CN105164318A - 氧化电位不同的两种酚的电化学偶联 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于使氧化电位不同的两种酚偶联的电化学方法和可通过这种电化学偶联制备的新型双酚。
Description
下述发明涉及用于使氧化电位不同的两种酚偶联的电化学方法。本发明还涉及可以例如通过电化学偶联制备的新型双酚。
术语酚在本申请中作为类属术语使用,因此也包括经取代的酚。氧化电位不同的两种酚因此也必须是不同取代的。
两种不同的酚的直接偶联迄今仅通过电化学途径描述:Sartori等人J.
Org. Chem. 1993,58,7271-7273。在此使用氧化剂,如FeCl3、VOCl3、对-苯醌、CuBr2或2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)并在添加AlCl3的情况下实施偶联。
Sartori等人描述的方法的缺点是需要干燥溶剂和隔绝空气。此外,使用大量氧化剂,其中一些有毒(例如DDQ)。在反应过程中,出现有毒副产物,其必须以复杂的方式与所需产物分离并以昂贵的方式清除。
迄今,只成功实施和描述了相同的酚通过电化学途径的偶联:Kirste等人Chem.
Eur. J. 2011,17,14164-14169;Kirste等人Org. Lett.,第13卷,第12期,2011;Kirste等人Chem. Eur. J. 2009,15,2273-2277。
在不同分子的电化学偶联中出现的问题在于,反应物通常具有不同的氧化电位EOx 。其结果在于氧化电位较低的分子具有比氧化电位较高的分子更高的向阳极释放电子(e-)和向例如溶剂释放H+离子的倾向。可通过能斯特方程计算氧化电位EOx :
EOx = E ° + (0.059/n) * lg([Ox]/[Red])
EOx :用于氧化反应的电极电位(= 氧化电位)
E °:标准电极电位
n:转移的电子数
[Ox]:氧化形式的浓度
[Red]:还原形式的浓度。
如果将上述文献中引述的方法用于两种不同的酚,其结果是主要形成具有较低氧化电位的分子的自由基,其随后与自身反应。获得的明显主要的主产物因此是由两种相同的酚形成的双酚。
在相同分子的偶联中没有出现这一问题。
下述发明的目的是提供一种电化学方法,其中具有不同氧化电位的酚可以互相偶联,且由两种不同的酚形成的双酚的产率高于通过文献中已知的电化学方法可实现的产率,即高于由两种不同的酚更选择性地制备的双酚的产率。
此外,应合成新型双酚。
通过根据权利要求8的方法解决该目的。
根据通式(I)至(III)之一的化合物:
(I)
(II)
(III)
其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基、-O-烷基、-O-芳基、-S-烷基、-S-芳基;
R8、R15、R17是-烷基;
R1、R9、R22、R23选自:-H、-烷基;
且如果R3是-Me,则R1和R2不同时为-H。
烷基表示具有1至10个碳原子的非支化或支化的脂族碳链。该碳链优选具有1至6个碳原子,特别优选1至4个碳原子。
芳基表示优选具有最多14个C-原子的芳族(烃类-)基团,例如苯基-(C6H5-)、萘基-(C10H7-)、蒽基-(C14H9-),优选苯基。
在本发明的一个实施方案中,R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基、-O-烷基、-O-芳基。
在本发明的一个实施方案中,R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基。
在本发明的一个实施方案中,R4和R5是-H。
在本发明的一个实施方案中,R3和R6是-烷基。
在本发明的一个实施方案中,R11是-O-烷基。
在本发明的一个实施方案中,R13是-烷基。
在本发明的一个实施方案中,R19是-烷基。
除这些化合物外,还要求保护可用于制备例如上述化合物的方法。
用于制备双酚的电化学方法,其包含下列方法步骤:
a) 将溶剂或溶剂混合物和导电盐装入反应容器中,
b) 将具有氧化电位│EOx1│的第一酚添加到该反应容器中,
c) 将具有氧化电位│EOx2│的第二酚添加到该反应容器中,其中:│EOx2│>│EOx1│,并且│EOx2│–│EOx1│= │ΔE│,其中相对于第一酚过量添加第二酚,
并选择所述溶剂或溶剂混合物以使ΔE为10 mV至450 mV,
d) 将两个电极引入所述反应溶液中,
e) 对该电极施加电压,
f) 使第一酚与第二酚偶联以产生双酚。
方法步骤a)至d)在此可以以任何次序实施。
本发明的一个子方面在于,可通过这两种酚的氧化电位差(│ΔE│)控制该反应的产率。
本发明的方法解决了一开始提到的问题。
为了有效进行该反应,两个反应条件是必需的:
- 具有较高氧化电位的酚(第二酚)必须过量添加,和
- 这两种氧化电位的差值(│ΔE│)必须在特定范围内。
如果不满足第一个条件,形成的主产物是通过第一酚的两个分子偶联形成的双酚。
如果│ΔE│太小,产生太多的通过第二酚的两个分子偶联形成的双酚副产物。
如果相反,│ΔE│太大,则需要过高程度过量的第二酚,这使该反应不经济。
对于本发明的方法,不是强制性必须知道这两种酚的绝对氧化电位。知道这两种氧化电位的相互差值就足够了。
本发明的另一子方面在于,可通过所用溶剂或溶剂混合物影响这两种氧化电位的差值(│ΔE│)。
例如,可通过溶剂/溶剂混合物的适当选择,将这两种氧化电位的差值(│ΔE│)移入所需范围中。
如果以1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇(HFIP)作为基础溶剂,可以例如通过醇的添加来提高过小的│ΔE│。相反,可以通过水的添加来降低过大的│ΔE│。
进行的反应程序示于下图中:
首先,具有较低氧化电位的化合物A向阳极释放电子。由于该正电荷,化合物A变成极强的酸并自发解离出质子。由此形成的自由基随后与相对于化合物A过量存在于该溶液中的化合物B反应。通过该偶联形成的双酚AB自由基向阳极释放电子和向溶剂释放质子。
如果酚B未过量添加,酚A自由基将与第二个酚A自由基反应产生相应的双酚AA。
借助本发明的方法,首次可以以良好产率使具有不同氧化电位的酚电化学偶联。
在该方法的一个变型中,导电盐选自碱金属、碱土金属、四(C1-C6-烷基)铵、1,3-二(C1-C6-烷基)咪唑鎓或四(C1-C6-烷基)鏻盐。
在该方法的一个变型中,导电盐的反荷离子选自硫酸根、硫酸氢根、烷基硫酸根、芳基硫酸根、烷基磺酸根、芳基硫酸根、卤素离子、磷酸根、碳酸根、烷基磷酸根、烷基碳酸根、硝酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、六氟硅酸根、氟离子和高氯酸根。
在该方法的一个变型中,导电盐选自四(C1-C6-烷基)铵盐,且反荷离子选自硫酸根、烷基硫酸根、芳基硫酸根。
在该方法的一个变型中,至少以第一酚的两倍量使用第二酚。
在该方法的一个变型中,第一酚与第二酚的比率为1:2至1:4。
在该方法的一个变型中,第一酚或第二酚具有-O-烷基。
在该方法的一个变型中,选择溶剂或溶剂混合物以使│ΔE│为20 mV至400 mV,优选为30 mV至350 mV。
在该方法的一个变型中,反应溶液不含氟化的化合物。
