CN104844476A - 一种医药中间体联苯类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种式(III)所示联苯类化合物的催化合成工艺，所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、活化剂存在下，下式(I)化合物和式(II)化合物发生反应，从而得到所述联苯类化合物，其中，X为卤素；R1为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氰基或卤素；R2为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤代C1-C6烷基或卤代C1-C6烷氧基；M为碱金属原子。所述方法通过催化剂、活化剂与溶剂的相互组合与协同作用，取得了优异的技术效果，在医药中间体的合成领域中具有广泛的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种可用作医药中间体的联芳基化合物的合成方法，更特别地涉及一种联苯类化合物的合成方法，属于医药中间体合成领域。
背景技术
联芳基化合物，尤其是联苯类化合物是广泛存在于药物化合物、农药、功能材料等重的重要结构单元，该种结构组块的合成对于药物、材料等的生产至关重要。
传统的合成联苯类化合物的方法，通常是采用过渡金属催化的交叉偶联反应，这也是有机化学中的经典反应类型。然而，这些方法的产率不高，从而难以以低廉的方式得到目的产物，这进一步使得价格成本进一步转移到下游消费者，成为药品价格高企的一个重要原因。
除交叉偶联反应外，广大科研工作者也开发了多种合成联芳基化合物的新型合成工艺，例如：
Yang Luo等(“Phosphine ligand triggered oxidative decarbonylative homocoupling of aromatic aldehydes:selectively generating biaryls and diarylketones”,Chem.Comm.,2011,47,2161-2163)报道了一种磷配体诱导的芳香醛类化合物的新型氧化偶联方法，其反应式如下所示：
Shuichi Yanagisawa等(“Potassium t-Butoxide Alone Can Promote theBiaryl Coupling of Electron-Deficient Nitrogen Heterocycles and Haloarenes”,Organic Letters,2008,10,4673-4676)报道了一种叔丁醇钾促进的硝基取代的杂环化合物与卤代芳烃的偶联反应方法，其反应式如下所示：
如上所述，尽管现有技术中公开了多种合成联芳基化合物的方法，但这些方法仍然不能满足当前医药合成的普遍需求，其主要是因为这些方法的底物适用范围受到限制。因此，开发新型联芳基类化合物的高效率、低能耗的合成工艺十分重要且亟待解决。
本发明人通过对现有技术的了解和催化化学的理论研究，旨在开发一种新型有效的联苯类化合物的催化合成工艺，通过对各个组分的筛选和物料组合，实现了反应速度快、反应收率高、反应条件温和的目的，具有非常广泛的工业应用价值。
发明内容
针对上述存在的诸多缺陷，本发明人在付出了大量的创造性劳动后，经过深入研究而提出了一种医药中间体联苯类化合物的合成方法，从而完成了本发明。
具体而言，本发明提供了一种式(III)所示联苯类化合物的合成方法，
所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、活化剂存在下，下式(I)化合物和式(II)化合物发生反应，从而得到所述联苯类化合物，
其中，X为卤素；
R1为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氰基或卤素；
R2为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤代C1-C6烷基或卤代C1-C6烷氧基；
M为碱金属原子。
其中，和分别表示正电荷和负电荷
在本发明的所述合成方法中，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。
在本发明的所述合成方法中，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。
在本发明的所述合成方法中，卤素非限定地例如可为F、Cl、Br或I，优选为Br。
在本发明的所述合成方法中，卤代C1-C6烷基的含义是指被卤素取代的上述定义的“C1-C6烷基”，非限定性地例如为三氟甲基、五氟乙基、二氟甲基、氯甲基等。
在本发明的所述合成方法中，卤代C1-C6烷氧基的含义是指被卤素取代的上述定义的“C1-C6烷氧基”，非限定性地例如为三氟甲氧基、五氟乙氧基、二氟甲氧基、氯甲氧基等。
在本发明的所述合成方法中，碱金属非限定性地例如可为Li、Na、K、Rb或Cs，优选为Na或K。
在本发明的所述合成方法中，所述催化剂为三氟乙酸钯、乙酸钯、四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)、二(三苯基膦)氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)、氯亚钯酸钾(K2PdCl4)、乙酰丙酮钯(Pd(acac)2)、Pd(吡啶基)2、四氨基氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)或双(三叔丁基膦)钯中的任意一种，最优选为二(三苯基膦)氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)。
在本发明的所述合成方法中，所述活化剂为对硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、邻硝基苯甲酸中的任意一种，最优选为邻硝基苯甲酸。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与式(II)化合物的摩尔比为1:1.5-3，例如可为1:1.5、1:2、1:2.5或1:3。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与催化剂的摩尔比为1:0.04-0.08，例如可为1:0.04、1:0.06或1:0.08。
