CN103274916A - 一种烷基芳基甲酮化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烷基芳基甲酮化合物的合成方法，所述方法包括在有机溶剂中，于钯催化剂、联吡啶和三氟乙酸存在下，使脂族腈类化合物与芳基三氟硼酸盐发生反应而一步制得目的产物，本发明的所述方法具有产品收率高、操作简便、方法简单等诸多优点，具有良好的科研价值和工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种羰基化合物的合成方法，特别地涉及一种烷基芳基甲酮化合物的合成方法，属于有机化学合成领域。
背景技术
酮类化合物一直以来都是一种用途广泛的化合物，其可应用于多种化合物的有机合成领域中，由于羰基的存在，而赋予其良好的反应活性，因此，长期以来，酮类化合物一直被得以广泛关注，并在多个领域中用途广泛。
对于酮类化合物的合成，人们研发了多种化学合成的方法与路线。最近数年来，通过腈与有机硼试剂发生在过渡金属催化下发生加成反应而得到酮类化合物，这已经成为合成酮类化合物的一种重要方法，人们对此进行了深入研究，通过底物的改变和反应条件的选择，以及催化体系的改变而合成了大量不同的酮化合物。
Chengxiang Zhou等人(“Synthesis of aryl ketones or ketimines by palladium-catalyzedarene C-H addition to nitriles”，J.Org.Chem.，2006，Vol.71，No.9，p3551-3558)公开了在乙酸钯催化下，于DMSO和三氟乙酸中使芳烃与芳基腈发生反应得到芳基酮的方法，其反应式如下：
Baowei Zhao等人(“Cationic palladium(II)-catalyzed addition of arylboronic acids to nitriles.One-step synthesis of benzofurans from phenoxyacetonitriles”，Org.Lett.，2006，Vol.8，No.26，p5987-5990)公开了在阳离子钯催化剂下，芳基硼酸与腈化合物的加成反应生成芳基酮的方法，其反应式如下：
Baowei Zhao等人(“Palladium(II)-catalyzed addition of arylboronic acid to nitriles”，Tetrahedron Lett.，2006，Vol.47，No.38，p6765-6758) 公开了在醋酸钯、联吡啶和溶剂存在下，可由芳基硼酸与芳基腈或烷基腈进行反应而得到相应的芳基酮，其反应式如下：
在该方法中，虽然可使用脂肪腈来代替苯乙腈，但发现其收率很低，最高仅为38％，最低可至15％。
Ying-Chieh Wong等人(“Direct synthesis of arylketones by Nichke-catalyzed addition of arylboronic acids to nitriles”，Org.Lett.，2010，Vol.12，No.8，p1736-1739)公开了在Ni(dppe)Cl2和过量ZnCl2复合催化体系作用下，芳基硼酸可与各种腈化合物反应生成芳基酮，其反应式如下：
在该方法中，也考察了芳基硼酸与脂肪腈如丁腈、异丙腈、环丙腈或环己腈的反应，但收率较低，分别为69％、63％、82％和85％。
Ajuan Yu等人(“Addition of arylboronic acids to nitriles in aqueous media catalyzed by a2，2’-bipyridine-cyclopalladated ferrocenylimine complex”，Synlett，2007，No.19，p3063-3067)公开了在2，2’-联吡啶茂铁络合的环钯催化剂存在下，芳基硼酸可与各种腈化合物反应生成芳基酮，其反应式如下：
其中当R为乙基、正丙基或3-氯丙基时，相应产物的收率分别为12％、38％和0。
如上所述，虽然现有技术中公开了多种由芳基硼酸与腈化合物反应得到相应酮类化合物的方法，但由于脂肪腈的活性要远低于芳腈， 因此对于脂肪腈参与的反应研究较少，同时且其相应化合物的收率很低，远逊于芳腈。
因此，如何选择合适的催化体系和工艺条件，来实现活性较低的脂肪腈的活化，使其能够与芳基化合物顺利反应，以高收率得到相应的烷基芳基甲酮化合物，这是目前该领域中的一个研究方向。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述现有技术中存在的如收率过低、催化剂昂贵等诸多缺陷，本发明人对于由脂肪腈和芳基化合物来制备烷基芳基甲酮化合物的反应进行了深入研究，在付出大量创造性劳动后，从而完成了本发明。
本发明涉及一种烷基芳基甲酮化合物的制备方法，所述方法包括在溶剂中，于钯催化剂、联吡啶和三氟乙酸存在下，使脂肪腈化合物与芳基三氟硼酸盐发生反应而一步制得了烷基芳基甲酮化合物。
具体而言，本发明提供了一种式(I)所示烷基芳基甲酮化合物的制备方法，
所述方法包括：
在钯催化剂、联吡啶和三氟乙酸存在下，式(II)化合物与式(III)化合物在反应溶剂中发生反应，生成式(I)化合物，
其中，R选自C1-C12烷基、卤代C1-C12烷基、C3-C6环烷基、金刚烷基、未取代或苯环上被1-5个取代基取代的苄基，所述取代基独立地选自C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或硝基；
X为碱金属元素；
Ar为如下选自如下式(IV)或(V)的基团：
其中，R1各自独立地选自H、卤素、羟基、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤代C1-C6烷基、卤代C1-C6烷氧基、C2-C4烯基、苯基；
m为0-5的整数；
q为0-7的整数；
X、Y、Z、M、N、W、P、Q各自独立地选自C或N。
