CN102010280A

CN102010280A - 一种联芳化合物的制备方法

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Publication number: CN102010280A
Application number: CN2010105677782A
Authority: CN
Inventors: 杜正银; 周万伟; 张雯雯; 王芬
Original assignee: Northwest Normal University
Current assignee: Northwest Normal University
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: CN102010280B

Abstract

本发明公开了一种联芳化合物的制备方法，属于化学领域。本发明以氯化钯作为催化剂，聚乙二醇-400与水的均相混合物作溶剂，在碱性条件下，芳基硼酸与卤代芳烃以1:1.0~1:1.5的摩尔比于室温反应8~15分钟；反应完全后用乙醚萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，分离，得联芳化合物。本发明原料价廉易得；反应条件温和，反应过程简单，合成成本低；反应速度快，效率高；产物收率高(可达99%)；采用聚乙二醇400和水的均相混合物作溶剂，溶剂体系无毒可降解，后处理简单，对环境友好；采用无配体钯作催化剂，因此反应条件温和，催化剂可循环使用，满足绿色化学的要求，具有较好的工业应用前景。

Description

一种联芳化合物的制备方法

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，涉及一种联芳化合物的制备方法。

背景技术

联芳化合物，作为一类重要的有机合成中间体，在医药、除草剂、天然产物及高级材料的合成上具有重要的用途。由钯催化的发生在卤代芳烃与芳基硼酸之间的Suzuki交叉偶联反应，是生成联芳化合物的一种重要且多用的方法。传统的Suzuki反应通常是以钯的磷或氮的配体作为催化剂（Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2006, 259, 35;Synthesis 2004, 15, 2419; J. Org. Chem. 2002, 67, 5553），然而通常这些配体具有毒性且价格比较昂贵。2002年Gary A. Molander等报道了一种在甲醇中醋酸钯催化的Suzuki反应，此方法虽然采用无配体钯作催化剂，反应收率高，但反应时间长，且反应需要在加热回流下进行（Org. Lett. 2002,4(11), 1867）。2008年，Changduo Pan等报道了一种高效的无配体钯催化的Suzuki反应，反应条件温和，然而该反应是在甲苯中进行，对环境不友好(Catalysis Communications 2008, 9, 508)。

上述这些方法虽然反应条件温和，收率较高，但仍存在许多问题：（1）采用配体钯作催化剂，反应成本高；（2）反应时间长；（3）反应溶剂毒性较大，环境不友好；（4）反应体系复杂。因此开发一种高效、快速、经济节约、环境友好的合成联芳化合物的方法一直以来受到人们的极大关注。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种成本低廉、高效、快速、环境友好的联芳化合物的制备方法。

本发明联芳化合物的制备方法，是以氯化钯作为催化剂，聚乙二醇-400与水的均相混合物作溶剂，在碱性条件下，芳基硼酸与卤代芳烃以1:1.0~1:1.5德摩尔比于室温反应8~15分钟；反应完全后用乙醚萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，柱层析分离，得联芳化合物。

所述芳基硼酸为苯硼酸、对甲氧基苯硼酸、对氰基苯硼酸或对甲基苯硼酸。

所述卤代芳烃为碘代芳烃和溴代芳烃中的任意一种。如卤代芳烃为溴苯、碘苯、溴苯甲醚、对溴苯胺、对溴苯乙酮或对溴甲苯。

所述碱性条件为碳酸钾存在的条件，碳酸钾的用量为芳基硼酸摩尔量的0.3~4倍。

所述催化剂氯化钯的用量为芳基硼酸摩尔量的0.5~5%。

所述聚乙二醇-400与水的均相混合溶剂中，聚乙二醇-400与水的体积比为2:1~1:1。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、以芳基硼酸与卤代芳烃为原料，其价廉易得；反应条件温和，反应过程简单，合成成本低。

2、整个反应在15分钟以内便可完成，反应时间短，效率高；产物收率高（可达99%）。

3、采用聚乙二醇400和水的均相混合物作溶剂，溶剂体系无毒可降解，后处理简单，对环境友好。

4、采用无配体钯作催化剂，因此反应条件温和，催化剂可循环使用，满足绿色化学的要求，具有较好的工业应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明联芳化合物的制备方法作详细的说明。

实施例1、联苯的制备

依次将氯化钯、苯硼酸、溴苯和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应8分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为 60:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即联苯。

其中苯硼酸与溴苯的摩尔比为1:1.2；氯化钯的用量为苯硼酸摩尔量的0.5%；碳酸钾的用量为苯硼酸摩尔量的3.5倍。产率为99%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 7.60-7.57 (m, 4H), 7.45-7.41 (m, 4H), 7.36-7.31(m, 2H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 141.19, 128.72, 127.22, 127.13; EI-MS (m/z):154 [M⁺], 153 [M⁺ - 1], 76; IR (υ/cm^-1): 1567, 1473, 728, 692。

其结构如下：

。

实施例2 、对甲氧基联苯的制备

依次将氯化钯、对甲氧基苯硼酸、碘苯和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应8分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为 40:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即得对甲氧基联苯。

其中，对甲氧基苯硼酸与碘苯的摩尔比为1:1.2；氯化钯的用量为苯硼酸摩尔量的0.5%；碳酸钾的用量为苯硼酸摩尔量的3.5倍。产率为99%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 7.56-7.51 (m, 4H), 7.43-7.39 (m, 2H), 7.32-7.28 (m, 1H), 6.99-6.96(m, 2H), 3.85 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 159.09, 140.79, 133.73, 128.70, 128.13, 126.71, 126.63, 114.16,55.32; EI-MS (m/z): 185 [M⁺ + 1], 184 [M⁺], 169,76; IR (υ/cm^-1): 1605, 1485, 1249, 1117, 833, 759, 687。