在本发明的所述合成方法中，所述式(I)化合物与活化剂的摩尔比为1:0.05-0.2，例如可为1:0.05、1:0.1、1:0.15或1:0.2
在本发明的所述合成方法中，所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、正丙醇、聚乙二醇200(PEG-200)中的任意一种或任意多种的混合物，最优选为二甲基亚砜(DMSO)与聚乙二醇200(PEG-200)的混合溶剂，其中二甲基亚砜(DMSO)与聚乙二醇200(PEG-200)的体积比为1:2。
其中，所述有机溶剂的用量并没有严格的限制，本领域技术人员可根据方便后续处理而进行合适选择，这是本领域中的常规技术手段，在此不再一一赘述。
在本发明的所述合成方法中，反应温度为70-100℃，例如可为70℃、80℃、90℃或100℃。
在本发明的所述合成方法中，反应时间为5-8小时，例如可为5小时、6小时、7小时或8小时。
在本发明的所述合成方法中，反应结束后的后处理具体如下：反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:2-4的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物。
如上所述，本发明提供了一种可用作医药中间体的联苯类化合物的合成方法，在所述方法中，通过催化剂、活化剂以及溶剂等的合适选择与协同作用，从而以高产率得到了目的产物，在医药中间体合成领域具有十分显著的技术意义和应用价值，市场前景广阔。
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
室温下，向反应器中的适量DMSO与PEG-200的混合溶剂(两者体积比为1:2)中加入100mmol式(I)化合物、150mmol式(II)化合物、4mmol二(三苯基膦)氯化钯和5mmol邻硝基苯甲酸；然后在搅拌下升温至70℃，并反应8小时。
反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:2的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物，收率为96.7％。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.86(s,1H),7.80(d,J＝7.7Hz,1H),7.62(d,J＝7.5Hz,1H),7.56-7.49(m,3H),7.46(t,J＝7.4Hz,2H),7.41(t,J＝7.2Hz,1H)。
MS m/z：179(M+1,100)。
实施例2
室温下，向反应器中的适量DMSO与PEG-200的混合溶剂(两者体积比为1:2)中加入100mmol式(I)化合物、200mmol式(II)化合物、6mmol二(三苯基膦)氯化钯和10mmol邻硝基苯甲酸；然后在搅拌下升温至80℃，并反应7小时。
反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:3的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物，收率为97.0％。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,)δ:7.54(d,J＝2.6Hz,4H),7.44(t,J＝8.2Hz,4H),7.38(d,J＝7.0Hz,1H)。
MS m/z：232(M+1,100)。
实施例3
室温下，向反应器中的适量DMSO与PEG-200的混合溶剂(两者体积比为1:2)中加入100mmol式(I)化合物、300mmol式(II)化合物、8mmol二(三苯基膦)氯化钯和20mmol邻硝基苯甲酸；然后在搅拌下升温至90℃，并反应6小时。
反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:4的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物，收率为96.5％。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.58(t,J＝7.1Hz,2H),7.49(d,J＝7.7Hz,2H),7.42(t,J＝7.4Hz,2H),7.36-7.29(m,1H),7.22(d,J＝7.2Hz,2H),2.37(s,3H)。
MS m/z：168(M+1,100)。
实施例4
室温下，向反应器中的适量DMSO与PEG-200的混合溶剂(两者体积比为1:2)中加入100mmol式(I)化合物、250mmol式(II)化合物、5mmol二(三苯基膦)氯化钯和15mmol邻硝基苯甲酸；然后在搅拌下升温至100℃，并反应5小时。
反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:2的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物，收率为96.9％。
1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.56(t,J＝8.2Hz,4H),7.41(t,J＝7.4Hz,2H),7.34(t,J＝7.2Hz,1H),6.98(d,J＝8.4Hz,2H),3.85(s,3H)。
MS m/z：184(M+1,100)。
实施例5-12：催化剂的考察
除采用不同的催化剂外，分别以实施例1-4的相同方式进行了实施例5-12，所使用催化剂、对应关系和产物产率的具体结果见下表1。
表1：催化剂的影响
由上表及实施例1-4可见，并非所有的钯化合物都具有良好的催化效果，只有二(三苯基膦)氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)才能取得本发明的优异效果，这证明了其具有独特的催化性能。即便是与其非常类似的四(三苯基膦)钯，其产物产率也有大幅度降低。
实施例13-20：活化剂的考察