在该方法的一个变型中,反应溶液不含过渡金属。
在该方法的一个变型中,反应溶液不含具有非氢原子的离去官能团的底物。
在所要求保护的方法中,可以在偶联位置处省去除氢原子外的离去基团。
在该方法的一个变型中,反应溶液不含有机氧化剂。
在该方法的一个变型中,第一酚和第二酚选自:Ia、Ib、IIa、IIb、IIIa、IIIb:
(Ia) (Ib)
(IIa) (IIb)
(IIIa) (IIIb)
其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基、-O-烷基;
R8、R15、R17是-烷基;
R1、R9、R22、R23选自:-H、-烷基,
且下列组合在此可行:
第一酚
Ia
Ib IIa
IIb
IIIa IIIb
第二酚
Ib
Ia IIb
IIa IIIb
IIIa。
烷基表示具有1至10个碳原子的非支化或支化的脂族碳链。该碳链优选具有1至6个碳原子,特别优选1至4个碳原子。
芳基表示优选具有最多14个C-原子的芳族(烃类-)基团,例如苯基-(C6H5-)、萘基-(C10H7-)、蒽基-(C14H9-),优选苯基。
在该方法的一个变型中,如果R3是-Me,则R1和R2不同时为-H。
下面通过实施例和附图更详细阐述本发明。
图1显示可用于进行上述偶联反应的反应装置。该装置包含镍阴极(1)和由硅上的硼掺杂金刚石(BDD)制成的阳极(5)。可以借助冷却夹套(3)冷却该装置。此处的箭头指示冷却水的流向。用特氟隆塞子(2)封闭反应空间。通过磁力搅拌棒(7)混匀反应混合物。在阳极侧,用螺旋夹钳(4)和密封件(6)封闭该装置。
图2显示可用于以更大规模进行上述偶联反应的反应装置。该装置包含两个玻璃法兰(5'),通过其经由螺旋夹钳(2')和密封件压紧由涂覆有硼掺杂金刚石(BDD)的载体材料或本领域技术人员已知的其它电极材料制成的电极(3')。可经由玻璃套管(1')对反应空间配备回流冷凝器。通过磁力搅拌棒(4')混匀反应混合物。
在图3中,绘制对位取代基的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。
在图4中,绘制间位取代基的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。
在图5中,绘制2,4-二取代的酚的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。
在图6中,绘制3,4-二取代的酚的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。
分析
色谱法
在来自公司Macherey-Nagel GmbH & Co,Düren的硅胶60 M(0.040-0.063 mm)上用1.6巴的最大压力进行经由“快速色谱法”的制备液相色谱分离。在来自公司Merck
KGaA,Darmstadt的硅胶Geduran Si 60(0.063-0.200
mm)上进行未加压的分离。用作洗脱剂的溶剂(乙酸乙酯(工业级)、环己烷(工业级))预先在旋转蒸发器上通过蒸馏提纯。
对于薄层色谱法(DC),使用来自公司Merck KGaA,Darmstadt的PSC成品板硅胶60 F254。根据所用洗脱剂混合物给出Rf值。为了使DC板染色,使用铈-磷钼酸-溶液作为浸渍剂。铈-磷钼酸-试剂:在200毫升水中5.6克磷钼酸、2.2克四水合硫酸铈(IV)和13.3克浓硫酸。
气相色谱法(GC/GCMS)
借助来自公司Shimadzu,日本的气相色谱仪GC-2010进行产物混合物和纯物质的气相色谱检验(GC)。在来自公司Agilent Technologies,美国的石英毛细管柱HP-5(长度:30米;内径:0.25毫米;共价键合的固定相的薄膜厚度:0.25微米;载气:氢气;注射器温度:250℃;检测器温度:310℃;程序:“hard”方法:开始温度50℃ 1分钟,加热速率:15℃/min,最终温度290℃ 8分钟)上进行测量。借助与来自公司Shimadzu,日本的质量检测器GCMS-QP2010结合的气相色谱仪GC-2010记录产物混合物和纯物质的气相色谱-质谱(GCMS)。在来自公司Agilent Technologies,美国的石英毛细管柱HP-1(长度:30米;内径:0.25毫米;共价键合的固定相的薄膜厚度:0.25微米;载气:氢气;注射器温度:250℃;检测器温度:310℃;程序:“hard”方法:开始温度50℃ 1分钟,加热速率:15℃/min,最终温度290℃ 8分钟;GCMS:离子源温度:200℃)上进行测量。
熔点
借助来自公司HW5,Mainz的熔点测定仪SG 2000测量熔点,并且其为未校正的。
元素分析
在Johannes Gutenberg-Universität Mainz(大学)的有机化学学院的分析部门中在公司Foss-Heraeus,Hanau制造的Vario EL Cube上进行元素分析。
质谱法
在来自公司Waters Micromasses,Milford,Massachussetts的QTof Ultima 3上进行所有电喷雾电离测量(ESI+)。在来自公司ThermoFinnigan,Bremen的MAT 95 XL扇形场仪器类型的仪器上测量EI质谱和高分辨率EI谱。
NMR
波谱法
在来自公司Bruker,分析测量技术,Karlsruhe的类型AC 300或AV II 400多核共振谱仪上进行NMR波谱研究。所用溶剂是CDCl3。根据公司Cambridge Isotopes Laboratories,美国的NMR 溶剂数据图表,根据未氘化溶剂的残留含量校准1H和13C谱。部分地借助H,H-COSY、H,H-NOESY、H,C-HSQC和H,C-HMBC谱分配1H和13C信号。以ppm为单位的δ值给出化学位移。关于NMR信号的多重性,使用下列缩写:s(单峰)、bs(宽单峰)、d(双峰)、t(三峰)、q(四峰)、m(多峰)、dd(双重双峰)、dt(双重三峰)、tq(三重四峰)。所有偶合常数J用包括的键数以赫兹(hz)为单位给出。信号分配时给出的编号对应于分子式图中给出的编号,其不必与IUPAC命名一致。
一般操作流程
在如图1中所示的装置中进行偶联反应。
将5毫摩尔具有氧化电位EOx1的第一酚与15毫摩尔具有氧化电位EOx2的第二酚溶解在下表1中给出量的1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇(HFIP)和MeOH中或甲酸和MeOH中。在恒电流下进行电解。
借助恒温器使电解池的外夹套保持在大约10℃的温度,同时搅拌反应混合物并借助砂浴加热至50℃。在电解结束后,用甲苯将池内容物转移到50毫升圆底烧瓶中并在旋转蒸发器上在50℃、200-70毫巴下在减压下除去溶剂。借助短程蒸馏(100℃、10-3毫巴)回收未转化的反应物。
电极材料
阳极: 在Si上的硼掺杂金刚石(BDD)
阴极: Ni网
电解条件:
温度[T]: 50℃
电流强度[I]: 15 mA
电流密度[j]: 2.8 mA/cm2
电荷量[Q]: 2 F/mol不足量组分(Unterschusskomponent)
终端电压[Umax]: 3-5 V。
合成
根据上述一般操作流程并在如图1中所示的反应装置中进行双酚的合成。
2,2'-
二羟基
