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Abstract

本发明公开了一种呋喃偶联化合物的合成方法，其步骤是以取代呋喃为起始原料，三氟乙酸钯或醋酸钯为催化剂，氧气为氧化剂，在有机溶剂中经一步合成得到取代呋喃偶联产物。本发明方法实现了通过C-H键活化直接氧化呋喃偶联，其与传统方法相比操作简单，底物适应范围更广，反应效率更高，环境友好，产率高，原子利用率高。

Description

一种呋喃偶联化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及一种呋喃偶联化合物的合成方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
低聚的呋喃化合物在自然界、药物和功能性材料上发挥着重要和广泛的作用。因此，许多有机化学家们试图寻找有效的合成方法来合成这类化合物。传统的合成方法是通过呋喃卤化物与呋喃的有机金属试剂、呋喃的硼酸试剂、其他富电子的呋喃试剂反应合成；或通过两个呋喃有机金属试剂或两个呋喃卤化物直接自身偶联合成。这些方法需要事先制备呋喃卤化物或金属试剂，因此步骤比较繁琐；而且有机金属试剂高的反应活性，容易与水和氧反应，因而这些反应一般需要在无水无氧的气氛中进行，反应条件苛刻，反应要求较高的操作技巧；加之有些呋喃的金属试剂本身较难合成，因此这些传统的方法从原子经济性、步骤经济性、可操作性和环境保护方面具有很大提升空间。
近年来，利用碳氢键活化策略的芳基偶联反应取得了很大发展，这类方法是直接通过切断两个芳香环的C-H键而偶联，因此，这种方法用于制备芳基偶联化合物不仅合成步骤非常简洁，而且节能环保，具有很好的经济效益和应用价值。现今，这类碳氢键活化策略已成功应用到苯环、噻吩环、吲哚环、咔唑环、吡啶环等芳香环的偶联。然而据发明人所知，尽管呋喃是一种很重要而常见的杂芳环，但这类碳氢键活化的策略还未应用到呋喃化合物的偶联上。最近报道，呋喃低聚物具有高荧光性、刚性和溶解性，而且含呋喃基的材料可以生物降解，因而本方法具有重要的应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、底物适应范围广、反应效率更高、环境友好、原子经济效益高的呋喃偶联化合物的合成方法。
本发明实现过程如下：
一种呋喃偶联化合物的合成方法，其以取代呋喃I为起始原料，三氟乙酸钯或醋酸钯为催化剂，氧气为氧化剂，在有机溶剂中经一步合成得到取代呋喃偶联产物II；
Figure 2014100920850100002DEST_PATH_IMAGE001
其中，R为C1～C18的烷基、卤素、C2～C6的烷氧亚甲基、苄氧亚甲基、C2～C18的酯基。
R优选为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧亚甲基、苄氧亚甲基、丙酸乙酯基等酯基。
上述的有机溶剂为二甲亚砜（DMSO）；上述反应中加入有三氟乙酸（TFA）。
本发明的合成机理是由C2-位或C3-位取代呋喃I出发，通过钯催化的C-H键活化反应一步得到目标产物产物II。
本发明的优点：（1）本发明实现了通过C-H键活化直接氧化呋喃偶联，此方法与传统方法相比操作简单，底物适应范围更广，反应效率更高，环境友好，产率高，原子利用率高。（2）本发明应用于C2位或C3位不同取代的呋喃化合物的合成，所得的化合物具有高的C5位偶联的区域选择性。
具体实施方式
在10mL单颈烧瓶中加入三氟乙酸钯或醋酸钯 (10 mmol %)，橡皮塞封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入DMSO (1.5 mL)、TFA (1mmol)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入取代呋喃I（1 mmol），在室温下反应24h (反应时间和温度由不同的底物决定)，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后向反应混合物中加少量的NaHCO3中和过量的TFA，用适量乙醚萃取三次，合并有机相；水洗，饱和食盐水洗，用MgSO 4干燥，减压浓缩，柱色谱分离得自身偶联产物。
实施例1
Figure 931877DEST_PATH_IMAGE002
IIa 
在10mL单颈烧瓶中加入Pd(OAc)2 (22.4 mg，10 mmol %)，封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使烧瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入DMSO (1.5 mL)、TFA(75 μL，1 mmol)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入2-乙基呋喃（105 μL, 1 mmol），在室温下反应24h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后向反应混合物中加少量的NaHCO3中和过量的TFA，用乙醚萃取三次，合并有机相；水洗，饱和食盐水洗，用MgSO 4干燥，减压浓缩，柱色谱分离,正己烷为洗脱剂，得自身偶联产物IIa（76 mg，80%）。
IR (KBr) υ 3116, 2973, 2933, 1658, 1512, 780 cm-1;HRMS (ESI): Exact mass calcd for C12H14O2 [M + Na]+: 213.0886. Found: 213.0897；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.38 (s, 2H), 6.02 (s, 2H), 2.91 – 2.41 (m, 4H), 1.26 (t, J = 8 Hz, 6H)；13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 157.1, 145.3, 105.7, 105.0, 21.5 , 12.3。 
实施例2
Figure DEST_PATH_IMAGE003
 IIb 