在本发明的所述方法中，C1-C12烷基的含义是指具有1-12个碳原子的直链或支链烷基，非限定性地例如可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基等。
在本发明的所述方法中，卤代C1-C12烷基的含义则是指上述定义的″C1-C12烷基″被卤素取代后的基团。
在本发明的所述方法中，C3-C6环烷基的含义是指具有3-6个碳原子的环烷基，如环丙基、环丁基、环戊基或环己基。
在本发明的所述方法中，C1-C6烷基的含义是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，非限定性地例如可为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基或正己基等。
在本发明的所述方法中，C1-C6烷氧基是指上述定义的″C1-C6烷基″与O原子相连后的基团。
在本发明的所述方法中，除非另有规定，卤素或卤代中的卤素例如可为F、Cl、Br或I。
在本发明的所述合成方法中，m为0-5的整数，例如可为0、1、2、3、4或5，即式(IV)的环上可被0个、1个、2个、3个、4个或5个R1所取代。
在本发明的所述合成方法中，q为0-7的整数，例如可为0、1、2、3、4、5、6或7，即式(V)的环上可被0个、1个、2个、3个、4个、5个、6个或7个R1所取代。
在本发明的所述合成方法中，式(IV)或(V)的基团的环上的 
代表与BF3X相连。
在本发明的所述合成方法中，X为碱金属元素，例如可为Li、Na或K。
在本发明的所述合成方法中，式(II)与(III)进行反应时的反应溶剂并没有特别的限定，可为有机合成领域中所使用的任何常规有机溶剂，非限定性地例如可为苯、甲苯、二甲苯、氯苯、1，4-二氧六环、1，6-二氧六环、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、正己烷、乙醚、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇等中的一种或多种，或上述一种或多种有机溶剂与水的混合物。
当反应溶剂为有机溶剂与水的混合物时，则有机溶剂与水的体积比为为1∶0.1-1，例如可为1∶0.1、1∶0.2、1∶0.3、1∶0.4、1∶0.5、1∶0.6、1∶0.7、1∶0.8、1∶0.9或1∶1。
在本发明的所述合成方法中，所述钯催化剂为三氟乙酸钯。
在本发明的所述合成方法中，所述联吡啶未取代或被上述定义的C1-C6烷基取代，例如可为2，2’-联吡啶、4，4’-联吡啶、3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶或4，4’-二甲基-2，2’-联吡啶。
在本发明的所述合成方法中，所述式(II)与(III)化合物的摩尔比可进行合适的选择，例如摩尔比可为1∶1-3，该范围包括了其中的任何子区间范围，如1∶1.2-2.8、1∶1.4-2.6、1∶1.6-2.4、1∶1.8-2.2，也包括了其中的任何具体点值，示例性地例如可为1∶1.2、1∶1.5、1∶1.7、1∶1.9、1∶2、1∶2.2、1∶2.4、1∶2.6、1∶2.8或1∶3。
在本发明的所述合成方法中，所述钯催化剂的摩尔用量可进行合适的选择，例如其摩尔用量为式(II)化合物摩尔用量的2-10％，例如可为2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。
在本发明的所述合成方法中，以摩尔计，所述钯催化剂与联吡啶的用量比可进行合适的选择，例如可为1∶1-3，该范围包括了其中的任何子区间范围，如1∶1.2-2.8、1∶1.4-2.6、1∶1.6-2.4、1∶1.8-2.2，也包括了其中的任何具体点值，示例性地例如可为1∶1.2、1∶1.5、1∶1.7、1∶1.9、1∶2、1∶2.2、1∶2.4、1∶2.6、1∶2.8或1∶3。
在本发明的所述合成方法中，所述三氟乙酸的用量并没有特别 的限定，例如其与式(II)化合物的摩尔比可为5-15∶1，非限定性地可为5∶1、7∶1、9∶1、11∶1、13∶1或15∶1。
在本发明的所述合成方法中，反应温度为60-140℃，非限定性地例如可为60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃。
在本发明的所述合成方法中，反应时间并无特别的限定，例如可通过液相色谱检测目的产物或原料的残留百分比而确定合适的反应时间，其通常为15-30小时，非限定性地例如为15小时、17小时、19小时、21小时、23小时、25小时、27小时、29小时或30小时。
作为一种优选实施方式，所述Ar为如下的式(VI)或(VII)：
其中R1、m、q和具有如上的相同定义。
作为一种优选实施方式，本发明所述反应是在惰性气体保护下进行，所述惰性气体例如可为氮气。
与现有技术相比，本发明产生了如下优点：
1.通过选择式(II)和(III)化合物作为反应底物，一步合成得到了烷基芳基甲酮化合物，反应简单、操作简便、收率高。
2.本发明的方法中，以三氟乙酸钯作为催化剂，通过联吡啶和三氟乙酸的协同作用，增大了低反应活性的脂肪腈的反应活性，而能够以高收率获得相应的烷基芳基甲酮，是一种烷基芳基甲酮化合物的全新合成方法。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
实施例1：甲基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入25ml四氢呋喃、10mmol乙腈、10mmol苯基三氟硼酸钾、0.2mmol三氟乙酸钯、0.2mmol2，2’-联吡啶和50mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于60℃搅拌反应15小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为98％，纯度为98.2％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.96(d，J＝7.1Hz，2H)，7.57(t，J＝7.4Hz，1H)，7.47(t，J＝7.4Hz，2H)，2.61(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ198.2，137.2，133.1，128.6，128.3，26.6。