-4',5-
二甲基
-5'-(
甲基乙基
)-3-
甲氧基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.28克(15毫摩尔,3.0当量)3-甲基-4-(甲基乙基)酚溶解在33毫升HFIP中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在9:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:716毫克(50%,2.5毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.87 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.43
mp = 126.8℃(从CH中重结晶)
1H NMR (600 MHz, DMSO) δ = 1.17-1.12 (m, 6H, 13-H), 2.24 (m, 6H, 9-H/12-H), 3.01
(dt, 1H, 11-H), 3.79 (s, 3H, 8-H), 6.55 (s, 1H, 6-H), 6.66 (d, 1H, 6'-H), 6.73
(d, 1H, 4-H), 6.96 (s, 1H, 3'-H), 8.16 (s, 1H, 7-H), 8.84 (s, 1H, 10-H);
偶合:4J4-H, 6-H=
2.2 Hz, 4J6'-H, 11-H= 2.9 Hz, 3J11-H,
13-H= 6.8 Hz;
13C NMR (151 MHz, DMSO) δ = 18.73, 20.80 (C-9/C-12), 23.54 (C-13), 28.10 (C-11),
55.78 (C-8), 111.23 (C-4), 117.34 (C-6'), 123.42 (C-1'), 123.49 (C-6), 126.43
(C-1), 127.36 (C-5), 127.49 (C-3'), 134.40 (C-5'), 136.62 (C-4'), 141.12 (C-2),
147.65 (C-3), 151.69 (C-2').
C18H22O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:309.1467, 实测值:309.1457
MS (EI, GCMS): m/z(%): 286 (50) [M]+ ·, 271 (100) [M-CH3 ·]+, 244 (22) [M-C3H6 ·]+.
C18H22O3的元素分析:计算值:C:
75.50%,H:7.74%,实测值:C: 75.01%,H: 7.70%。
2,2'-
二羟基
-5,5'
二甲基
-3-
甲氧基联苯
将1.66克(12毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和3.91克(36毫摩尔,3.0当量)4甲基酚溶解在65毫升HFIP和14毫升MeOH中,加入1.63克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:440毫克(36%,1.8毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 13.56 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.38
mp= 162.0℃(从CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, DMSO) δ = 2.18 (s, 3H, 9-H/11-H), 2.21 (s, 3H, 9-H/11-H), 3.76
(s, 3H, 8-H), 6.53 (s, 1H, 6-H), 6.71 (s, 1H, 4-H), 6.75 (d, 1H, 3'-H), 6.86-6.94
(m, 2H, 4'-H/6'-H), 8.53 (bs, 1H, 7-H/12-H);
偶合:3J3'-H, 4'-H=
8.4 Hz;
13C NMR (101 MHz,
DMSO) δ = 20.21, 20.77 (C-9/C-11),
55.79 (C-8), 111.36 (C-4), 115.69 (C-3'), 123.50 (C-6), 125.72 (C-1'), 126.16
(C-1), 127.20 (C-5), 127.30 (C-5'), 128.50 (C-6'), 131.83 (C-4'), 141.20 (C-2),
147.61 (C-3), 152.11 (C-2').
C15H16O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:267.0997,实测值:267.0999
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]+ ·, 229 (64) [M-CH3 ·]+.
C15H16O3的元素分析:计算值:C:
73.75%,H: 6.60%,实测值:C:
73.81%,H: 6.54%。
2,5'-
二羟基
-4',5-
二甲氧基
-2'-
甲基联苯
将1.66克(12毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和4.49克(36毫摩尔,3.0当量)4-甲氧基酚溶解在80毫升HFIP中,加入1.63克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:2.05克(66%,7.9毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.03 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.33
mp= 118.7℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (600 MHz, DMSO) δ = 2.01 (s, 3H, 9-H), 3.66 (s, 3H, 8-H), 3.77 (s, 3H,
10-H), 6.53 (d, 1H, 6-H), 6.55 (s, 1H, 6'-H), 6.72 (dd, 1H, 4-H), 6.77 (s, 1H,
3'-H), 6.79 (d, 1H, 3-H), 8.73 (s, 1H, 11-H), 8.75 (s, 1H, 7-H);
偶合:3J3-H, 4-H=
8.7 Hz;4J4-H, 6-H=
3.0 Hz
13C NMR (151 MHz,
DMSO) δ = 19.33 (C-9), 55.32 (C-8),
55.73 (C-10), 113.24 (C-4), 113.75 (C-3'), 115.99 (C-3), 116.07 (C-6), 117.40
(C-6'), 126.56 (C-2'), 129.06 (C-1), 130.95 (C-1'), 143.80 (C-5'), 146.52
(C-4'), 148.29 (C-2), 151.81 (C-5).
