CN101863826A - 一种制备2-苄基吡啶类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备2-苄基吡啶类化合物的方法。该方法包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到2-苄基吡啶类化合物。该方法实现了在有机合成或药物中间体合成中合成一种重要的中间体——官能团化的2-苄基吡啶及其衍生物的目的，为有机合成化学和药物中间体合成中合成此类化合物提供了一个行之有效的解决办法。此方法避免了对碱的依赖，价格低廉，安全稳定，毒性低，便于操作；副产物少，原子经济性优于之前的方法，符合绿色化学的要求；催化量小，催化效率高，分离容易；转化率高，收率高，具有工业和合成价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备2-苄基吡啶类化合物的方法。
背景技术
目前，已报导的合成官能团化的2-苄基吡啶类化合物主要的方法有：1、Palladium-Catalyzed 2-Pyridylmethyl Transfer from 2-(2-Pyridyl)-ethanol Derivatives toOrganic Halides by Chelation-Assisted Cleavage of Unstrained Csp3-Csp3 Bonds和Takashi Niwa，Hideki Yorimitsu，and Koichiro Oshima，Angew.Chem.Int.Ed.，2007，46，2643-2645中提供的方法，使用二异丙基吡啶乙醇作为合成试剂，用钯催化体系，并用碳酸铯为碱，实现了对苄基吡啶类化合物的合成。此方法的局限性在于：使用的合成试剂分子量大，原子经济性不好；需要使用1.2倍当量的较为昂贵的碳酸铯作为碱；官能团兼容性不够好等。2、传统合成方法：使用氯化苄和吡啶盐酸盐缩合的方法合成，缺点是产率很低，只有50％左右。
鉴于现有合成方法的固有缺点，有必要发展一种基于过渡金属催化，不使用碱，原子经济性好，符合绿色化学要求，适用面广的合成各种官能团化的2-苄基吡啶类化合物的方法，为有机合成以及药物中间体合成提供一个行之有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备2-苄基吡啶类化合物的方法。
本发明提供的制备式I所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式I所示2-苄基吡啶类化合物；
(式I)
(式IV)
所述式I和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、卤素、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，所述卤素为氯、溴或碘，所述芳基优选为苯基，m和n均为整数，优选m为0、1或2，n为0、1或2，当m为2时，Q基团可位于相邻或相间的位置，当n为2时，FG基团可位于相邻或相间的位置，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。所述式IV结构通式所示脱羧偶联试剂优选为2-吡啶乙酸钾盐或6-甲基-2-吡啶乙酸钾盐。
该方法中，所述式I结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯(Pd(OAc)2)、氯化钯(PdCl2)、二(乙腈)氯化钯(Pd(MeCN)2Cl2)、三氟乙酸钯(Pd(OTFA)2)、二(乙酰丙酮)钯(Pd(acac)2)、烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)、三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)和二(二亚苄基丙酮)钯(Pd(dba)2)中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯(X-Phos)、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯(S-Phos)、2-(二叔丁基膦基)联苯(JohnPhos)、2-(二环己基膦基)联苯(Cy-JohnPhos)、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯(DavePhos)、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽(tBu-XantPhos)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁(DPPF)中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基(DPE-Phos)醚)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)中的至少一种。
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、OTs(对甲苯磺酰氧基)、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯；
