CN104177209B - 一种芳基末端炔的制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种芳基末端炔的制备方法，包括芳卤与2-甲基-3-丁炔基-2-醇经Sonogashira交叉偶联反应得到带2-羟基-2-丙基保护基团的芳炔化合物4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇，再脱除保护基团得到芳基末端炔产物，所述脱保护反应在NaOH、二乙二醇单乙基醚存在下，以甲苯为溶剂进行。本发明的芳基末端炔制备方法可大大降低反应温度并缩短反应时间，低温下速度可控地高产率制备芳基末端炔。

Description

一种芳基末端炔的制备方法
技术领域
本发明涉及一种芳基末端炔的制备方法，特别是涉及一种脱除炔烃保护基团2-羟基-2-丙基以制备芳基末端炔的方法。
背景技术
芳基末端炔是重要的有机合成中间体，通过芳基末端炔得到的聚芳炔、聚芳基二炔和芳炔类共轭大分子不仅在药物、农药等方面有着重要的应用，而且在新型有机功能材料及分子电子器件，如有机发光二极管、液晶材料、非线性光学材料、气体分离膜、分子导线、分子开关、分子计算机等领域中有着广泛的应用前景。
目前芳基末端炔的制备方法主要是以芳卤为原料，与一端带有保护基团的乙炔衍生物经Sonogashira偶联反应得到带保护基团的芳炔，再脱除保护基团而得到。乙炔衍生物中的2-甲基-3-丁炔基-2-醇非常廉价，与芳卤化合物反应可以基本定量得到偶联产物，在大规模合成芳炔，或是合成具有复杂结构如树枝状、大环状大分子中具有明显的优越性。然而，这一方法目前存在的缺点在于：炔烃保护基团2-羟基-2-丙基的离去需要强碱、高温以及长时间等非常苛刻的条件，如在氢氧化钾、叔丁醇钾、氢化钠或氢氧化钠存在下，在沸腾的甲苯（110℃）或正丁醇（118℃）中反应数小时至几十小时不等。这样苛刻的条件常引起很多副反应，导致芳基末端炔，尤其是多官能度芳基末端炔产率较低，分离困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种芳基末端炔的制备方法，本发明方法能够在低温条件下速度可控地脱除炔烃保护基团2-羟基-2-丙基以制备芳基末端炔。
本发明提供的芳基末端炔的制备方法包括以下步骤：
1)以通式（Ⅰ）表示的芳卤为原料，与2-甲基-3-丁炔基-2-醇经Sonogashira交叉偶联反应，制备通式（Ⅱ）表示的带2-羟基-2-丙基保护基团的芳炔化合物4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇；
2)以通式（Ⅱ）表示的4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇为原料，在甲苯溶液中，65～75℃的反应温度下，与氢氧化钠和二乙二醇单乙基醚发生脱保护反应，制备通式（Ⅲ）表示的芳基末端炔；
上述通式（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）中，所述m和n各自独立的为1、2或3；X为除氟外的卤素；R各自独立的表示为H，C1-18烷基，C1-18烷氧基，卤素，硝基，胺基，芳基，乙炔基，苯基乙炔基或三异丙基硅基乙炔基；且当R为卤素时，其原子量不大于X。
进一步地，本发明所述脱保护反应中，二乙二醇单乙基醚、氢氧化钠与4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇的摩尔比为10～30∶2.5～8∶1。
一般地，本发明上述脱保护反应中，二乙二醇单乙基醚的用量是溶剂甲苯体积的10～30%。
本发明所述脱保护反应的反应时间一般为0.5～4.5小时。
本发明所提供的脱保护反应除使用溶剂甲苯外，还向体系中加入了质子溶剂二乙二醇单乙基醚，而传统工艺体系则是采用完全干燥的甲苯。加入二乙二醇单乙基醚后，脱保护反应的温度由传统干燥甲苯的110℃降至65～75℃，反应时间也由传统的数小时至几十小时减至0.5～4.5小时。因此，本发明的芳基末端炔制备方法可以大大降低反应温度并缩短反应时间，与传统脱保护方法苛刻的反应条件相比，本发明反应条件温和，可有效避免原料及产物分解等副反应。
本发明的芳基末端炔制备方法可以适用于炔烃保护基团2-羟基-2-丙基单取代及多取代的情况，高产率制备单官能度及多官能度芳基末端炔。
同时，本发明所述脱保护反应还可以通过控制碱性试剂NaOH与质子溶剂二乙二醇单乙基醚的加入量，实现对反应速度的调控，而传统工艺则难以控制反应速度。利用本发明这一优点，可以使本发明的反应体系在某些反应，如连续Sonogashira反应（sequentialSonogashirareaction）中更容易进行，有重要的应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备得到的苯乙炔的1HNMR谱图。
图2为实施例1制备得到的苯乙炔的13CNMR谱图。
图3为实施例2制备得到的4-溴苯乙炔的1HNMR谱图。
图4为实施例2制备得到的4-溴苯乙炔的13CNMR谱图。
具体实施方式
实施例1
氮气保护下，向Schlenk反应瓶中依次加入三乙胺25mL，溴苯785mg(5.0mmol)，2-甲基-3-丁炔基-2-醇420mg(5.0mmol)，以及双(三苯基膦)二氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)70mg(0.1mmol)，三苯基膦(PPh3)105mg(0.4mmol)，碘化亚铜(CuI)38mg(0.2mmol)，65℃反应至薄层色谱监测原料溴苯斑点消失为终点。反应液减压蒸干溶剂，CH2Cl2溶解，依次用5%稀盐酸、饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO4干燥，过滤。滤液减压蒸干溶剂后，粗产物以柱色谱提纯(洗脱液：石油醚∶乙酸乙酯=10∶1)，得4-苯基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇白色固体736mg(4.6mmol)，产率92%。1HNMR(CDCl3)δ7.40–7.43(m,2H),7.28–7.30(m,3H),2.07(s,1H),1.62(s,6H)；13CNMR(CDCl3)δ31.50,65.62,82.25,93.82,122.78,128.24,131.65。
氮气保护下，向Schlenk反应瓶中加入甲苯30mL，4-苯基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇320mg(2.0mmol)，NaOH600mg(15mmol)及二乙二醇单乙基醚3mL，75℃反应至薄层色谱监测原料斑点消失为终点。冷却至室温，依次用5%稀盐酸、饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO4干燥，过滤。滤液减压蒸干溶剂后，粗产物以柱色谱提纯(洗脱液石油醚)，得无色油状液体180mg(1.76mmol)，图1、图2的NMR谱图证明产物为苯乙炔，1HNMR(CDCl3)δ7.48–7.50(m,2H),7.30–7.32(m,3H),3.06(s,1H)；13CNMR(CDCl3)δ77.48,83.69,122.18,128.33,128.81,132.17；产率88%。
反应式如下：
实施例2
氮气保护下，向Schlenk反应瓶中依次加入三乙胺25mL，4-溴碘苯1.415g(5.0mmol)，2-甲基-3-丁炔基-2-醇420mg(5.0mmol)，以及双(三苯基膦)二氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)70mg(0.1mmol)，三苯基膦(PPh3)105mg(0.4mmol)，碘化亚铜(CuI)38mg(0.2mmol)，35℃反应至薄层色谱监测原料对溴碘苯斑点消失为终点。反应液减压蒸干溶剂，CH2Cl2溶解，依次用5%稀盐酸、饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO4干燥，过滤。滤液减压蒸干溶剂后，粗产物以柱色谱提纯(洗脱液：石油醚∶乙酸乙酯=10∶1)，得4-(4-溴苯基)-2-甲基-3-丁炔基-2-醇白色固体1.052g(4.4mmol)，产率90%。1HNMR(CDCl3)δ7.42(d,J=8.1Hz,2H),7.26(d,J=8.4Hz,2H),2.03(s,1H),1.61(s,6H)；13CNMR(CDCl3)δ31.40,65.62,81.16,94.97,121.74,122.49,131.52,133.09。
氮气保护下，向Schlenk反应瓶中加入甲苯30mL，4-(4-溴苯基)-2-甲基-3-丁炔基-2-醇478mg(2.0mmol)，NaOH480mg(12mmol)及二乙二醇单乙基醚8.6mL，75℃反应至薄层色谱监测原料斑点消失为终点。冷却至室温，依次用5%稀盐酸、饱和NaCl溶液洗涤，无水MgSO4干燥，过滤。滤液减压蒸干溶剂后，粗产物以柱色谱提纯(洗脱液石油醚)，得白色固体319mg(1.76mmol)。图3、图4的NMR谱图证明产物为4-溴苯乙炔，1HNMR(CDCl3)δ7.46(d,J=8.4Hz,2H),7.36(d,J=8.4Hz,2H),3.13(s,1H);13CNMR(CDCl3)δ78.33,82.60,121.06,123.25,131.61,133.56；产率80%。
反应式如下：
实施例3～实施例32
制备方法同实施例1，第二步脱保护基团反应中各原料用量及工艺参数如表1所示。