C15H16O4的HRMS (ESI+)
[M+Na+]:计算值:283.0946,实测值:283.0942
MS (EI, GCMS): m/z(%): 260 (100) [M]+ ·, 245 (12) [M-CH3 ·]+.
C15H16O4的元素分析:计算值:
69.22%,H: 6.20%,实测值:C:
69.02%,H: 6.34%。
2,2'-
二羟基
-3
甲氧基
-3',5,5'-
三甲基联苯
将0.70克(6毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.08克(17毫摩尔,3.0当量)2,4-二甲基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在9:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得浅黄色固体状的产物。
产率:663毫克(45%,2.5毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 13.97 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.29
mp= 119.7℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 2.34 (s, 3H, 10-H), 2.35 (s, 3H, 11-H), 2.38 (s, 3H,
9-H), 3.94 (s, 3H, 8-H), 6.16 (s, 1H, 12-H), 6.20 (s, 1H, 7-H), 6.76 (d, 1H,
4-H), 6.78 (d, 1H, 6-H), 6.98 (d, 1H, 6'-H), 7.03 (d, 1H, 4'-H);
偶合:4J4-H, 6-H=
1.7 Hz, 4J4'-H, 6'-H= 2.1 Hz;
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 16.51 (C-9), 20.54 (C-10), 21.20 (C-11), 56.12 (C-8),
110.92 (C-4), 123.95 (C-6), 124.13 (C-1), 124.64 (C-1'), 126.18 (C-3'), 128.82
(C-6'), 129.59 (C-5'), 130.40 (C-5), 131.40 (C-4'), 139.46 (C-2), 146.35 (C-3),
149.42 (C-2').
C18H16O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值: 281.1154,实测值:281.1152
MS (EI, GCMS): m/z(%): 242 (100) [M]+ ·, 227 (38) [M-CH3 ·]+.
C16H18O3的元素分析:计算值:C:
68.31%,H: 6.45%,实测值:C:
68.29%,H: 6.40%。
2,2'-
二羟基
-3-
甲氧基
-5-
甲基
-4'-(
二甲基乙基
)
联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.25克(15毫摩尔,3.0当量)3-叔丁基酚溶解在33毫升HFIP中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物通过在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:808毫克(63%,3.1毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 13.97 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.29
mp= 160.3℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 1.37 (s, 9H, 12-H), 2.36 (s, 3H, 9-H), 3.94 (s, 3H,
8-H), 6.25 (s, 1H, 7-H), 6.48 (s, 1H, 10-H), 6.75 (d, 1H, 6-H), 6.79 (d, 1H,
4-H), 7.08 (dd, 1H, 5'-H), 7.12 (d, 1H, 3'-H), 7.27 (d, 1H, 6'-H);
偶合:4J4-H, 6-H=
1.7 Hz; 3J5'-H, 6'-H= 8.0 Hz, 4J3'-H, 5'-H=
1.7 Hz;
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.24 (C-9), 31.31 (C-12), 34.58 (C-11), 56.15 (C-8),
110.79 (C-4), 114.94 (C-3'), 118.30 (C-5'), 122.37 (C-1'), 123.88 (C-1), 123.94
(C-6), 130.45 (C-6'), 130.53 (C-4'), 139.24 (C-5), 146.32 (C-3), 152.91 (C-2'),
153.13 (C-2).
C15H16O4的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:309.1467,实测值:309.1466
MS (EI, GCMS): m/z(%): 242 (100) [M]+ ·, 227 (38) [M-CH3 ·]+.
C18H22O3的元素分析:计算值:75.50%,H: 7.74%,实测值:C: 75.41%,H: 7.72%。
2,2'-
二羟基
-4',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯和
2,4'-
二羟基
-2',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯
将0.70克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和1.65克(15毫摩尔,3.0当量)3-甲基酚溶解在33毫升HFIP中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得两种无色固体状的交叉偶联产物。
2,2'-
二羟基
-4',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯(副产物)
产率:266毫克(21%,1.1毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 13.72 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.25
mp= 136.2℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 2.35 (s, 3H, 9-H/11-H), 2.37 (s, 3H, 9-H/11-H), 3.94
(s, 3H, 8-H), 6.17 (s, 1H, 10-H), 6.35 (s, 1H, 2-H), 6.74 (d, 1H, 4-H), 6.76
(s, 1H, 6-H), 6.88-6.83 (m, 1H, 5'-H), 6.90 (d, 1H, 3'-H), 7.21 (d, 1H, 6'-H);
偶合:4J4-H, 6-H=
1.8 Hz, 3J5'-H, 6'-H= 7.7 Hz, 4J3'-H, 5'-H=
1.5 Hz;
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.11, 21.20 (C-9/C-11), 56.13 (C-8), 110.81 (C-4),
118.25 (C-3'), 121.97 (C-5'), 122.39 (C-1), 123.77 (C-1'), 123.85 (C-6), 130.50
(C-5), 130.68 (C-6'), 139.30 (C-4'), 139.54 (C-2), 146.31 (C-3), 153.33 (C-2').
C15H16O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:267.0997,实测值:267.1006
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]+ ·, 229 (18) [M-CH3 ·]+,.
C15H16O3的元素分析:计算值:C:
73.75%,H: 6.60%,实测值:C:
73.70%,H: 6.68%。
2,4'-
二羟基
-2',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯(主产物)
产率:285毫克(23%,1.2毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 13.81 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.19
mp= 61.9℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 2.17 (s, 3H, 10-H), 2.32 (s, 3H, 9-H), 3.92 (s, 3H,
8-H), 4.77 (s, 1H, 11-H), 5.45 (s, 1H, 7-H), 6.59-6.53 (m, 1H, 6-H), 6.74-6.68
(m, 2H, 4-H/5'-H), 6.76 (d, 1H, 3'-H), 7.09 (d, 1H, 6'-H);
偶合:3J5'-H, 6'-H=
8.2 Hz, 4J3'-H, 5'-H= 2.7 Hz;
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 20.04 (C-10), 21.09 (C-9), 55.97 (C-8), 110.51 (C-4),
112.53 (C-5'), 116.62 (C-3'), 123.47 (C-6), 127.28 (C-1), 128.74 (C-5), 130.02
(C-1'), 131.17 (C-6'), 138.56 (C-2'), 140.49 (C-2), 146.24 (C-3), 154.84 (C-4').