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
本发明提供的制备式II所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式II所示2-苄基吡啶类化合物；
(式II)
(式IV)
所述式II和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、卤素、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，所述卤素为氯、溴或碘，所述芳基优选为苯基，m和n均为整数，优选m为0、1或2，n为0、1或2，当m为2时，Q基团可位于相邻或相间的位置，当n为2时，FG基团可位于相邻或相间的位置，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。所述式IV结构通式所示脱羧偶联试剂优选为2-吡啶乙酸钾盐或6-甲基-2-吡啶乙酸钾盐。
该方法中，所述式II结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯(Pd(OAc)2)、氯化钯(PdCl2)、二(乙腈)氯化钯(Pd(MeCN)2Cl2)、三氟乙酸钯(Pd(OTFA)2)、二(乙酰丙酮)钯(Pd(acac)2)、烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)、三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)和二(二亚苄基丙酮)钯(Pd(dba)2)中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯(X-Phos)、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯(S-Phos)、2-(二叔丁基膦基)联苯(JohnPhos)、2-(二环己基膦基)联苯(Cy-JohnPhos)、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯(DavePhos)、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽(tBu-XantPhos)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁(DPPF)中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基(DPE-Phos)醚)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)中的至少一种。
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、OTs(对甲苯磺酰氧基)、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯。
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
本发明提供的制备式III所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式III所示2-苄基吡啶类化合物；
(式III)
(式IV)
所述式III和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、卤素、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，所述卤素为氯、溴或碘，所述芳基优选为苯基，m和n均为整数，优选m为0、1或2，n为0、1或2，当m为2时，Q基团可位于相邻或相间的位置，当n为2时，FG基团可位于相邻或相间的位置，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。所述式IV结构通式所示脱羧偶联试剂优选为2-吡啶乙酸钾盐或6-甲基-2-吡啶乙酸钾盐。
该方法中，所述式III结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯(Pd(OAc)2)、氯化钯(PdCl2)、二(乙腈)氯化钯(Pd(MeCN)2Cl2)、三氟乙酸钯(Pd(OTFA)2)、二(乙酰丙酮)钯(Pd(acac)2)、烯丙基氯化钯(Pd2(p-allyl)2Cl2)、三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)和二(二亚苄基丙酮)钯(Pd(dba)2)中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯(Pd2(dba)3)；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯(X-Phos)、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯(S-Phos)、2-(二叔丁基膦基)联苯(JohnPhos)、2-(二环