CN103172479B

CN103172479B - 一种钯催化的联芳烃制备方法

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Publication number: CN103172479B
Application number: CN201310096510.9A
Authority: CN
Inventors: 齐陈泽; 程凯
Original assignee: University of Shaoxing
Current assignee: University of Shaoxing
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: CN103172479A

Abstract

本发明公开了一种钯催化的联芳烃制备方法，属于联芳烃合成技术领域，其特征在于，包括以下步骤：在醋酸钯的作用下，在TBAF溶剂中，无需任何配体和惰性气体保护，芳基亚磺酸盐与芳基硅醚衍生物反应得到联芳烃化合物。本发明通过芳基亚磺酸盐代替卤代芳烃，70度下无需隔绝空气就可以得到相应的联芳烃化合物，该方法只需要加入市售的TBAF，无需膦配体，碱和其他溶剂的加入，后处理简单，生物相容性好等突出优点，具有很好的实用性和经济价值。

Description

一种钯催化的联芳烃制备方法

技术领域:

本发明涉及一种联芳烃类化合物的制备方法，更具体是指一种钯催化的联芳烃制备方法。

背景技术：

联芳烃是重要的有机原料，广泛用于医药、农药、染料、液晶材料等领域。可以用来合成增塑剂、防腐剂，还可以用于制造燃料、工程塑料和高能燃料等。联芳烃存在于煤焦油、原油和天然气中。联芳烃的制备方法有通过芳烃热解制联芳烃等的化学合成法和通过各种煤焦油馏分制联芳烃的分离提取法。联芳烃在煤焦油中的质量分数为0.20%-0.40%，目前煤焦油提取法和化学合成法并存。

联芳烃类化合物是有机合成中一种常用的结构单元，它们常用于各种有机化合物的制备，目前，文献所报道的该类化合物合成研究所用的方法为过渡金属催化的偶联反应，包括Suzuki偶联, Negishi偶联, Stille偶联, Hiyama偶联, Kumada偶联, Ullmann偶联方法等（Suzuki和Negishi还获得了2010年诺贝尔化学奖），因此，研究条件更加温和，是非常有必要和有经济价值的。

近年来，利用廉价易得、生物相容性的有机硅烷参与的偶联反应研究取得了巨大发展。和其他有机金属试剂相比，有机硅烷有着其独特的生质。有机硅试剂比镁试剂、锌试剂稳定；有机锡化合物有着高毒性，而硅元素是—种对环境友好的元素，有机硅化合物最终氧化成无生物活性的硅胶，参与的反应副产物少目，产物易于处理，对环境友好，从环保的角度看，有机硅烷已经成了有机锡化合物最好的替代物；硼试剂难于纯化，一些硼试剂不稳定，容易发生脱硼反应形成自身偶联产物，而硅试剂性质稳定易得所以硅试剂在工业应用中也深受欢迎。卤代芳烃与有机硅试剂在钯的催化作用下进行交叉偶联反应生成联芳烃类化合物的反应被称为Hiyama偶联反应，是合成不对称联芳烃化合物的一种重要手段（Hiyama, T. In Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions; Diederich, F., Stang, P. J., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 1998）。Deshong成功的将该偶联反应作为关键步骤应用到秋水仙碱衍生物Allocolchicinoids的合成中，此类化合物具有微管蛋白抑制活性。（DeShong, P. Org. Lett. 2006，8, 3951-3954）。

发明内容：

本发明的目的是提供一种钯催化的联芳烃制备方法，采取的技术方案如下：

一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在醋酸钯的作用下，在TBAF溶剂中，无需任何配体和惰性气体保护，芳基亚磺酸盐与芳基硅醚衍生物反应得到联芳烃化合物。

本发明涉及的反应方程式如下：

所述的芳基亚磺酸盐为苯基亚磺酸盐、对甲氧基苯基亚磺酸盐、对甲基苯基亚磺酸盐、对氯苯基亚磺酸盐、对溴苯基亚磺酸盐、对碘苯基亚磺酸盐、对硝基苯基亚磺酸盐、邻氯苯基亚磺酸盐、邻硝基苯基亚磺酸盐或萘基亚磺酸盐；

优选地，所述芳基亚磺酸盐可采用以下方法制备而得：

在25ml单颈烧瓶中加入5mmol芳基磺酰氯，1.2g 亚硫酸钠和0.84g 碳酸氢钠，加入10ml水溶解，在80^oC下反应2小时，在冰水浴中析出晶体，将晶体减压过滤后烘干得到白色晶体。

