CN104892377B - 一种1,2‑二酮衍生物的合成方法 - Google Patents

一种1,2‑二酮衍生物的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过炔类化合物制备1,2‑二酮衍生物的合成方法。该方法为：在氮气氛围下，以锌盐作为催化剂，将炔类化合物、氧化剂和有机溶剂混合，加热反应得到所述的1,2‑二酮衍生物。本发明底物兼容性宽泛，条件温和，合成产率高。本发明所用的催化剂为廉价且环境友好的金属锌盐，所用的底物是简单易得的炔类化合物，具有成本低廉、收率高、操作简单、原料易得、易于工业化生产等优点。

Description

一种1,2-二酮衍生物的合成方法
技术领域
本发明涉及一类二酮衍生物的合成，尤其是通过炔烃的氧化反应，实现1,2-二酮衍生物的合成的方法。
背景技术
二酮衍生物是化学合成领域的一类重要结构模板，在诸多具有生理、生物活性的分子中都具有该类结构。该类化合物可作为有机合成、制药等领域的重要合成模块，用于构建诸如喹恶啉、咪唑等重要的杂环分子。
目前已经有大量的文献报道了各种不同的合成策略及反应体系应用于1,2-二酮衍生物的合成。其中最为直接的方法是通过对炔烃(可通过Sonogashira偶联反应制备)的选择性氧化，实现该类衍生物的制备。而这其中，大部分的方法使用昂贵的过渡金属作为催化剂，如：金属钯、金属金、金属钌等，相关研究如：Gao,A.；Yang,F.；Wu,Y.Tetrahedron2012,68,4950；Mori,S.；Takubo,M.；Yanase,T.；Maegawa,T.；Monguchi,Y.；Sajiki,H.Adv.Synth.Catal.2010,352,1630；Xu,C.-F.；Xu,M.；Jia,Y.-X.；Li,C.-Y.Org.Lett.2011,13,1556；Daw,P.；Petakamsetty,R.；Sarbajna,A.；Laha,S；Ramapanicker,R.；Bera,J.K.J.Am.Chem.Soc.2014,136,13987.等，使得生产成本增高；另一些方法虽然用了廉价的金属铜盐，但存在试剂毒性、反应温度苛刻、底物范围受限等局限。相关研究如：Zhang,W.；Zhang,J.；Liu,Y.；Xu,Z.Synlett 2013,2709；Xu,N.；Gu,D.-W.；Dong,Y.-S.；Yi,F.-P.；Cai,L.；Wu,X.-Y.；Guo,X.-X.Tetrahdron Lett.2015,56,1517。
在二酮衍生物的合成方法中，以廉价且环境友好的金属锌盐为催化剂，从简单易得的炔烃出发，通过氧化法合成1,2-二酮衍生物的方法尚未见报道。
发明内容
为了解决现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种合成1,2-二酮衍生物的合成方法，该合成方法以廉价且环境友好的金属锌盐为催化剂，从简单易得的炔烃出发，通过氧化法合成1,2-二酮衍生物。本发明的该合成方法具有催化剂原料成本低廉，催化剂无毒性，反应条件温和，底物可选范围广泛等优点。
本发明的技术方案如下：
一种1,2-二酮衍生物的合成方法，所述方法为：在氮气氛围下，以锌盐作为催化剂，将炔类化合物、氧化剂和有机溶剂混合，加热反应得到所述的1,2-二酮衍生物。其中，优选所述的炔类化合物为1,2-二取代乙炔类化合物。该合成方法的图示请参见图1。
优选地，所述的锌盐选自如下的一种或几种：氟化锌ZnF2、氯化锌ZnCl2、溴化锌ZnBr2、碘化锌ZnI2、硫化锌ZnS、氧化锌ZnO、硫酸锌ZnSO4、七水合硫酸锌ZnSO4·7H2O、六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O、磷酸锌Zn3(PO4)2、四水合磷酸锌Zn3(PO4)2·4H2O、乙酸锌Zn(OAc)2、二水合乙酸锌Zn(OAc)2·2H2O、三氟甲磺酸锌Zn(OTf)2、乙酰丙酮锌Zn(acac)2、二乙基锌ZnEt2、碱式碳酸锌Zn(CO3)2·[Zn(OH)2]3、氢氧化锌Zn(OH)2。其中，锌盐的摩尔百分比浓度优选为1-50mol％。
优选地，所述的炔类化合物选自如下的一种或几种：二苯乙炔、1-苯基-2-(4-甲基苯基)乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-苯基乙炔、1-(4-氟苯基)-2-苯基乙炔、1-(4-甲酸甲酯苯基)-2-苯基乙炔、1-(1-萘基)-2-苯基乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-(4-甲基苯基)乙炔、1,2-二(4-甲氧基苯基)乙炔、1-(4-氟苯基)-2-(4-甲氧基苯基)乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-(1-萘基)乙炔、4,N-二甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、N-苄基-4-甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、3-苯基乙炔基-2-恶唑烷酮。
优选地，所述的氧化剂选自如下的一种或几种：过硫酸钾、过硫酸钠、高锰酸钾、二氧化锰、重铬酸钾、重铬酸钠、高碘酸、四醋酸铅、过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧乙酸、苯醌、醋酸二碘苯。
优选地，所述的有机溶剂选自如下的一种或几种：乙酸乙酯、正己烷、环己烷、四氢呋喃、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、乙腈、甲苯、苯、二甲苯、1,4-二氧六环、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
优选地，所述的有机溶剂为二甲基亚砜。用二甲基亚砜作为有机溶剂可得到更高的产率。
优选地，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-100)：(1-100)，所述反应温度为0-150℃；进一步优选地，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-50)：(1-50)，所述反应温度为20-120℃。
优选地，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-5)：(1-7.5)，所述反应温度为120℃。