己基膦基)联苯(Cy-JohnPhos)、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯(DavePhos)、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽(tBu-XantPhos)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁(DPPF)中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基(DPE-Phos)醚)、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘(BINAP)、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘(Tol-BINAP)和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽(Xant-Phos)中的至少一种。
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、OTs(对甲苯磺酰氧基)、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯。
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
上述三种制备方法均是在惰性气氛如氩气气氛中进行的。所述脱羧偶联反应中，合理的脱羧偶联合成试剂和亲电底物的摩尔比是进行该反应最重要的工艺条件。发明人经过大量的实验，发现当脱羧合成试剂和亲电底物的摩尔比为1.2∶1时，具有最好的收率和最少的副产物。
该方法中，所述脱羧偶联反应完毕后，可按照常规方法对反应体系进行提纯。如果所述脱羧偶联反应的溶剂为水溶性溶剂，如二乙二醇二甲醚、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮等时，可按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物：将反应完毕的反应体系混合物用水以及盐水洗，干燥剂干燥后，加入硅胶除去溶剂，用快速硅胶柱层析法提纯，得到产物，其中，所述快速硅胶柱层析法中，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1。如果所述脱羧偶联反应的溶剂为非水溶性溶剂，如苯、甲苯、二甲苯或1，3，5-三甲苯等时，可按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物：将反应完毕的反应体系混合物过滤后，反应液直接使用快速硅胶柱层析法进行层析，先用石油醚洗脱掉反应溶剂1，3，5-三甲苯，再用石油醚-乙酸乙酯洗脱剂，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1，蒸熘除去洗脱剂，真空干燥后得到产物。如果是大量制备2-苄基吡啶类化合物，也可不用硅胶柱层析法，而采用常规的减压蒸馏法，直接得到产物。
经过大量实验，本发明人发现对于本方法适用的反应，钯催化剂(钯源)使用烯丙基氯化钯、Pd(dba)2、Pd2(dba)3等都有良好的效果，对于使用的膦配体，用S-BINAP、Tol-BINAP、Xant-Phos、DPE-Phos等都有良好的效果。最终从催化剂效率和价格因素考虑，优选相对价廉并在有机溶剂里溶解性较好的Pd2(dba)3为钯源，以及效果最优的Xant-Phos作为膦配体。
对于上述脱羧偶联反应，溶剂的选择面相对广泛。发明人通过大量的对比实验，发现，当溶剂是diglyme(二乙二醇二甲醚)、ethyl diglyme(二乙二醇二乙醚)、DMA(N，N-二甲基乙酰胺)、DMF(N，N-二甲基甲酰胺)或1，3，5-三甲苯时，都可以得到70％以上的高收率。而使用其他高沸点溶剂，比如NMP(N-甲基吡咯烷酮)等，收率较低。
本发明提供了一种新的合成方法，该方法实现了在有机合成或药物中间体合成中合成一种重要的中间体——官能团化的2-苄基吡啶及其衍生物的目的，为有机合成化学和药物中间体合成中合成此类化合物提供了一个行之有效的解决办法。例如本方法中，就包含有生产抗过敏药扑尔敏的中间体——对氯2-苄基吡啶的新合成方法。与传统方法相比，本方法收率高，操作容易，经济性好；与之前报导的使用二异丙基吡啶乙醇作为合成试剂，用钯催化体系，并用碳酸铯为碱的合成方法相比，该方法避免了对碱的依赖，对于那些对碱敏感的基团比如酯基、羰基等具有良好的兼容性；反应底物为羧酸或羧酸盐类，室温下为稳定的固体，相对于价格昂贵、常温下为液态的二异丙基吡啶乙醇类化合物，价格低廉，安全稳定，毒性低，便于操作；副产物少，原子经济性优于之前的方法，符合绿色化学的要求；催化量小，催化效率高，分离容易；转化率高，收率高，具有工业和合成价值。
附图说明
图1为实施例1制备的对氯2-苄基吡啶核磁共振氢谱图；
图2为实施例1制备的对氯2-苄基吡啶核磁共振碳谱图；
图3为实施例2制备的4-甲氧基苯基-2-吡啶基甲烷核磁共振氢谱图；
图4为实施例2制备的4-甲氧基苯基-2-吡啶基甲烷核磁共振碳谱图；
图5为实施例3制备的2-吡啶基-3-吡啶基甲烷核磁共振氢谱图；