Claims (4)

1.一种芳基末端炔的制备方法，包括：
1)以通式（Ⅰ）表示的芳卤为原料，与2-甲基-3-丁炔基-2-醇经Sonogashira交叉偶联反应，制备通式（Ⅱ）表示的带2-羟基-2-丙基保护基团的芳炔化合物4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇；
其特征是还包括：
2)以通式（Ⅱ）表示的4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇为原料，在甲苯溶液中，65～75℃的反应温度下，与氢氧化钠和二乙二醇单乙基醚发生脱保护反应，制备通式（Ⅲ）表示的芳基末端炔；
上述通式（Ⅰ）、（Ⅱ）和（Ⅲ）中，所述m和n各自独立的为1、2或3；X为除氟外的卤素；R各自独立的表示为H，C1-18烷基，C1-18烷氧基，卤素，硝基，胺基，芳基，乙炔基，苯基乙炔基或三异丙基硅基乙炔基；且当R为卤素时，其原子量不大于X。
2.根据权利要求1所述的芳基末端炔制备方法，其特征是所述脱保护反应中，二乙二醇单乙基醚、氢氧化钠与4-芳基-2-甲基-3-丁炔基-2-醇的摩尔比为10～30∶2.5～8∶1。
3.根据权利要求1所述的芳基末端炔制备方法，其特征是所述脱保护反应中，二乙二醇单乙基醚的用量是溶剂甲苯体积的10～30%。
4.根据权利要求1所述的芳基末端炔制备方法，其特征是所述脱保护反应的反应时间为0.5～4.5小时。
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