实施例13-16：分别将实施例1-4中的邻硝基苯甲酸替换为对硝基苯甲酸，其它操作均不变，从而实施了实施例13-16。
实施例17-20：分别将实施例1-4中的邻硝基苯甲酸替换为间硝基苯甲酸，其它操作均不变，从而实施了实施例17-20。
所得结果见下表2。
表2：活化剂的影响
由上表及实施例1-4可见，在活化剂中，邻硝基苯甲酸具有最好的活化效果，即便是其非常类似的对硝基苯甲酸或间硝基苯甲酸，产物的产率也有相当程度的降低。这证明只有对硝基苯甲酸才能与催化剂一起发挥最优异的促进催化作用。
实施例21-34：溶剂组分的考察
除以下不同外，重复进行实施例1，具体如下：
实施例21-27：除分别将混合溶剂的DMSO替换为相同体积的苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和正丙醇外，其它均不变(即仅仅替换混合溶剂中的DMSO)，从而实施了实施例21-27。
实施例28-34：除分别将混合溶剂的PEG-200替换为相同体积的苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和正丙醇外，其它均不变(即仅仅替换混合溶剂中的PEG-200)，从而实施了实施例28-34。
所得结果见下表3。
表3：溶剂的影响
由上表及实施例1-4可见，溶剂同样对最终产率有着显著影响，其中，当采用DMSO与PEG-200的混合溶剂时具有最好的效果，而当改变其中任何一种组分时，都将导致产率有一定程度的降低。
实施例35-42：单一溶剂的考察
实施例35-38：除将混合溶剂替换为DMSO外(即溶剂仅为DMSO，并非DMSO与PEG-200的混合溶剂)，其它操作均不变，以与实施例1-4的相同方式实施了实施例35-38。
实施例39-42：除将混合溶剂替换为PEG-200外(即溶剂仅为PEG-200，并非DMSO与PEG-200的混合溶剂)，其它操作均不变，以与实施例1-4的相同方式实施了实施例39-42。
所得结果见下表4。
表4：单一溶剂的影响
由上表及实施例1-4可见，当使用单一溶剂时，产率有所降低，这证明了只有采用DMSO与PEG-200的混合溶剂，出人意料地取得了最优的产率。
如上所述，本发明提供了一种制备医药中间体联苯类化合物的合成方法，在所述方法中，通过催化剂、活化剂和溶剂的相互组合与协同，从而取得了最为优异的技术效果。而当改变其中任何一个特征时，都将导致产率有有一定程度甚至是显著的降低。因此，本发明的所述方法为医药、化工中间体的合成提供了一种新型的工艺途径，从而能够充分满足生产制造领域的普遍需求。
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(III)所示联苯类化合物的合成方法，
所述方法包括：在有机溶剂中，于催化剂、活化剂存在下，下式(I)化合物和式(II)化合物发生反应，从而得到所述联苯类化合物，
其中，X为卤素；
R1为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、氰基或卤素；
R2为H、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、卤代C1-C6烷基或卤代C1-C6烷氧基；
M为碱金属原子。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述催化剂为三氟乙酸钯、乙酸钯、四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)、二(三苯基膦)氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)、氯亚钯酸钾(K2PdCl4)、乙酰丙酮钯(Pd(acac)2)、Pd(吡啶基)2、四氨基氯化钯(Pd(NH3)4Cl2)或双(三叔丁基膦)钯中的任意一种，最优选为二(三苯基膦)氯化钯(Pd(PPh3)2Cl2)。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于：所述活化剂为对硝基苯甲酸、间硝基苯甲酸、邻硝基苯甲酸中的任意一种，最优选为邻硝基苯甲酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与式(II)化合物的摩尔比为1:1.5-3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与催化剂的摩尔比为1:0.04-0.08。
6.根据权利要求1-5任一项所述的合成方法，其特征在于：所述式(I)化合物与活化剂的摩尔比为1:0.05-0.2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、正丙醇、聚乙二醇200(PEG-200)中的任意一种或任意多种的混合物。
8.根据权利要求1-7任一项所述的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)与聚乙二醇200(PEG-200)的混合溶剂，其中二甲基亚砜(DMSO)与聚乙二醇200(PEG-200)的体积比为1:2。
9.根据权利要求1-8任一项所述的合成方法，其特征在于：反应温度为70-100℃，反应时间为5-8小时。
10.根据权利要求1-9任一项所述的合成方法，其特征在于：反应结束后的后处理具体如下：反应结束后，将反应体系自然冷却至室温，然后减压除去溶剂，将残留物过硅胶柱色谱分离，其中以体积比为1:2-4的丙酮与正己烷的混合溶液作为洗脱液，从而得到式(III)化合物。
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| SHOHEI SAKASHITA ET AL.: "Tetrabutylammonium 2-Pyridyltriolborate Salts for Suzuki–Miyaura Cross-Coupling Reactions with Aryl Chlorides", 《ORGANIC LETTERS》, vol. 15, no. 17, 31 December 2013 (2013-12-31), pages 4308 - 4311 * |
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