图6为实施例3制备的2-吡啶基-3-吡啶基甲烷核磁共振碳谱图：
图7为实施例4制备的乙二醇缩4-(2-吡啶苄基)苯甲醛的核磁共振氢谱图；
图8为实施例4制备的乙二醇缩4-(2-吡啶苄基)苯甲醛的核磁共振碳谱图；
图9为实施例5制备的6-甲基-2-苄基吡啶的核磁共振氢谱图；
图10为实施例5制备的6-甲基-2-苄基吡啶的核磁共振碳谱图。
具体实施方式
下面两张表列出部分本合成方法的应用实例以及分离收率。本体系的底物兼容性优良，除了强烈吸电子基团如羰基、氰基、硝基收率相对低，产率只有30-40％以外，其他官能团如缩醛、缩酮、酯基、甲氧基、甲硫基、氰基、对甲苯磺酰氧基等，原料转化率都大于95％，给分离带来了极大的方便。并且亲电底物不仅可以是卤代苯，还可以是卤代吡啶、卤代噻吩、卤代喹啉等化合物。
一、2-吡啶乙酸钾与各种亲电底物反应制备各种官能团化的苄基吡啶化合物
其反应式如下所示：
二、各种取代的吡啶乙酸钾与亲电试剂反应制备各种官能团化的苄基吡啶化合物其反应式如下所示：
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备对氯2-苄基吡啶：
反应式：
具体方法如下：在真空反应器内加入1.2毫摩尔的2-吡啶乙酸钾盐，摩尔用量为亲电底物摩尔用量0.5％的三(二亚苄基丙酮)二钯催化剂0.005毫摩尔和亲电底物摩尔用量1.5％的Xant-Phos膦配体0.015毫摩尔，抽真空，通高纯氩气，置换三次，在氩气流的保护下加入1毫摩尔的亲电底物对氯溴代苯以及溶剂二乙二醇二甲醚(溶剂量按照每毫摩尔亲电底物加入0.2毫升溶剂)，置于150℃下，加热搅拌24小时后，按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物对氯2-苄基吡啶：将反应完毕的反应体系混合物用水以及盐水洗，干燥剂干燥后，加入硅胶除去溶剂，用快速硅胶柱层析法提纯，得到产物对氯2-苄基吡啶，其中，所述快速硅胶柱层析法中，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1。该产物的收率为70％。
该产物的核磁共振氢谱图见图1、核磁共振碳谱图见图2。由图可知，该化合物结构正确。
实施例2、制备4-甲氧基苯基-2-吡啶基甲烷：
反应式：
具体方法如下：在真空反应器内加入1.2毫摩尔的2-吡啶乙酸钾盐，1毫摩尔亲电底物对甲氧基溴代苯，摩尔用量为亲电底物摩尔用量0.5％的三(二亚苄基丙酮)二钯催化剂0.005毫摩尔和摩尔用量为亲电底物摩尔用量1.5％的Xant-Phos膦配体0.015毫摩尔，抽真空，通高纯氩气，置换三次，在氩气流的保护下加入溶剂1，3，5-三甲苯(mesitylene)(溶剂量按照每毫摩尔亲电底物0.2毫升加入)，置于150℃下，加热搅拌24小时后，将反应完毕的反应体系混合物过滤，反应液直接使用快速硅胶柱层析法进行层析，先用石油醚洗脱掉反应溶剂1，3，5-三甲苯，再用石油醚-乙酸乙酯洗脱剂，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1，蒸熘除去洗脱剂，真空干燥后得到产物4-甲氧基苯基-2-吡啶基甲烷，收率为73％。
该产物的核磁共振氢谱图见图3、核磁共振碳谱图见图4。由图可知，该化合物结构正确。
实施例3、制备2-吡啶基-3-吡啶基甲烷：
反应式：
具体方法如下：在真空反应器内加入1.2毫摩尔的2-吡啶乙酸钾盐，摩尔用量为亲电底物摩尔用量0.5％的三(二亚苄基丙酮)二钯催化剂0.005毫摩尔和摩尔用量为亲电底物摩尔用量1.5％的Xant-Phos膦配体0.015毫摩尔，抽真空，通高纯氩气，置换三次，在氩气流的保护下加入1毫摩尔亲电底物3-溴代吡啶以及溶剂二乙二醇二甲醚(溶剂量按照每毫摩尔亲电底物加入0.2毫升溶剂)，置于150℃下，加热搅拌24小时后，按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物2-吡啶基-3-吡啶基甲烷：将反应完毕的反应体系混合物用水以及盐水洗，干燥剂干燥后，加入硅胶除去溶剂，用快速硅胶柱层析法提纯，得到产物2-吡啶基-3-吡啶基甲烷，其中，所述快速硅胶柱层析法中，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1。该产物的收率为88％。
该产物的核磁共振氢谱图见图5、核磁共振碳谱图见图6。由图可知，该化合物结构正确。
实施例4、制备4-醛基苯基-2-吡啶基甲烷：
反应式：
具体方法如下：
1、醛基的保护：将1毫摩尔对溴苯甲醛、1.1毫摩尔乙二醇溶于甲苯，加入0.005毫摩尔的对甲苯磺酸，加热搅拌回流分水，直到无水滴冷凝下来，加入氢氧化钾的乙醇溶液中和酸，用饱和碳酸氢钠洗3遍，饱和氯化钠洗1遍，无水硫酸镁干燥后，蒸去溶剂甲苯，得到产物：乙二醇保护的对溴苯甲醛。
2、偶联反应：在真空反应器内加入1.2毫摩尔的2-吡啶乙酸钾盐，摩尔用量为亲电底物摩尔用量0.5％的三(二亚苄基丙酮)二钯催化剂0.005毫摩尔和摩尔用量为亲电底物摩尔用量1.5％的Xant-Phos膦配体0.015毫摩尔，抽真空，通高纯氩气，置换三次，在氩气流的保护下加入1毫摩尔的亲电底物乙二醇缩对溴苯甲醛以及溶剂二乙二醇二甲醚(溶剂量按照每毫摩尔亲电底物加入0.2毫升溶剂)，置于150℃下，加热搅拌24小时后，按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物乙二醇缩4-(2-吡啶苄基)苯甲醛：将反应完毕的反应体系混合物用水以及盐水洗，干燥剂干燥后，加入硅胶除去溶剂，用快速硅胶柱层析法提纯，得到产物乙二醇缩4-(2-吡啶苄基)苯甲醛，其中，所述快速硅胶柱层析法中，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1。该产物的收率为87％。