实施例2：甲基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入20ml甲苯、10mmol乙腈、20mmol苯基三氟硼酸钠、0.5mmol三氟乙酸钯、1mmol3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶和100mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于80℃搅拌反应20小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为91％，纯度为99.4％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.96(d，J＝7.1Hz，2H)，7.57(t，J＝7.4Hz，1H)，7.47(t，J＝7.4Hz，2H)，2.61(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ198.2，137.2，133.1，128.6，128.3， 26.6。
实施例3：异丙基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入35ml二氯甲烷、15mmol异丁腈、45mmol苯基三氟硼酸钾、1.5mmol三氟乙酸钯、3mmol4，4’-联吡啶和120mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于100℃搅拌反应24小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为94％，纯度为98.9％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.95(d，J＝7.7Hz，2H)，7.55(t，J＝7.3Hz，1H)，7.46(t，J＝7.7Hz，2H)，3.60-3.56(m，1H)，1.22(d，J＝6.9Hz，6H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ204.5，136.3，132.8，128.6，128.3，35.4，19.1。
实施例4：环丙基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入18ml N，N-二甲基甲酰胺、9mmol环丙腈、12mmol苯基三氟硼酸锂、0.45mmol三氟乙酸钯、1.35mmol2，2’-联吡啶和50mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于120℃搅拌反应25小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为92％，纯度为99.5％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ8.01(d，J＝7.5Hz，2H)，7.56(t，J＝6.8Hz，1H)，7.47(t，J＝6.8Hz，2H)，2.69(m，1H)，1.25(m，2H)，1.05(m，2H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ200.7，138.0，132.7，128.5，128.0，17.1，11.6。
实施例5：正丁基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入15ml二甲基亚砜、5mmol正戊腈、14mmol苯基三氟硼酸钠、0.1mmol三氟乙酸钯、0.28mmol4，4’-二甲基-2，2’-联吡啶和25mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于130℃搅拌反应30小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为99％，纯度为98.9％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.88(d，J＝7.9Hz，2H)，7.47(t，J＝7.4Hz，1H)，7.37(t，J＝7.4Hz，2H)，2.89(t，J＝7.4Hz，2H)，1.68-1.62(m，2H)，1.38-1.30(m，2H)，0.88(t，J＝7.4Hz，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ199.6，136.1，131.8，127.5，127.0，37.3，25.5，21.5，12.9。
实施例6：正庚基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入22ml正己烷、7mmol正辛腈、18mmol苯基三氟硼酸钾、0.7mmol三氟乙酸钯、1.4mmol4，4’-联吡啶和40mmol三氟乙酸，氮气置换三次， 然后在持续通入氮气的保护下，于140℃搅拌反应25小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为98％，纯度为99.5％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.95(d，J＝7.8Hz，2H)，7.54(t，J＝7.4Hz，1H)，7.45(t，J＝7.4Hz，2H)，2.96(t，J＝7.4Hz，2H)，1.76-1.69(m，2H)，1.42-1.22(m，8H)，0.88(t，J＝6.9Hz，3H；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ199.6，136.1，131.8，127.5，127.0，37.6，30.7，28.3，28.1，23.4，21.6，13.0。