上述合成方法中，反应时间可由本领域技术人员根据经验确定，此处不做限定。反应终点的判断可以通过TLC板分析确认，通常反应时间可为24h。
上述合成过程可在氮气或空气气氛下进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明首次以廉价且环境友好的金属锌盐为催化剂，从简单易得的炔烃出发，通过氧化法合成1,2-二酮衍生物，具有成本低廉、收率高、操作简单、原料易得、底物可选范围广、反应设备简单、反应条件温和、易于工业化生产等诸多优点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1是本发明化合物的合成路线图；
图2(a)和图2(b)分别为实施例1的氢谱和碳谱核磁谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。本发明所限定的可实施的参数范围不受以下实施例中具体例举的限制。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
二苯基乙二酮的合成，其结构式为：
制备方法一：在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品32.4mg，产率77％。
制备方法二：在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于110℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品22.3mg，产率53％。
制备方法三：在反应管中，空气氛围下加入12.8mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品31.5mg，产率75％。
制备方法四：在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、23.8mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品18.5mg，产率44％。
制备方法五：在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、142.9mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品24.0mg，产率57％。
制备方法六：在反应管中，氮气保护下加入6.4mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品23.1mg，产率55％。
制备方法七：在反应管中，氮气保护下加入25.5mg碘化锌、35.6mg二苯乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品27.8mg，产率66％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.98(d,J＝7.5Hz,4H),7.66(t,J＝7.4Hz,2H),7.51(t,J＝7.7Hz,4H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ129.12,129.98,133.08,134.99,194.68.；产物核磁图谱请见图2(a)和图2(b)。
实施例2
1-苯基-2-(4-甲基苯基)-1,2,-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、38.5mg 1-苯基-2-(4-甲基苯基)乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品27.4mg，产率61％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.97(dd,J＝10.8,3.5Hz,2H),7.87(d,J＝8.1Hz,2H),7.65(t,J＝7.4Hz,1H),7.50(t,J＝7.7Hz,2H),7.31(d,J＝8.0Hz,2H),2.43(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ22.04,129.10,129.14,129.86,130.00,130.14,130.71,133.22,134.90,146.34,194.42,194.89。
实施例3
1-(4-甲氧基苯基)-2-苯基-1,2,-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、41.7mg 1-(4-甲氧基苯基)-2-苯基乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品41.8mg，产率87％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.00-7.92(m,4H),7.64(t,J＝7.4Hz,1H),7.50(t,J＝7.9Hz,2H),6.97(d,J＝9.0Hz,2H),3.88(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ55.76,114.49,126.20,129.06,129.99,132.48,133.31,134.82,165.11,193.28,194.97。
实施例4
1-(4-氟苯基)-2-苯基-1,2,-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、39.2mg 1-(4-氟苯基)-2-苯基乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品34.2mg，产率75％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.02(dd,J＝8.8,5.4Hz,2H),7.97(d,J＝7.7Hz,2H),7.67(t,J＝7.4Hz,1H),7.52(t,J＝7.8Hz,2H),7.19(t,J＝8.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ116.52(d,J＝22.0Hz),129.19,129.64(d,J＝3.0Hz),130.06,132.86(d,J＝10.0Hz),132.98,135.13,166.91(d,J＝256.0Hz),192.85,194.20。
实施例5