该偶联产物的核磁共振氢谱图见图7、核磁共振碳谱图见图8。由图可知，该化合物结构正确。
3、醛基的脱保护：取步骤2所得偶联产物乙二醇缩4-(2-吡啶苄基)苯甲醛1毫摩尔溶于乙醇，加入相对偶联产物摩尔用量0.5％对甲基苯磺酸0.005毫摩尔，和1.5毫摩尔水，加热回流1h后，用乙醚萃取反应混合液3次，再用水洗3次，食盐水洗1次，经无水硫酸钠干燥后，蒸去乙醚，即得最终产物4-醛基苯基-2-吡啶基甲烷。由该产物的核磁共振氢谱和碳谱可知，该化合物结构正确。
按照与上述实施例1-4完全相同的方法，仅将取代基作相应替换，即得到如下所示不同的2-苄基吡啶类化合物，其收率列于相应的结构式右下侧：
实施例5、制备6-甲基-2-苄基吡啶：
反应式：
具体方法如下：在真空反应器内加入1.2毫摩尔的6-甲基-2-吡啶乙酸钾盐，摩尔用量为亲电底物摩尔用量0.5％的三(二亚苄基丙酮)二钯催化剂0.005毫摩尔和摩尔用量为亲电底物摩尔用量1.5％的Xant-Phos膦配体0.015毫摩尔，抽真空，通高纯氩气，置换三次，在氩气流的保护下加入1毫摩尔亲电底物溴代苯以及溶剂二乙二醇二甲醚(溶剂量按照每毫摩尔亲电底物加入0.2毫升溶剂)，置于150℃下，加热搅拌24小时后，按照下述方法对脱羧偶联反应完毕的反应体系进行提纯处理，以获得目标产物6-甲基-2-苄基吡啶：将反应完毕的反应体系混合物用水以及盐水洗，干燥剂干燥后，加入硅胶除去溶剂，用快速硅胶柱层析法提纯，得到产物6-甲基-2-苄基吡啶，其中，所述快速硅胶柱层析法中，所用石油醚和乙酸乙酯洗脱剂的体积比例为5∶1至1∶1。该产物的收率为89％。
该产物的核磁共振氢谱图见图9、核磁共振碳谱图见图10。由图可知，该化合物结构正确。
按照与上述实施例5完全相同的方法，仅将取代基作相应替换，得到如下所示不同的2-苄基吡啶类化合物，其收率列于相应的结构式右下侧：
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，也不因各实施例之间的前后次序对本发明造成任何限制，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种制备式I所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式I所示2-苄基吡啶类化合物；
(式I)
(式IV)
所述式I和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，m和n均为整数，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述式I结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)氯化钯、三氟乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯、烯丙基氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)钯中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯、2-(二叔丁基膦基)联苯、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基瞵基)氧杂蒽、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基)醚、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽中的至少一种；
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、对甲苯磺酰氧基、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯；
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
4.一种制备式II所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式II所示2-苄基吡啶类化合物；
(式II)
(式IV)
所述式I和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，m和n均为整数，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述式II结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)氯化钯、三氟乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯、烯丙基氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)钯中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯、2-(二叔丁基膦基)联苯、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基)醚、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽中的至少一种；