实施例7：金刚烷-1-基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入30ml乙醚、10mmol金刚烷-1-腈、20mmol苯基三氟硼酸钾、1mmol三氟乙酸钯、2.5mmol3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶和80mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于80℃搅拌反应20小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为95％，纯度为99.6％(HPLC)。
熔点：52-53℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)δ7.46(d，J＝7.1Hz，2H)，7.35(d，J＝7.3Hz，2H)，7.31(t，J＝7.3Hz，2H)，2.0(m，3H)，1.94-1.93(m，6H)，1.70-1.64(m，6H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ210.2，139.7，130.1，127.9，127.1，46.9，39.1，36.6，28.2。
实施例8：2-甲氧基苄基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入25ml 1，4-二氧六环、8mmol2-甲氧基苯乙腈、16mmol苯基三氟硼酸钾、0.25mmol三氟乙酸钯、0.55mmol4，4’-联吡啶和80mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于100℃搅拌反应24小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为96.0％，纯度为98.9％(HPLC)。
熔点：57-59℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ8.04-8.02(d，J＝7.3Hz，2H)，7.55-7.52(t，J＝7.4Hz，1H)，7.46-7.42(t，J＝7.7Hz，2H)，7.26-7.23(t，J＝7.8Hz，1H)，7.18-7.16(d，J＝7.4Hz，1H)，6.93-6.90(t，J＝7.2Hz，1H)，6.88-6.87(d，J＝8.3Hz，1H)，3.76(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ198.0，157.2，137.1，132.9，131.1，128.5，128.4，128.4，123.8，120.7，110.6，55.4，40.0。
实施例9：苄基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入30ml 1，6-二氧六环、15mmol苯乙腈、15mmol苯基三氟硼酸钠、0.75mmol三氟乙酸钯、1.45mmol3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶和200mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于120℃搅拌反应20小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为98％，纯度为99.4％(HPLC)。
熔点：55-56℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ＝7.92-7.91(m，2H)，7.45(t，J＝7.7Hz，1H)，7.36-7.33(m，2H)，7.24-7.21(m，2H)，7.18-7.13(m，1H)，4.18(s，2H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ(ppm)196.6，135.6，133.5，132.1，128.4，127.6，127.6，125.8，44.4。
实施例10：4-氟苄基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入21ml正丁醇、12mmol4-氟苯乙腈、24mmol苯基三氟硼酸钾、1.2mmol三氟乙酸钯、2mmol4，4’-联吡啶和100mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于140℃搅拌反应24小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为98％，纯度为99.3％(HPLC)。
熔点：81-82℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ8.04-8.01(dd，J＝8.8，5.4Hz，2H)，7.34-7.31(t，J＝7.5Hz，2H)，7.26-7.25(m，3H)，7.13-7.09(t，J＝8.6Hz，2H)，4.25(s，2H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ196.0，165.8(d，1JC-F＝253Hz)，134.4，133.0(d，JC-F＝3.0Hz)，131.3(d，JC-F＝9.3Hz)，129.4，128.8，127.0，115.8(d，JC-F＝21.7Hz)，45.5。