C15H16O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:267.0997,实测值:267.0995
MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]+ ·, 229 (18) [M-CH3 ·]+,.
C15H16O3的元素分析:计算值:C:
73.75%,H: 6.60%,实测值:C:
73.70%,H: 6.70%。
2,2'-
二羟基
-3-
甲氧基
-4'-5,5'-
三甲基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和1.83克(15毫摩尔,3.0当量)3,4-二甲基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在9:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:688毫克(52%,2.6毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.52 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.29
mp= 152.3℃(从DCM/CH中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 12.25 (s, 3H, 11-H), 2.28 (s, 3H, 12-H), 2.36 (s, 3H,
9-H), 3.93 (s, 3H, 8-H), 6.19 (s, 1H, 7-H), 6.25 (s, 1H, 10-H), 6.73 (d, 1H,
4-H), 6.76 (s, 1H, 6-H), 6.88 (s, 1H, 3'-H), 7.08 (s, 1H, 6'-H);
偶合:4J4-H, 6-H=
1.7 Hz;
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 18.89 (C-11), 19.60 (C-12), 21.24 (C-9), 56.14 (C-8),
110.74 (C-4), 118.93 (C-3'), 122.54 (C-1), 123.82 (C-6), 123.97 (C-1'), 129.03
(C-5), 130.46 (C-4'), 131.69 (C-6'), 137.94 (C-5'), 139.26 (C-2), 146.31 (C-3),
151.36 (C-2').
C16H18O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:281.1154,实测值:281.1157
MS (EI, GCMS): m/z(%): 258 (100) [M]+ ·, 243 (10) [M-CH3 ·]+.
C16H18O3的元素分析:计算值:74.39%,H: 7.02%,实测值:C: 74.32%,H: 7.20%。
2,2'-
二羟基
-5'-
异丙基
-3-
甲氧基
-5-
甲基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.05克(15毫摩尔,3.0当量)4-异丙基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得略棕色油状的产物。
产率:0.53克(39%,1.9毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.23 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.30
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 1.27 (m, 6H), 2.36 (s, 3H), 2.91 (dt, J = 13.8, 6.9,
6.9 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H), 6.13-6.27 (m, 2H), 6.82-6.65 (m, 1H), 6.25 (m, 2H),
6.75 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.99 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.19-7.12 (m, 2H);
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.25, 24.27, 33.40, 56.18, 110.92, 117.60, 123.91,
124.23, 125.07, 127.29, 128.80, 130.57, 139.29, 141.42, 146.31, 151.51.
C17H20O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值: 295.1310,实测值:295.1297
MS (EI, GCMS): m/z(%): 272 (80) [M]+ ·, 257 (100) [M-CH3 ·]+。
2,2'-
二羟基
-3-
甲氧基
-5-
甲基
-5'-
叔丁基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.26克(15毫摩尔,3.0当量)4-叔丁基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得略黄色油状的产物。
产率:0.48克(34%,1.7毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.52 min
Rf(CH:EE = 4:1) = 0.24
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 1.34 (s, 9H), 2.37 (s, 3H), 3.94 (s, 3H), 6.17 (s,
1H), 6.24 (s, 1H), 6.75 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.99 (d, J = 8.4 Hz, 1H),
7.31-7.29 (m, 1H), 7.33 (dd, J = 8.4, 2.5 Hz, 1H).
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.28, 31.61, 34.20, 56.18, 110.91, 117.25, 123.92,
124.41, 124.63, 126.38, 127.78, 130.58, 139.32, 143.70, 146.32, 151.22.
C18H22O3的HRMS
(ESI+) [M+Na+]:计算值:309.1467,实测值:309.1476
MS (EI, GCMS): m/z(%): 286 (28) [M]+ ·, 271 (100) [M-CH3 ·]+。
2,2'-
二羟基
-3',5'-
二
-
叔丁基
-5-
甲基
-3-
甲氧基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和3.12克(15毫摩尔,3.0当量)2,4-二-叔丁基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在9:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得无色固体状的产物。
产率:0.41克(24%,1.2毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 15.15 min
Rf(CH:EE= 9:1)= 0.35
mp= 120.2℃(在正戊烷中重结晶)
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 1.36 (s, 9H), 1.50 (s, 9H), 2.38 (s, 3H), 3.96 (s,
3H), 6.00 (s, 1H), 6.05 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 7.16 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.39 (d,
J = 2.5 Hz, 1H).
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.23, 29.88, 31.69, 34.40, 35.23, 56.17, 111.03,
123.96, 124.17, 125.09, 125.50, 130.42, 136.73, 139.72, 142.36, 146.45, 149.82.
MS (EI, GCMS): m/z(%): 342 (22) [M]+ ·, 327 (100) [M-CH3 ·]+。
2,2'-
二羟基
-3',5-
二甲基
-3-
甲氧基
-5'-
叔丁基
联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.47克(15摩尔,3.0当量)2-甲基-4-叔丁基酚溶解在27毫升HFIP和6毫升MeOH中,加入0.68克MTES并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得略黄色油状的产物。
产率:0.69克(46%,2.3毫摩尔)
GC(hard方法,HP-5):
tR= 14.79 min
Rf(CH:EE= 4:1)= 0.33
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 1.37 (s, 9H), 2.39 (d, J = 2.4 Hz, 6H), 3.94 (s, 3H),
6.15 (s, 1H), 6.17 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 6.79 (s, 1H), 7.17 (d, J = 2.5 Hz,
1H), 7.24 (d, J = 2.4 Hz, 1H);
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 16.90, 21.28, 31.67, 34.12, 56.16, 110.94, 124.02,
124.17, 124.59, 125.41, 125.65, 127.86, 130.47, 139.50, 143.07, 146.40, 149.41.