1-(1-萘基)-2-苯基-1,2-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、45.7mg 1-(1-萘基)-2-苯基乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于100℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品31.8mg，产率61％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.31(d,J＝8.6Hz,1H),8.12(d,J＝8.2Hz,1H),8.06-8.00(m,2H),7.94(d,J＝8.2Hz,1H),7.91(d,J＝7.2Hz,1H),7.75(ddd,J＝8.5,6.9,1.4Hz,1H),7.68-7.60(m,2H),7.55-7.46(m,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ124.56,126.09,127.26,128.78,128.93,129.17,129.59,130.15,131.09,133.53,134.23,134.86,135.18,136.09,194.70,197.28。
实施例6
1-(4-甲氧基苯基)-2-(4-甲基苯基)-1,2-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、44.5mg 1-(4-甲氧基苯基)-2-(4-甲基苯基)乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于120℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品46.8mg，产率92％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.94(d,J＝9.0Hz,2H),7.86(d,J＝8.2Hz,2H),7.29(d,J＝8.0Hz,2H),6.96(d,J＝9.0Hz,2H),3.88(s,3H),2.43(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ22.01,55.74,114.43,126.31,129.78,130.12,130.90,132.45,146.11,165.03,193.50,194.72。
实施例7
1,2-二(4-甲氧基苯基)-1,2-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、47.7mg 1,2-二(4-甲氧基苯基)乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于100℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品33.5mg，产率62％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.94(d,J＝9.0Hz,4H),6.97(d,J＝9.0Hz,4H),3.88(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ55.74,114.41,126.42,132.47,164.98,193.62。
实施例8
1-(4-氟苯基)-2-(4-甲氧基苯基)-1,2-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、45.3mg 1-(4-氟苯基)-2-(4-甲氧基苯基)乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于100℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品36.2mg，产率70％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.04-7.98(m,2H),7.94(d,J＝9.0Hz,2H),7.18(t,J＝8.6Hz,2H),6.98(d,J＝9.0Hz,4H),3.89(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ55.79,114.54,116.42(d,J＝22.0Hz),126.06,129.85(d,J＝3.0Hz),132.55,132.84(d,J＝10.0Hz),165.23,166.81(d,J＝257.0Hz),192.78,193.16。
实施例9
1-(4-甲氧基苯基)-2-(1-萘基)-1,2-二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，氮气保护下加入12.8mg碘化锌、51.7mg 1-(4-甲氧基苯基)-2-(1-萘基)乙炔、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于100℃油浴中反应24个小时。常规处理得到纯品43.0mg，产率74％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.29(d,J＝8.6Hz,1H),8.09(d,J＝8.2Hz,1H),7.99(d,J＝9.0Hz,2H),7.95-7.87(m,2H),7.72(ddd,J＝8.4,6.9,1.3Hz,1H),7.65-7.56(m,1H),7.50-7.41(m,1H),6.96(d,J＝9.0Hz,2H),3.86(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ55.73,114.48,124.52,126.03,126.53,127.12,128.86,128.99,129.41,131.05,132.55,134.16,134.98,135.84,164.96,193.39,197.58。
产物高分辨质谱HRMS(ESI)计算为:C19H14O3Na，313.0841(M+Na)+，发现：313.0840。
实施例10
N-甲基-2-氧-2-苯基-N-对甲苯磺酰乙酰胺的合成，其结构式为：