实施例11：4-甲基苄基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入四氢呋喃与水的混合物13ml(其中四氢呋喃为10ml，水为3ml)、20mmol4-甲基苯乙腈、35mmol苯基三氟硼酸钠、2mmol三氟乙酸钯、4mmol3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶和160mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于100℃搅拌反应24小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为99％，纯度为99.8％(HPLC)。
熔点：94-95℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ8.01-7.99(d，J＝7.9Hz，2H)，7.54-7.51(t，J＝7.4Hz，1H)，7.45-7.42(t，J＝7.7Hz，2H)，7.16-7.11(m，4H)，4.23(s，2H)，2.31(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ197.9，136.7，136.5，133.1，131.5，129.4，129.3，128.6，45.1，21.1。
实施例12：4-硝基苄基苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入甲醇与水的混合物26ml(其中甲醇为20ml，水为6ml)、15mmol4-硝基苯乙腈、40mmol苯基三氟硼酸钾、1mmol三氟乙酸钯、2.4mmol4，4’-联吡啶和125mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于95℃搅拌反应20小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为98.0％，纯度为99.2％(HPLC)。
熔点：139-141℃；
核磁共振：1H MR(CDCl3，500MHz)：δ8.20-8.18(m，2H)，8.02-8.00(m，2H)，7.62-7.60(m，1H)，7.52-7.48(m，2H)，7.44-7.42(m，2H)，4.42(s，2H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ196.0，147.1，142.1，136.2，133.7，130.7，128.9，128.4，127.3，44.9。
实施例13：甲基4-联苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入四氯化碳与水的混合物26ml(其中四氯化碳为20ml，水为6ml)、10mmol乙腈、25mmol4-联苯基三氟硼酸钾、0.5mmol三氟乙酸钯、1.2mmol2，2’-联吡啶和70mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于90℃搅拌反应25小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为91.0％，纯度为99.0％(HPLC)。
熔点：116-117℃；
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ8.04-8.02(d，J＝8.5Hz，2H)，7.69-7.67(d，J＝8.5Hz，2H)，7.63-7.62(d，J＝7.2Hz，2H)，7.48-7.45(m，2H)，7.41-7.38(t，J＝7.3Hz，1H)，2.63(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ197.8，145.8，139.9，135.9，129.0，128.9，128.2，127.3，127.2，26.2。
实施例14：异丙基4-溴苯基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入25ml甲苯、10mmol异丁腈、22mmol4-溴苯基三氟硼酸钾、0.9mmol三氟 乙酸钯、1.8mmol4，4’-联吡啶和100mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于65℃搅拌反应28小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为90％，纯度为99.5％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ7.81-7.79(d，J＝8.6Hz，2H)，7.59-7.57(d，J＝8.6Hz，2H)，3.51-3.43(m，1H)，1.20-1.18(d，J＝6.9Hz，6H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ203.3，134.9，131.9，129.9，127.9，35.4，19.0。
实施例15：甲基萘2-基甲酮的合成
在装配有搅拌器、温度计、加料口的反应容器中，加入20ml四氢呋喃、15mmol乙腈、25mmol萘2-基三氟硼酸钾、1.2mmol三氟乙酸钯、2mmol2，2’-联吡啶和150mmol三氟乙酸，氮气置换三次，然后在持续通入氮气的保护下，于120℃搅拌反应24小时。反应结束后，放置自然冷却至室温；分别用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水，分离萃取有机层，旋转蒸干后即得目标产物，其产率为86.0％，纯度为99.1％(HPLC)。
核磁共振：1H NMR(CDCl3，500MHz)：δ8.42(s，1H)，8.01-8.00(d，J＝8.6Hz，2H)，7.93-7.92(d，J＝8.1Hz，1H)，7.86-7.83(m，2H)，7.58-7.55(t，J＝6.9Hz，1H)，7.54-7.51(d，J＝7.5Hz，1H)，2.69(s，3H)；
