3小时,加入适量盐酸调pH为4~5后,将反应液冷却至室温,析出固体,过滤,滤饼干燥,得到淡黄色固体物9.3g,(全反式异体)含量99.5%,收率93.0%。
实施例3~9含有28.2%的11-顺式异构体的混合物(反应物A)在不同催化剂条件下转化成全反式异构体
按照实施例1的反应条件进行的反应,只改变了催化剂的种类,试验结果如下表1:
表1选择不同的催化剂进行的试验
实施例 |
催化剂 |
产物中各种异构体的含量 |
all-trans |
9-cis |
11-cis |
13-cis |
11,13-di-cis |
3 |
Pd(OAc)<sub>2</sub>(Ph<sub>3</sub>P)<sub>2</sub> |
74.8% |
0.3% |
24.1% |
0.6% |
0.2% |
4 |
Pd(NH<sub>3</sub>)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub> |
68.5% |
0.2% |
30.3% |
0.4% |
0.5% |
5 |
Pd(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>+Ph<sub>3</sub>P |
99.7% |
0.1% |
0.05% |
0.1% |
0.05% |
6 |
(Ph<sub>3</sub>P)<sub>3</sub>RuCl<sub>2</sub> |
82.4% |
0.7% |
12.9% |
2.8% |
1.2% |
7 |
(Ph<sub>3</sub>P)<sub>2</sub>RhCl |
90.1% |
0.2% |
8.4% |
1.0% |
0.3% |
8 |
PdCl<sub>2</sub> |
53.2% |
0.8% |
42.5% |
2.0% |
1.5% |
9 |
(Ph<sub>3</sub>P)<sub>3</sub>RuCl<sub>2</sub>+Pd(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> |
94.3% |
1.5% |
0.2% |
3.4% |
0.6% |
从试验的数据可以确定实施例5试验效果较好,即所选择含硝酸钯和三苯基膦形成的配合物为催化剂的反应,所得的产品中all-trans的含量最高,可达99%以上,相应的异构体杂质含量最少。
实施例10~24含有28.2%的11-顺式异构体的混合物(反应物A)在不同反应条件下的转化成11-tran
试验10至24为按照实施例1的反应条件,即在相同的催化剂条件下,选择不同量的催化剂、投料量、反应时间进行试验,其中试验10至14的投料量为0.1mol的含有28.2%的11-顺式异构体(反应物A)粗品,催化剂的量约为0.05%;试验15至19的投料量为0.3mol的反应物A粗品,催化剂的量约为0.10%;试验20至24的投料量为1.0mol的反应物A粗品,催化剂的量约为0.20%。试验结果如表2所示,表中原料指含有28.2%的反应物A粗品,产物指全反式异构体。
表2改变反应条件的试验数据
编号 |
反应物投料量(mol) |
催化剂量(mmol) |
反应物与催化剂摩尔比 |
反应时间(minutes) |
收率(%) |
产物含量(%) |
10 |
0.1 |
0.045 |
100∶0.045 |
30 |
45.8 |
92.7 |
11 |
0.1 |
0.051 |
100∶0.051 |
60 |
59.1 |
94.1 |
12 |
0.1 |
0.055 |
100∶0.055 |
90 |
73.3 |
98.5 |
13 |
0.1 |
0.048 |
100∶0.048 |
120 |
94.5 |
99.2 |
14 |
0.1 |
0.052 |
100∶0.052 |
180 |
95.2 |
99.0 |
15 |
0.3 |
0.101 |
100∶0.101 |
30 |
57.4 |
94.2 |
16 |
0.3 |
0.098 |
100∶0.098 |
60 |
72.3 |
93.5 |
17 |
0.3 |
0.105 |
100∶0.105 |
90 |
79.5 |
97.5 |
18 |
0.3 |
0.105 |
100∶0.105 |
120 |
95.6. |
99.3 |
19 |
0.3 |
0.099 |
100∶0.099 |
180 |
95.2 |
99.1 |
20 |
1.0 |
0.198 |
100∶0.198 |
30 |
73.2 |
97.4 |
21 |