MS (EI, GCMS): m/z(%): 300 (18) [M]+ ·, 285 (100) [M-CH3 ·]+。
2,2'-
二羟基
-3-
甲氧基
-5-
甲基
-5'-(1-
甲基乙基
)
联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.05克(15毫摩尔,3.0当量)4-异丙基酚和0.68克MTES添加到27毫升HFIP + 6毫升MeOH METS中,并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得略棕色油状的产物。
产率:39%,527毫克,1.9毫摩尔
Rf (环己烷:乙酸乙酯 = 4:1) = 0.30;1H NMR
(400 MHz, CDCl3) δ = 1.27 (m, 6H),
2.36 (s, 3H), 2.91 (sept, J = 6.9 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H), 6.13-6.27 (m, 2H),
6.65-6.82 (m, 2H), 6.99 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.12-7.19 (m, 2H);13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.37, 24.39, 33.53, 56.31, 111.04, 117.73, 124.04,
124.36, 125.20, 127.42, 128.93, 130.70, 139.42, 141.55, 146.44, 151.64. C17H20O3的HRMS (ESI+) [M+Na+]:计算值:295.1310,实测值:295.1297;MS (EI, GCMS): m/z(%): 272 (80) [M]+ ·, 257 (100) [M-CH3 ·]+。
2,2'-
二羟基
-3-
甲氧基
-5-
甲基
-4'-(
甲基乙基
)
联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚和2.065克(15毫摩尔,3.0当量)3-异丙基酚和0.68克MTES溶解在33毫升HFIP中并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得略棕色油状的产物(产率:52%,705毫克,2.6毫摩尔)
Rf (环己烷:乙酸乙酯 = 4:1) = 0.29;1H NMR
(400 MHz, CDCl3) δ = 1H NMR (400
MHz, CDCl3) δ 1.27 (s, 3H), 1.29 (s, 3H), 2.34 (s,
3H), 2.91 (sept, J = 7.0 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H), 6.15 (s, 1H), 6.35 (s,
1H), 6.73 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.75-6.77 (m, 1H), 6.90 (dd, J = 7.9 Hz, 1.8 Hz,
1H), 6.94 (d, J = 1.7 Hz, 1H), 7.23 (d, J = 7.8 Hz, 1H). 13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ = 13C
NMR (101 MHz, CDCl3) δ
21.36, 24.02, 33.92, 56.30, 77.16, 110.91, 115.77, 119.56, 122.81, 124.00,
124.08, 130.65, 130.84, 139.38, 146.43, 150.72, 153.54. C17H20O3的HRMS (ESI+) [M+Na+]:计算值:295.1310,实测值:295.1305;MS (EI, GCMS): m/z(%): 272 (100) [M]+ ·, 257 (50) [M-CH3 ·]+. C17H20O3的元素分析:计算值:74.97%,H:
7.40%,实测值:C: 75.05%,H:
7.36%。
2,2'-
二羟基
-4',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯和
2,4'-
二羟基
-2',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯
将0.28克(2毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚、1.22克(6毫摩尔,3.0当量)3-甲基苯基和0.77克MTBS溶解在25毫升HFIP中并将该电解质转移到烧杯型电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并产生这两种无色和粘稠油状的交叉偶联产物。
2,2'-
二羟基
-4',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯(副产物)
产率:21%,266毫克,1.1毫摩尔;Rf (环己烷:乙酸乙酯 = 4:1)= 0.25;mp= 136.2℃(从二氯甲烷/环己烷中结晶);1H NMR (400 MHz, CDCl3)
δ = 2.35 (s, 3H), 2.37 (s, 3H), 3.94 (s,
3H), 6.17 (s, 1H), 6.35 (s, 1H), 6.74 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.76 (s, 1H), 6.886.83
(m, 1H), 6.90 (d, 1H, J = 1.5 Hz), 7.21 (d, 1H, J = 7.7 Hz);13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ = 21.11, 21.20 56.13, 110.81, 118.25, 121.97, 122.39,
123.77, 123.85, 130.50, 130.68, 139.30, 139.54, 146.31, 153.33. C15H16O3的HRMS (ESI+) [M+Na+]:计算值: 267.0997,实测值:267.1006;MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]+ ·, 229 (18) [M-CH3 ·]+,. C15H16O3的元素分析:计算值:C: 73.75%,H:
6.60%,实测值:C: 73.70%,H:
6.68%。
2,4'-
二羟基
-2',5-
二甲基
-3-
甲氧基联苯(主产物)
产率:23%,285毫克,1.2毫摩尔;Rf (环己烷:乙酸乙酯 = 4:1) = 0.19 mp
= 61.9℃(从二氯甲烷/环己烷中结晶);1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ = 2.17 (s, 3H), 2.32 (s, 3H), 3.92 (s, 3H), 4.77 (s,
1H), 5.45 (s, 1H), 6.596.53 (m, 1H), 6.746.68 (m, 2H), 6.76 (d, 1H, J = 2.7