13C NMR(CDCl3，125MHz)δ198.1，135.6，134.5，132.5，130.2，129.6，128.5，128.4，127.8，126.8，123.9，26.7。
对比例1-8
除将其中的催化剂三氟乙酸钯分别替换为Pd2(dba)3、Pd(dba)2、Pd(OAc)2、PdCl2、Pd(吡啶基)2、Pd(NH3)4Cl2、双(三叔丁基膦)钯(0)、 Pd(acac)2外，以与实施例1相同的方式实施了对比例1-8，其对应关系和甲基苯基甲酮的产率如下表所示。
对比例9-14
除将催化剂三氟乙酸钯分别替换为Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、K2PdCl4、Pd(dppe)Cl2、Pd(cod)Cl2、Na2PdCl4外，以与实施例1相同的方式实施了对比例9-13，其对应关系和甲基苯基甲酮的产率如下表所示。
注：NR其含义是未检测到。
由上面两个表可显而易见地看出，当采用其它的Pd催化剂时，即便是采用了三氟乙酸钯非常类似的乙酸钯，与本发明的技术方案相比，目的产物的收率非常低，甚至未能产生目的产物。这是因为脂肪腈的活性远低于芳腈，当在同等条件下催化芳腈时能取得高收率，但催化脂肪腈时则难以取得与芳腈的同样效果。
而本发明通过使用三氟乙酸钯增强了脂肪腈活性，从而极大地提高了收率。
对比例15-26
除将其中的多种具体联吡啶分别替换为如下的含N配体外，分别以与实施例2-13相同的方式实施了对比例15-26，其对应关系和相应甲酮化合物的产率如下表所示。
注：NR其含义是未检测到。
由该表可明确看出，当采用其它含N配体时，或者目的产物的产率很低，或者根本得不到目的产物，这说明脂肪腈对于催化剂配体具有专一对应性，且联吡啶具有最好的催化效果。
对比例27-31
除将其中的三氟乙酸分别替换为如下表所示的酸外，分别以与实施例1相同的方式而实施了对比例27-31，其对应关系和甲基苯基甲酮的产率如下表所示。
由该表可看出，在本发明的反应体系中未加入三氟乙酸时，产物 的收率很低，而当加入三氟乙酸后，出乎意料地大幅度提高了产物收率。
综上所述，由上述所有实施例和所有对比例可明确看出，当采用本发明的方法即使用三氟乙酸钯、联吡啶和三氟乙酸所组成的催化体系时，不但能够顺利实现对反应底物的羰基化反应，而且能够大幅度提高产物收率，是一种非常有工业应用前景的全新合成方法，为脂肪酮类化合物的高效快捷合成提供了全新的合成路线。
应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种式烷基芳基甲酮化合物的制备方法，所述方法包括：
在钯催化剂、联吡啶和三氟乙酸存在下，式(II)化合物与式(III)化合物在反应溶剂中发生反应，生成式(I)的烷基芳基甲酮化合物，
其中，R选自C1-C12烷基、卤代C1-C12烷基、C3-C6环烷基、金刚烷基、未取代或苯环上被1-5个取代基取代的苄基，所述取代基独立地选自C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤素或硝基；
X为碱金属元素；
Ar为如下选自如下式(IV)或(V)的基团：
其中，R1各自独立地选自H、卤素、羟基、硝基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤代C1-C6烷基、卤代C1-C6烷氧基、C2-C4烯基、苯基；
m为0-5的整数；
q为0-7的整数；
X、Y、Z、M、N、W、P、Q各自独立地选自C或N。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述反应溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯苯、1，4-二氧六环、1，6-二氧六环、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、正己烷、乙醚、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、己醇中的一种或多种，或上述一种或多种有机溶剂与水的混合物。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：所述钯催化剂为三氟乙酸钯。
4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于：所述联吡啶为2，2’-联吡啶、4，4’-联吡啶、3，3’-二甲基-2，2’-联吡啶或4，4’-二甲基-2，2’-联吡啶。
5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于：所述式(II)与(III)化合物的摩尔比为1∶1-3。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于：所述钯催化剂的摩尔用量为式(II)化合物摩尔用量的2-10％。
7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于：以摩尔计，所述钯催化剂与联吡啶的用量比为1∶1-3。
8.如权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于：所述三氟乙酸与式(II)化合物的摩尔比为5-15∶1
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于：反应温度为60-140℃。
10.如权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于：反应时间为15-30小时。
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