在10mL单颈烧瓶中加入Pd(OAc)2 (22.4 mg，10 mmol %)，封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使烧瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入DMSO (1.5 mL)、TFA (75 μL，1 mmol)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入2-苄氧亚甲基呋喃（188 mg，1 mmol），在50℃下反应24h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后向反应混合物中加少量的NaHCO3中和过量的TFA，用乙醚萃取三次，合并有机相；水洗，饱和食盐水洗，用MgSO4干燥，减压浓缩，柱色谱分离，正己烷/乙酸乙酯为1:20做洗脱剂，得自身偶联产物IIb（159 mg，85%）。
IR (KBr) υ 3026, 2853, 2793, 1466, 1205, 1060, 796, 733, 694 cm-1; HRMS (ESI):Exact mass calcd for C24H22O4[M + Na]+: 397.1410. Found: 397.1420；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.58 – 7.36 (m, 8H), 7.36 – 7.26 (m, 2H), 6.59 (d, J = 2.8 Hz, 2H), 6.44 (d, J = 4Hz,2H), 4.62 (s, 4H), 4.56 (s,4H)；13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 151.2, 146.8, 137. 9, 128.5, 128.1, 127.9, 111.5, 106.1, 72.0, 63. 9。
实施例3
Figure 180456DEST_PATH_IMAGE004
IIc
在10mL单颈烧瓶中加入Pd(OAc)2 (22.4 mg, 10 mmol %)，封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使烧瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入DMSO (1.5 mL)、TFA (75 μL，1 mmol)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入2-呋喃丙酸乙酯（168 mg，1 mmol），在50℃下反应24h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后向反应混合物中加少量的NaHCO3中和过量的TFA，用乙醚萃取三次，合并有机相；水洗，饱和食盐水洗，用MgSO4干燥，减压浓缩，柱色谱分离,正己烷/乙酸乙酯为1:10做洗脱剂，得自身偶联产物IIc（136 mg，81%）。
IR (KBr) υ 2991, 2922, 2853,1730, 1390, 791 cm-1 ；HRMS (ESI): Exact mass calcd for C18H22O6[M + Na]+: 357.1309. Found: 357.1311；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.38 (d, J = 4 Hz, 2H), 6.09 (d, J = 4 Hz, 2H), 4.17 (dd, J = 8, 4 Hz, 4H), 3.02 (t, J = 8 Hz, 4H), 2.69 (t, J = 6 Hz, 4H), 1.28 (t, J =6 Hz, 6H)； 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 172.5, 153.5, 145.5, 107.2, 105.3, 60.7, 32.9, 23.2, 14.3。
实施例4
Figure 2014100920850100002DEST_PATH_IMAGE005
 IId
在10mL单颈烧瓶中加入Pd(OAc)2 (22.4 mg，10 mmol %)，封口抽真空，用氧气球置换瓶中的空气，使烧瓶中充满氧气。然后，在氧气氛围下向烧瓶中依次通过注射器加入DMSO (1.5 mL)、TFA(75 μL，1 mmol)，并将反应混合物在室温下搅拌均匀。向搅拌均匀的烧瓶中加入3-苄氧亚甲基呋喃（188 mg，1 mmol），在50℃下反应24h，TLC板检测反应，直到原料反应完全。然后向反应混合物中加少量的NaHCO3中和过量的TFA，用乙醚萃取三次，合并有机相；水洗，饱和食盐水洗，用MgSO4干燥，减压浓缩，柱色谱分离,正己烷/乙酸乙酯为1:20做洗脱剂，得自身偶联产物IId（106mg，57%）。
IR (KBr) υ 3029, 2923, 2854, 1735, 1449, 1051, 794, 749, 695 cm-1; HRMS (ESI): Exact mass calcd for C24H22O4[M + Na]+: 397.1410. Found: 397.1420；1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.54 – 7.18 (m, 12H), 6.60 (s, 2H), 4.55 (s, 4H), 4.44 (s, 4H)； 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 147.2, 140.1, 138.2, 128.7, 128.1, 128.0, 124.3, 106.2, 72.2, 63.5。

Claims (4)

1.一种呋喃偶联化合物的合成方法，其特征在于：以取代呋喃I为起始原料，三氟乙酸钯或醋酸钯为催化剂，氧气为氧化剂，在有机溶剂中经一步合成得到取代呋喃偶联产物II；
Figure 654659DEST_PATH_IMAGE001
其中，R为C1～C18的烷基、卤素、C2～C6的烷氧亚甲基、苄氧亚甲基、C2～C18的酯基。
2.根据权利要求1所述呋喃偶联化合物的合成方法，其特征在于：R为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、甲氧亚甲基、苄氧亚甲基或丙酸乙酯基。
3.根据权利要求1所述呋喃偶联化合物的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂为二甲亚砜。
4.根据权利要求1所述呋喃偶联化合物的合成方法，其特征在于：反应中加入三氟乙酸。
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Termination date: 20170313

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