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、对甲苯磺酰氧基、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯；
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
7.一种制备式III所示2-苄基吡啶类化合物的方法，包括如下步骤：在钯催化剂和膦配体存在的条件下，式IV所示脱羧偶联试剂与亲电底物于有机溶剂存在的条件下发生脱羧偶联反应，得到式III所示2-苄基吡啶类化合物；
(式III)
(式IV)
所述式I和式IV结构通式中，Q代表下述基团中的任意一种：R、OR、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，FG代表下述基团中的任意一种：R、OR、CN、SR、COR、COOR、对甲苯磺酰氧基、缩醛基和缩酮基，所述R为碳原子数为6-18的芳基、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为1-18的卤素取代的烷基，m和n均为整数，M为H、Li、Na、K、Cs、Mg、Ba或NH4。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述式III结构通式中，R为甲基、乙基或苯基；所述式IV结构通式中，M为K；
所述钯催化剂选自乙酸钯、氯化钯、二(乙腈)氯化钯、三氟乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯、烯丙基氯化钯、三(二亚苄基丙酮)二钯和二(二亚苄基丙酮)钯中的至少一种，优选三(二亚苄基丙酮)二钯；
所述膦配体选自三苯基膦、三环己基膦、三叔丁基膦、2-二环己基膦-2，4，6-三异丙基联苯、2-双环己基膦-2′，6′-二甲氧基联苯、2-(二叔丁基膦基)联苯、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2-(N，N-二甲基胺基)联苯、9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽、9，9-二甲基-4，5-二(二叔丁基膦基)氧杂蒽、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和1，1′-双(二苯基膦基)二茂铁中的至少一种，优选双(2-二苯基磷苯基)醚、(±)-2，2′-双-(二苯膦基)-1，1′-联萘、(±)-2，2′-双-(二对甲苯基膦基)-1，1′-联萘和9，9-二甲基-4，5-二(二苯基膦基)氧杂蒽中的至少一种；
所述亲电底物选自氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃、含有取代基的碘代芳烃、氯代杂芳烃、溴代杂芳烃、碘代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，优选溴代芳烃、溴代杂芳烃和三氟甲磺酸芳酯中的至少一种，其中，所述氯代芳烃、溴代芳烃、碘代芳烃、取代的氯代芳烃、取代的溴代芳烃和取代的碘代芳烃中，所述芳烃基团为苯基或萘基，所述氯代杂芳烃、溴代杂芳烃和碘代杂芳烃中的杂芳基为吡啶基、噻吩基、吡嗪基或呋喃基，所述含有取代基的氯代芳烃、含有取代基的溴代芳烃和含有取代基的碘代芳烃中，所述取代基选自R、OR、对甲苯磺酰氧基、CN、SR、COR、COOR、缩醛基和缩酮基中的至少一种，所述R为氢原子、碳原子数为1-18的烷基或碳原子数为6-18的芳基；所述亲电底物优选对氯溴代苯、对甲氧基溴代苯、3-溴代吡啶、乙二醇缩对溴苯甲醛或溴代苯；
所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、1，3，5-三甲苯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚和二丙二醇二乙醚中的至少一种，优选二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚缩醚和1，3，5-三甲苯中的至少一种。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：所述式IV所示脱羧偶联试剂和所述亲电底物的摩尔比为0.25∶1-2∶1，优选1.2∶1，所述钯催化剂和膦配体的摩尔比为1∶0.5-1∶6，优选1∶1.5，所述钯催化剂的摩尔用量为所述亲电底物的摩尔用量的0.1％-10％，优选0.5％-2％；
所述脱羧偶联反应中，温度为80-280℃，优选150℃，时间为16-24小时，优选16小时。
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