Hz), 7.09 (d, 1H, J = 8.2 Hz);13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ = 20.04, 21.09,
55.97, 110.51, 112.53, 116.62, 123.47, 127.28, 128.74, 130.02, 131.17, 138.56,
140.49, 146.24, 154.84. C15H16O3的HRMS (ESI+) [M+Na+]:计算值:267.0997,实测值:267.0995;MS (EI, GCMS): m/z(%): 244 (100) [M]+ ·, 229 (18) [M-CH3 ·]+,. C15H16O3的元素分析:计算值:C: 73.75%,H:
6.60%,实测值:C: 73.70%,H:
6.70%。
2,2'-
二羟基
-5,5'-
二甲基
-3'-(1,1-
二甲基乙基
)-3-
甲氧基联苯
将0.69克(5毫摩尔,1.0当量)4-甲基愈创木酚、2.47克(15毫摩尔,3.0当量)4-甲基-2-叔丁基酚和0.68克MTES溶解在27毫升HFIP + 6毫升MeOH中并将该电解质转移到电解池中。在电解后在减压下除去溶剂和未转化的反应物量,粗产物在硅胶60上在4:1洗脱剂(环己烷:乙酸乙酯)中以“快速色谱法”提纯并获得黄色油状的产物(产率:36%,545毫克,1.8毫摩尔)。
Rf
(环己烷:乙酸乙酯 =
9:1) = 0.36;1H NMR (400 MHz,
CDCl3) δ = 1.46 (s, 9H),
2.34 (m, 6H), 3.93 (s, 3H), 5.99 (s, 1H), 6.01 (s, 1H), 6.74 (s, 2H), 6.96 (d,
J = 1.9 Hz, 1H), 7.14 (d, J = 1.9 Hz, 1H);13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ = 21.05, 21.32,
29.96, 35.05, 56.30, 77.16, 111.21, 124.18, 124.24, 125.92, 127.67, 129.15,
129.22, 130.51, 137.57, 139.87, 146.57, 150.10. C22H30O3的HRMS (ESI+) [M+Na+]:计算值::323.1623,实测值:323.1618;MS (EI, GCMS):
m/z(%): 300 (100) [M]+ ·, 285
(100) [M-CH3 ·]+。
实验结果
表1列举产率和选择性:
表1:
a:基于n(第一酚)的分离产率;
b:通过GC测定。AB:交叉偶联产物,BB:自偶联产物。HFIP:1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇。
表1表明许多结构上不同的酚可通过上述方法直接交叉偶联。
对比实验
在本发明的条件下实施的第一实验系列(VR1)中,如下修改一般操作流程,即溶解0.757毫摩尔具有氧化电位EOx1的第一酚和2.271毫摩尔具有氧化电位EOx2的第二酚。
作为对比实验,进行第二实验系列(VR2)。在此,如下修改一般操作流程,即溶解0.757毫摩尔具有氧化电位EOx1的第一酚和0.757毫摩尔具有氧化电位EOx2的第二酚。在该对比实验中,这两种酚因此以相等份数存在。
表2:将一种酚组分的过量降至1当量时的产率和选择性的比较
产物 | 在1:3的酚比率下的VR1选择性b(AB:BB) | 在1:3的酚比率下的VR1产率a | 在1:1的酚比率下的VR2选择性b(AB:BB) | 在1:1的酚比率下的VR2产率a |
9:1 | 45% | 9:1 | 27% | |
>100:1 | 63% | 5:1 | 42% |
电解参数:n(酚1)=
0.757毫摩尔,导电盐:MTES,c(MTES)=
0.09 M,V(溶剂)= 5毫升,阳极:BDD/Si,阴极:BDD/Si,j = 2.8 mA/cm²,T =
50℃,Q= 2 F*n(酚1)。在恒电流下进行电解
a:基于n(酚1)的分离产率;
b:通过GC测定。AB:交叉偶联产物,BB:自偶联产物。
从表2中可以清楚读取,在非本发明的条件下,即在第二实验系列(VR2)中,获得了比本发明实验条件下的第一实验系列(VR1)中明显更差的产率。
溶剂的影响
表3:MeOH添加对于氧化电位的影响
底物 | 5.2% MeOH | 7.9% MeOH | 10.6% MeOH | 13.4% MeOH | 16.3% MeOH | 19.2% MeOH | 22.1% MeOH | 25.1% MeOH |
第一酚 | 0.687 | 0.675 | 0.664 | 0.660 | 0.655 | 0.653 | 0.651 | 0.653 |
第二酚 | 0.823 | 0.818 | 0.820 | 0.821 | 0.824 | 0.842 | 0.849 | 0.865 |
ΔE [V] | 0.136 | 0.143 | 0.156 | 0.161 | 0.169 | 0.189 | 0.198 | 0.212 |
第一酚:
第二酚:
在测量系列中测定两种所示酚各自的氧化电位。在此在1,1,1,3,3,3-六氟异丙醇(HFIP)和甲醇(MeOH)中进行测定,其中甲醇(MeOH)的量可变(所示为体积%)。
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,
参比电极:Ag/AgCl,ν= 10
mV/s,
氧化标准:I= 0.1 mA/cm²,c(酚) = 0.152 M,
导电盐:MTES,c(MTES)
= 0.09 M
溶剂:HFIP和MeOH。
该实验系列清楚表明,甲醇的添加可以明显提高这两种氧化电位的差值(ΔE)。
氧化电位差(ΔEOx)对于产率和选择性的影响
对所用底物的循环伏安测量表明,各个氧化电位差(ΔEOx)之间的差异与酚的电化学交叉偶联的选择性和产率相关联。较大的电位差带来较好的产率和提高的选择性。
表4:依赖于对位取代基的ΔEOx
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,参比电极:在饱和(ges.)LiCl/EtOH中的Ag/AgCl,ν = 10 mV/s,氧化标准:I =
0.05 mA/cm²,c(酚) =
0.152 M,导电盐:MTES,c(MTES)
= 0.09 M。溶剂:HFIP。ΔEOx
= E(ox.pot.偶联配对物– ox.pot.表的项目 )。NP:副产物;GC:产物比率的气相色谱积分。
在图3中,绘制对位取代基的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。随着HFIP中甲醇浓度的升高,可看出几乎所有对位取代的酚的氧化电位(Eox)降低。只有异丙基衍生物在超过15%时表现出大约50 mV的轻微升高。
表4表明尽可能最高的ΔEOx在此是有利的。项目1显示在HFIP/MeOH体系中的ΔEOx比在纯HFIP中大10 mV,这由此对于形成交叉偶联产物导致优异的选择性。副产物,如自偶联产物也是项目2中的结果:在此,ΔEOx = -0.22 V看起来太小,以致无法避免自偶联。如项目3所示,副反应也可严重降低产率。在此,在HFIP/MeOH中仅-0.05
V的ΔEOx导致形成的交叉偶联产物的量暴跌。
表5:依赖于间位取代基的ΔEOx