1.0 |
0.202 |
100∶0.202 |
60 |
85.7 |
98.5 |
22 |
1.0 |
0.203 |
100∶0.203 |
90 |
90.6 |
98.2 |
23 |
1.0 |
0.195 |
100∶0.195 |
120 |
96.4 |
99.5 |
24 |
1.0 |
0.210 |
100∶0.210 |
180 |
95.9 |
99.0 |
从试验的结果可以确定在相同种类的催化剂条件下,反应物与催化剂用量的摩尔比为100∶0.045~0.210时,反应时间为2~3小时,其反应的结果没有本质的差异,其收率可达95%,含量可达99%。
实施例25反应物B全反式异构化
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入9-(4-甲氧基-2,3,5,6-四甲基苯基)-3,7-二甲基-2,4,6,8-壬四烯酸3g(0.0088mol)(即反应物B,含41.7%的11-cis和57.4%的all-trans)和N,N-二甲基甲酰胺50ml,搅拌溶解后,加入硝酸钯24.5mg(0.11mmol)、三苯基膦196mg,加入三乙胺调节反应液的pH值在8~10之间,控制反应温度60℃搅拌反应1.5小时,将反应液冷却至室温,加入适量盐酸调pH为5~6后,将反应液在搅拌下倒入500ml的冰水中,析出固体,过滤,滤饼于60℃减压干燥,得到淡黄色固体物2.6g,(全反式异构体)含量97.8%,收率86.7%。
实施例26含有11,13-di-cis异构体的混合物(反应物C)全反式异构化
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入反应物C约1g(0.003mol)、乙酸乙酯10ml和四氢呋喃5ml,搅拌待固体完全溶解后,加入硝酸钯0.82mg(0.0034mmol)、三苯基膦3.25mg、加入三乙胺调节反应液的pH值在6~8之间,控制反应温度在60~70℃搅拌反应3小时,将反应液冷却至室温,加入适量盐酸调pH为4~5后,取样作HPLC分析,其中含有82.6%all-trans,12.9%13-cis,3.8%9-cis,0.6%9,13-di-cis。
实施例27含有11,13-di-cis异构体的混合物(反应物C)全反式异构化
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入反应物C约5g(0.015mol)、乙酸乙酯50ml和四氢呋喃25ml,搅拌待固体完全溶解后,加入硝酸钯0.35mg(0.0015mmol)、三苯基膦0.31mg、加入三乙胺调节反应液的pH值在6~8之间,控制反应温度在60~70℃搅拌反应3小时,将反应液冷却至室温,加入适量盐酸调pH为4~5后,取样作HPLC分析,其中含有65.6%all-trans,12.1%13-cis,5.8%9-cis,12.6%9,13-di-cis,3.9%11,13-di-cis。
实施例28含有13-cis异构体的混合物(反应物D)全反式异构化
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入反应物D 5g(0.015mol)、乙酸乙酯60ml,搅拌下完全溶解后,加入硝酸钯2.2mg(0.0093mmol)、三苯基膦8.3mg、加入三乙胺调节反应液的pH值在6~9之间,控制反应温度在50℃搅拌反应,以HPLC监控反应约2小时,取样作HPLC分析其中含91.3%all-trans,3.8%13-cis,2.3%9,13-di-cis,2.6%9-cis。将反应液加入适量盐酸调pH为4,冷却至室温析出固体,过滤,滤饼干燥得到全反式异构体约2.6g,含量98.3%。
实施例29反应物E全反式异构化
在带有搅拌器和温度计的三口瓶中,通入氮气下加入9-(4-甲氧基-2,3,6-三甲基苯基)-3,7-二甲基-2,4,6,8-壬四烯丁酯19.2g(0.05mol)(含51.2%11-cis和48.8%all-trans,即反应物E)、乙酸乙酯200ml,搅拌下加入硝酸钯1.5mg(0.0064mmol)、三苯基膦11.8mg、加入三乙胺调节反应液的pH值在6~9之间,控制反应温度60℃搅拌反应约2小时,将反应液冷却至室温,加入适量盐酸调pH为4,以水洗涤至中性,无水硫酸镁干燥,过滤,将反应液于40℃水浴中浓缩至断流,冷却至室温,过滤,干燥得到all-trans-9-(4-甲氧基-2,3,6-三甲基苯基)-3,7-二甲基-2,4,6,8-壬四烯丁酯18.5g,m/e383,收率96.35%,含量99.2%。