所述的芳基硅醚衍生物为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、2,6-二甲基苯基三甲氧基硅烷、4-甲基苯基三甲氧基硅烷、 3-氟苯基三甲氧基硅烷、4-三氟甲基苯基三甲氧基硅烷或2-苯并呋喃三甲氧基硅烷；

所述TBAF溶剂用量优选为1 mol/L；

所述反应温度优选为70^oC，反应时间为3小时；

所述醋酸钯的用量优选为0.025 mol。

采用以下技术方案，可以获得更好的收率：将0.5 mmol 的芳基亚磺酸盐，5mol%的醋酸钯加入反应器中，将0.6 mmol的芳基硅醚溶于1mL的TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时，反应完毕滤除不溶物，旋干溶剂后，柱分离即得产品。

本发明方法所提供的芳基亚磺酸盐化合物与芳基硅醚衍生物通过钯催化偶联反应，制备联芳烃类化合物，具有如下特点：

1、通过易制备的芳基亚磺酸盐可以得到联芳烃类化合物，具有很高的实用性和选择性；

2、该反应不需要任何惰性气体的保护，在空气中能很好的进行；

3、该反应条件温和，反应时间短，反应产率高，经过简单的后处理就能得到产物；

4、该方法中，只需要加入市售的TBAF（1 mol/L, THF）（四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液），无需膦配体，碱和其他溶剂的加入，成本低、生物相容性好。

以下通过具体实施方式作进一步说明。

具体实施方式：

实施例1：

本发明的一种钯催化的联芳烃制备方法，包括以下步骤：

将0.5 mmol 的芳基亚磺酸盐，5 mol%的醋酸钯加入反应器中，将0.6 mmol的芳基硅醚衍生物溶于1mL的TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，柱分离即得产品。

所述芳基亚磺酸盐的制备，采用以下步骤制备：

在25ml单颈烧瓶中加入5mmol芳基磺酰氯，1.2g 亚硫酸钠和0.84g 碳酸氢钠，加入10ml水尽量溶解，在80^oC下反应2小时。稍冷后在冰水浴中析出晶体，将晶体减压过滤后烘干得到白色晶体。（若无晶体析出，则将水溶液倒入烧杯中，在电热套上蒸发水，至有晶体析出。稍冷后在冰水浴中析出晶体，将晶体减压过滤后烘干得到白色晶体。

调整芳基亚磺酸盐和芳基硅醚衍生物的选择，得以下实施例2-6，但本发明并不局限于下述选择：

芳基亚磺酸盐为苯基亚磺酸盐、对甲氧基苯基亚磺酸盐、对甲基苯基亚磺酸盐、对氯苯基亚磺酸盐、对溴苯基亚磺酸盐、对碘苯基亚磺酸盐、对硝基苯基亚磺酸盐、邻氯苯基亚磺酸盐、邻硝基苯基亚磺酸盐或萘基亚磺酸盐；

芳基硅醚衍生物为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、2,6-二甲基苯基三甲氧基硅烷、4-甲基苯基三甲氧基硅烷、 3-氟苯基三甲氧基硅烷、4-三氟甲基苯基三甲氧基硅烷或2-苯并呋喃三甲氧基硅烷。

实施例2：

称取0.5 mmol 的苯基亚磺酸盐，0.025 mmol的醋酸钯加入反应器中，将0.6 mmol的二苯基二甲氧基硅烷溶于1 mL的TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，用石油醚/乙酸乙酯进行柱分离，得分析纯产品，产率为93 %。

¹H NMR ( 400 MHz, CDCl₃, TMS ) δ 7.55 ( t, J = 6.8 Hz, 2 H ), 7.38-7.48 ( m, 4 H ), 7.32 ( t, J = 7.2 Hz, 1 H ), 7.21 ( d, J = 7.6 Hz, 2 H ), 2.33 ( s, 3 H ). HRMS (EI) Calcd for C₁₃H₁₂(M⁺) 168.0939, Found 168.0936。

实施例3：

称取0.5 mmol 的苯基亚磺酸盐，0.025 mmol的醋酸钯加入反应器中，将0.6 mmol的4-甲基苯基三甲氧基硅烷溶于1 mL TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，用石油醚/乙酸乙酯进行柱分离，得分析纯产品，产率为90 %。