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,参比电极:在饱和LiCl/EtOH中的Ag/AgCl,ν = 10 mV/s,氧化标准:I = 0.05 mA/cm²,c(酚)= 0.152 M,导电盐:
MTES,c(MTES) = 0.09 M。溶剂:HFIP。ΔEOx =
ox.pot.偶联配对物–
ox.pot.表的项目。NP:副产物;产物比率的气相色谱积分。
在图4中,绘制间位取代基的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。对于相应的间位取代的衍生物,3-甲基-和3-甲氧基-酚的表现类似。在更大的基团,如异丙基和叔丁基的情况下,Eox的走向更复杂。在这些情况中,超过大约13%体积/体积的MeOH时Eox逐渐提高。
表5在项目1中显示,可能在纯HFIP中和在18% MeOH含量下均未找到最佳的ΔEOx窗口。在这两种情况下都出现副产物,且由GC产物积分仅可推断较少量的交叉偶联产物。项目2显示,随着ΔEOx升高(在此|ΔE| = 0.25 V),产率损失。最佳值在此看起来为0.13 V < |ΔE最佳|< 0.25 V。在项目3中证实|ΔE|=0.13 V的极限值。在此没有形成交叉偶联产物,相反地在纯HFIP中在略更高的ΔEOx下在此可分离出痕量的所需双酚。
表6:其它的酚取代模式的ΔEOx
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,参比电极:在饱和LiCl/EtOH中的Ag/AgCl,ν = 10 mV/s,氧化标准:I = 0.05 mA/cm²,c(酚) = 0.152 M,导电盐:MTES,c(MTES) = 0.09 M。溶剂:HFIP。ΔEOx= ox.pot.偶联配对物– ox.pot.表的项目。NP:副产物;产物比率的气相色谱积分。
表6反映ΔEOx窗口大小对于各自底物类别的依赖性。由此证实ΔEOx的大小对于该反应的选择性的重要性。
表
7
:
2,4-
二取代的酚
的
Δ
EOx
在图5中,绘制2,4-二取代的酚的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。2,4-二取代的酚在误差范围内表现出随甲醇浓度提高,氧化电位的显著降低。
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,参比电极:在饱和LiCl/EtOH中的Ag/AgCl,ν = 10 mV/s,氧化标准:I =
0.05 mA/cm²,c(酚) =
0.152 M,导电盐:MTES,c(MTES)
= 0.09 M。溶剂:HFIP。ΔEOx
= ox.pot.偶联配对物–
ox.pot.表的项目。NP:副产物;产物比率的气相色谱积分。
表7反映ΔEOx窗口大小的复杂性。根据取代模式,甚至小ΔEOx(项目2,在此ΔEOx =
-20 mV)已可以造成对于产物形成的选择性。大体上证实ΔEOx的大小对于该反应的选择性的重要性。项目1对于与2,3-二甲基酚的偶联,显示在纯HFIP中的高含量的自偶联产物。这可通过两种反应物的几乎相同的氧化电位来解释。只有在添加MeOH的情况下才形成-30 mV的ΔEOx。只有这样才可能形成不对称产物。如果所用酚的氧化电位差降低,产物形成受到抑制(项目2,纯HFIP)。在3-(1,1-二甲基乙基)-4-甲氧基酚的情况下(项目3),这完全不存在,因为该最后提及的酚衍生物首先氧化并且不可能交叉偶联。
表
8
:
3,4-
二取代的酚
的Δ
EOx
在图6中,绘制3,4-二取代的酚的氧化电位ΔEOx对于所添加的甲醇量的依赖性。除3,4-二甲基酚外,在此也可观察到所有酚的Eox的均匀降低。较缺电子的衍生物在超过大约18%体积/体积的甲醇时发生电位的几乎不断的降低。
工作电极:玻璃碳,对电极:玻璃碳,参比电极:在饱和LiCl/EtOH中的Ag/AgCl,ν = 10 mV/s,氧化标准:j =
0.10 mA/cm²,c(酚) =
0.152 M,导电盐:MTE,c(MTES)=0.09M。溶剂:HFIP。ΔEOx =
ox.pot.偶联配对物–
ox.pot.表的项目。NP:副产物;产物比率的气相色谱积分。
如果两个电位之间的差值太大(表8,ΔEOx
= -330 mV,纯HFIP),明显导致所用4-甲基愈创木酚电化学燃烧。
通过进行的实验可以表明,可以通过溶剂或溶剂混合物影响这两种酚的氧化电位差(ΔE)。此外可以表明,这两种酚的氧化电位差(ΔE)对于偶联表现/结果具有显著影响。因此可以证实,可通过溶剂或溶剂混合物的适当选择来控制具有不同氧化电位的两种酚的偶联反应。
Claims (15)
1.根据通式(I)至(III)之一的化合物:
(I)
(II)
(III)
其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基、-O-烷基;
R8、R15、R17是-烷基;
R1、R9、R22、R23选自:-H、-烷基;
且如果R3是-Me,则R1和R2不同时为-H。
2.根据权利要求1的化合物,
其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基。
3.根据权利要求1或2之一的化合物,
其中R4和R5是-H。
4.根据权利要求1至3之一的化合物,
其中R3和R6是-烷基。
5.根据权利要求1至4之一的化合物,
其中R11是-O-烷基。
6.根据权利要求1至5之一的化合物,
其中R13是-烷基。
7.根据权利要求1至6之一的化合物,
其中R19是-烷基。
8.用于制备双酚的电化学方法,其包含以下方法步骤:
a) 将溶剂或溶剂混合物和导电盐装入反应容器中,
b) 将具有氧化电位│EOx1│的第一酚添加到所述反应容器中,
c) 将具有氧化电位│EOx2│的第二酚添加到所述反应容器中,其中:│EOx2│>│EOx1│,且│EOx2│–│EOx1│ = │△E│,其中相对于所述第一酚过量地添加所述第二酚,
并选择所述溶剂或溶剂混合物以使│△E│为10
mV至450 mV,
d) 将两个电极引入所述反应溶液中,
e) 对所述电极施加电压,
f) 使所述第一酚与第二酚偶联以产生双酚。
9.根据权利要求8的方法,
其中至少以所述第一酚的两倍量使用所述第二酚。
10.根据权利要求8或9之一的方法,
其中所述第一酚与第二酚的比率为1:2至1:4。
11.根据权利要求8至10之一的方法,
其中所述第一酚或第二酚具有-O-烷基。
12.根据权利要求8至11之一的方法,
其中选择所述溶剂或溶剂混合物以使│△E│为20
mV至400 mV。
13.根据权利要求8至12之一的方法,
其中所述反应溶液不含有机氧化剂。
14.根据权利要求8至13之一的方法,
其中所述第一酚和第二酚选自:Ia、Ib、IIa、IIb、IIIa、IIIb:
(Ia)
(Ib)
(IIa) (IIb)
(IIIa) (IIIb)
其中R2、R3、R4、R5、R6、R7、R10、R11、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20、R21、R24选自:-H、-烷基、-O-烷基;
R8、R15、R17是-烷基;
R1、R9、R22、R23选自:-H、-烷基,
且下列组合在此可行:
第一酚 Ia
Ib IIa IIb IIIa IIIb
第二酚 Ib
Ia IIb IIa IIIb IIIa。
15.根据权利要求14的方法,
其中如果R3是-Me,则R1和R2不同时为-H。
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