其结构如下：

。

实施例3、4-甲氧基-4’-氰基联苯的制备

依次将氯化钯、对氰基苯硼酸、对溴苯甲醚和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应10分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为30:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即得4-甲氧基-4’-氰基联苯。

其中，对氰基苯硼酸与对溴苯甲醚的摩尔比为1:1；氯化钯的用量为对氰基苯硼酸摩尔量的1%；碳酸钾的用量为对氰基苯硼酸摩尔量的3倍。产率为86%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 7.70-7.62 (m, 4H), 7.55 (d, J = 8Hz, 2H), 7.01 (d, J = 8Hz, 2H),3.86 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 160.19, 145.19, 132.54, 131.48, 128.34,127.08, 119.07, 114.53, 110.09, 55.39; EI-MS (m/z): 210 [M⁺ + 1], 209 [M⁺], 194, 177, 151, 76;IR (υ/cm^-1): 2220, 1603, 1490, 1239, 1173, 823。

其结构如下：

。

实施例4、4-甲基-4’-氨基联苯的制备

依次将氯化钯、对甲基苯硼酸、对溴苯胺和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应15分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为20:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即得4-甲基-4’-氨基联苯。

其中，对甲基苯硼酸与对溴苯胺的摩尔比为1:1.5；氯化钯的用量为对甲基苯硼酸摩尔量的0.5%；碳酸钾的用量为对甲基苯硼酸摩尔量的3.5倍。产率为85%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 7.43-7.37 (m, 4H), 7.22-7.18 (m, 2H), 6.74 (d, J = 8.8Hz, 2H), 3.64 (s, 2H), 2.36 (s, 3H);¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 145.53, 138.25, 135.84, 131.52, 129.33, 127.76, 126.20, 115.34,20.99; EI-MS (m/z): 184 [M⁺ + 1], 183 [M⁺], 168, 167,152, 77; IR (υ/cm^-1): 3422, 3381, 1617, 1498, 806。

其结构如下：

。

实施例5、4-乙酰基联苯的制备

依次将氯化钯、苯硼酸、对溴苯乙酮和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应8分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为30:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即得4-乙酰基联苯。

其中，苯硼酸与对溴苯乙酮的摩尔比为1:1.2；氯化钯的用量为苯硼酸摩尔量的0.5%；碳酸钾的用量为苯硼酸摩尔量的4倍。产率为94%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 8.04-8.02 (m, 2H), 7.70-7.67 (m, 2H), 7.64-7.62 (m, 2H), 7.49-7.45 (m, 2H),7.42-7.38 (m, 1H), 2.64 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃): δ = 197.76,145.77, 139.85, 135.82, 128.93, 128.89, 128.22, 127.26, 127.21,26.66; EI-MS (m/z): 197 [M⁺ + 1], 196 [M⁺], 181, 153, 76; IR (υ/cm^-1): 1678, 1261, 837, 764, 686。

其结构如下：

。

实施例6、4-甲基联苯的制备

依次将氯化钯、苯硼酸、对溴甲苯和碳酸钾加入到体积比为1:1的聚乙二醇-400和水的均相混合溶剂中，在室温下反应8分钟，反应过程用薄层层析法跟踪。反应完全后用反应溶剂体积2~3倍量的乙醚萃取四次，萃取液用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后，采用硅胶层析柱（石油醚和乙酸乙酯的体积比为40:1）洗脱分离；收集洗脱液，用旋转蒸发仪在45℃进行浓缩后即得4-甲基联苯。

其中，苯硼酸与对溴甲苯的摩尔比为1:1.2；氯化钯的用量为苯硼酸摩尔量的5%；碳酸钾的用量为苯硼酸摩尔量的3.5倍。产率为92%。

经¹HNMR,¹³CNMR, MS, IR检测，其产品为纯品。其各性能指标或表征数据如下：¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ = 7.58 (d, J = 8Hz, 2H), 7.49 (d, J = 7.6Hz, 2H), 7.43-7.39 (m, 2H), 7.32-7.28(m, 1H), 7.24-7.20 (m, 2H), 2.38 (s, 3H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃):δ = 141.14, 138.34, 136.98, 129.45, 128.68, 126.94, 21.07; EI-MS (m/z): 168 [M⁺],167 [M⁺ - 1], 153, 91, 76; IR (υ/cm^-1): 1600, 1565, 822, 752, 688。

其结构如下：

Claims

1.一种联芳化合物的制备方法，是以氯化钯作为催化剂，聚乙二醇-400与水的均相混合物作溶剂，在碱性条件下，芳基硼酸与卤代芳烃以1:1.0~1:1.5的摩尔比于室温反应8~15分钟；反应完全后用乙醚萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，分离，得联芳化合物。

2.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述芳基硼酸为苯硼酸、对甲氧基苯硼酸、对氰基苯硼酸或对甲基苯硼酸。

3.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述卤代芳烃为碘代芳烃和溴代芳烃中的任意一种。如卤代芳烃为溴苯、碘苯、对溴苯甲醚、对溴苯胺、对溴苯乙酮或对溴甲苯。

4.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述碱性条件为碳酸钾存在的条件，碳酸钾的用量为芳基硼酸摩尔量的3~4倍。

5.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述催化剂氯化钯的用量为芳基硼酸摩尔量的0.5~5%。

6.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇-400与水的均相混合溶剂中，聚乙二醇-400与水的体积比为2:1~1:1。

7.如权利要求1所述联芳化合物的制备方法，其特征在于：所述分离采用硅胶柱层析分离。