¹H NMR ( 400 MHz, CDCl₃, TMS ) δ 7.47 ( d, J = 8.0 Hz, 4 H ), 7.45 ( d, J = 7.6 Hz, 4 H ), 2.37 ( s, 6 H ). HRMS (EI) Calcd for C₁₄H₁₄ (M⁺) 182.1096, Found 182.1099。

实施例4：

称取0.5 mmol 的对溴苯基亚磺酸盐，0.025 mmol的醋酸钯加入反应器中，将1.0 mmol的二苯基二甲氧基硅烷溶于1 mL TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，用石油醚/乙酸乙酯进行柱分离，得分析纯产品，产率为94 %。

¹H NMR ( 400 MHz, CDCl₃, TMS ) δ 7.58 ( d, J = 7.2 Hz, 1 H ), 7.51-7.54 (m, 3 H ), 7.39-7.43 (m, 3 H ), 7.30-7.37 ( m, 2 H ). HRMS (EI) Calcd for C₁₂H₉Br (M⁺) 231.9888, Found 231.9887。

实施例5：

称取0.5 mmol 的对甲基亚磺酸盐，0.025 mmol的醋酸钯加入反应器中，将1.0 mmol的二苯基二甲氧基硅烷溶于1 mL TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，用石油醚/乙酸乙酯进行柱分离，得分析纯产品，产率为92 %。

实施例6：

称取0.5 mmol 的3,5-二甲基亚磺酸盐，0.025 mmol的醋酸钯加入反应器中，将1.0 mmol的二苯基二甲氧基硅烷溶于1 mL TBAF（1 mol/L, THF）中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时。反应完毕滤除其中不溶物，旋干溶剂后，用石油醚/乙酸乙酯进行柱分离，得分析纯产品，产率为88 %。

¹H NMR ( 400 MHz, CDCl₃, TMS ) δ 7.56-7.60 ( m, 3 H ), 7.39-7.45 ( m, 3 H ), 7.34 ( t, J = 7.2 Hz, 1 H ), 7.20 ( t, J = 8.0 Hz, 1 H ), 2.38 ( s, 3 H ), 2.29 ( s, 3 H ). HRMS (EI) Calcd for C₁₄H₁₄ (M⁺) 182.1096, Found 182.1098。

Claims

1.一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在醋酸钯的作用下，在TBAF溶剂中，无需任何配体和惰性气体保护，芳基亚磺酸盐与芳基硅醚衍生物反应得到联芳烃化合物；

所述TBAF溶剂为市售的TBAF 1mol/L THF，即四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液；所述反应温度为70^oC，反应时间为3小时。

2.根据权利要求1所述的一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于：所述的芳基亚磺酸盐为苯基亚磺酸盐、对甲氧基苯基亚磺酸盐、对甲基苯基亚磺酸盐、对氯苯基亚磺酸盐、对溴苯基亚磺酸盐、对碘苯基亚磺酸盐、对硝基苯基亚磺酸盐、邻氯苯基亚磺酸盐、邻硝基苯基亚磺酸盐或萘基亚磺酸盐。

3.根据权利要求2所述的一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于：所述芳基亚磺酸盐采用以下方法制备而得：在25ml单颈烧瓶中加入5mmol芳基磺酰氯，1.2g 亚硫酸钠和0.84g 碳酸氢钠，加入10ml水溶解，在80^oC下反应2小时，在冰水浴中析出晶体，将晶体减压过滤后烘干得到白色晶体。

4.根据权利要求1所述的一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于：所述的芳基硅醚衍生物为苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、2,6-二甲基苯基三甲氧基硅烷、4-甲基苯基三甲氧基硅烷、3-氟苯基三甲氧基硅烷、4-三氟甲基苯基三甲氧基硅烷或2-苯并呋喃三甲氧基硅烷。

5.根据权利要求1所述的一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于：所述醋酸钯的用量优选为0.025 mol。

6.根据权利要求1所述的一种钯催化的联芳烃制备方法，其特征在于：将0.5 mmol 的芳基亚磺酸盐，5mol%的醋酸钯加入反应器中，将0.6 mmol的芳基硅醚溶于1mL的TBAF 1 mol/L THF中，室温滴加到反应器中，在70 ^oC下搅拌3小时，反应完毕滤除不溶物，旋干溶剂后，柱分离即得产品。