在反应管中，空气氛围下加入12.8mg碘化锌、57.1mg 4,N-二甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。室温反应24个小时。常规处理得到纯品50.8mg，产率80％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.95(d,J＝7.2Hz,2H),7.89(d,J＝8.4Hz,2H),7.65(t,J＝7.4Hz,1H),7.53(t,J＝7.7Hz,2H),7.39(d,J＝8.2Hz,2H),3.24(s,3H),2.46(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ21.84,30.82,128.51,128.99,129.78,130.25,132.86,133.51,134.60,146.05,167.38,188.16。
实施例11
N-苄基-2-氧-2-苯基-N-对甲苯磺酰乙酰胺的合成，其结构式为：
在反应管中，空气氛围下加入12.8mg碘化锌、72.3mg N-苄基-4-甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。室温反应40个小时。常规处理得到纯品70.8mg，产率90％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88(d,J＝7.1Hz,2H),7.75(d,J＝8.4Hz,2H),7.65-7.59(m,1H),7.50(t,J＝7.7Hz,2H),7.29-7.20(m,7H),4.98(s,2H),2.40(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ21.75,48.36,127.89,128.12,128.57,128.58,128.95,129.75,129.90,132.92,134.54,134.74,145.73,167.63,187.88。
实施例12
1-(2-氧-3-恶唑烷基)-2-苯基-1,2-乙二酮的合成，其结构式为：
在反应管中，空气氛围下加入12.8mg碘化锌、37.4mg 3-苯基乙炔基-2-恶唑烷酮、71.4mg过硫酸钠和2.0mL二甲基亚砜。放置于40℃油浴中反应12个小时。常规处理得到纯品35.1mg，产率80％。
产物核磁表征的结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88(d,J＝7.1Hz,2H),7.65(t,J＝7.4Hz,1H),7.52(t,J＝7.7Hz,2H),4.57(t,J＝8.0Hz,2H),4.14(t,J＝8.0Hz,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ41.02,64.19,129.15,129.41,132.40,134.96,153.31,166.57,188.03。
本发明的合成方法底物兼容性宽泛，反应条件温和，合成产率高。本发明所用的催化剂为廉价且环境友好的金属锌盐，所用的底物是简单易得的炔类化合物，具有成本低廉、收率高、操作简单、原料易得、易于工业化生产等优点。
在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims (8)

1.一种1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述方法为：以锌盐为催化剂，将炔类化合物、氧化剂和有机溶剂混合在一起加热反应，即得所述1,2-二酮衍生物；
所述的锌盐选自如下的一种或几种：氟化锌ZnF2、氯化锌ZnCl2、溴化锌ZnBr2、碘化锌ZnI2、硫化锌ZnS、氧化锌ZnO、硫酸锌ZnSO4、七水合硫酸锌ZnSO4·7H2O、六水合硝酸锌Zn(NO3)2·6H2O、磷酸锌Zn3(PO4)2、四水合磷酸锌Zn3(PO4)2·4H2O、乙酸锌Zn(OAc)2、二水合乙酸锌Zn(OAc)2·2H2O、三氟甲磺酸锌Zn(OTf)2、乙酰丙酮锌Zn(acac)2、二乙基锌ZnEt2、碱式碳酸锌Zn(CO3)2·[Zn(OH)2]3、氢氧化锌Zn(OH)2；
所述锌盐的摩尔百分比浓度为1-50mol％；
所述的氧化剂选自如下的一种或几种：过硫酸钾、过硫酸钠。
2.如权利要求1所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述的炔类化合物为1,2-二取代乙炔类化合物。
3.如权利要求1或2所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述的炔类化合物选自如下的一种或几种：二苯乙炔、1-苯基-2-(4-甲基苯基)乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-苯基乙炔、1-(4-氟苯基)-2-苯基乙炔、1-(4-甲酸甲酯苯基)-2-苯基乙炔、1-(1-萘基)-2-苯基乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-(4-甲基苯基)乙炔、1,2-二(4-甲氧基苯基)乙炔、1-(4-氟苯基)-2-(4-甲氧基苯基)乙炔、1-(4-甲氧基苯基)-2-(1-萘基)乙炔、4,N-二甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、N-苄基-4-甲基-N-苯基乙炔基苯磺酰胺、3-苯基乙炔基-2-恶唑烷酮。
4.如权利要求1所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自如下的一种或几种：乙酸乙酯、正己烷、环己烷、四氢呋喃、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、乙腈、甲苯、苯、二甲苯、1,4-二氧六环、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
5.如权利要求4所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述的有机溶剂为二甲基亚砜。
6.如权利要求1所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-100)：(1-100)，所述反应温度为0-150℃。
7.如权利要求1所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-50)：(1-50)，所述反应温度为20-120℃。
8.如权利要求1所述的1,2-二酮衍生物的合成方法，其特征在于，所述催化剂、炔类化合物、氧化剂的摩尔比为：1：(1-5)：(1-7.5)，所述反应温度为120℃。
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