CN105481639B - 一种联苯类化合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联苯类化合物的制备方法，属于有机合成领域，能够有效提高交叉偶联反应的选择性，增加产品收率。所述方法包括在碱、钯催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物的存在下，使芳香族卤代物和芳香族硼酸在溶剂中进行铃木反应。本发明可用于制备联苯类化合物。

Description

一种联苯类化合物的制备方法

技术领域

本发明涉及有机合成领域，尤其涉及一种联苯类化合物的制备方法。

背景技术

联苯类化合物是一类极为重要的有机合成中间体，广泛用于医药、农药、液晶及有机发光二极管(OLED，Organic Light-Emitting Diode)显示材料等领域。

目前，联苯类化合物通常都是由铃木反应来制备。铃木反应，也称作Suzuki偶联反应，在零价钯的催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。然而，在现有的制备过程中，除了发生铃木反应生成交叉偶联的主产物外，还会生成自偶联的副产物，在对产品含量要求较高的情况下，尤其是需要交叉偶联的主产物的纯度达到99％以上的情况下，反应完毕后还需要进行大量的后期提纯工作，才能够得到纯度合格的主产物，增加了反应成本，降低了产品收率。

发明内容

本发明提供了一种联苯类化合物的制备方法，能够有效提高交叉偶联反应的选择性，增加产品收率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种联苯类化合物的制备方法，所述方法包括在碱、钯催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物的存在下，使芳香族卤代物和芳香族硼酸在溶剂中进行铃木反应。

本发明提供的一种联苯类化合物制备方法，通过以芳香族卤代物和芳香族硼酸作为起始反应物进行铃木反应来制备交叉偶联的联苯化合物，并在反应过程中添加季铵盐和三烃基膦类化合物。在本发明的方法中，季铵盐与三烃基膦类化合物产生协同效应，能够选择性地促进芳香族卤代物产生的中间体ArPdOH与芳香族硼酸产生的中间体Ar’BOH发生交叉偶联并得到配合物中间体ArPdAr’，从而提高了产物中交叉偶联产物的含量，后续通过简单的提纯过程即可得到高纯度的交叉偶联产物，降低了成本，提高了产品收率。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种联苯类化合物的制备方法，所述方法包括在碱、钯催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物的存在下，使芳香族卤代物和芳香族硼酸在溶剂中进行铃木反应。

铃木反应主要经历以下过程：首先，芳香族卤代物Ar-X(X为卤素)与金属钯进行氧化加成，得到ArPdX中间体，该中间体再与碱作用得到中间体ArPdOH；其次，芳香族硼酸Ar'-B(OH)₂相应地得到中间体Ar’BOH；然后，ArPdOH与Ar’BOH得到配合物中间体ArPdAr’，随后该中间体ArPdAr’经过还原消除得到芳基偶联产物。具体可参见下述反应方程式，其中，产品P1为交叉偶联的反应产物，而副产物1、2为自偶联的反应产物：

在本发明实施例的方法中，通过在反应过程中添加了季铵盐与三烃基膦类化合物，所述季铵盐与所述三烃基膦类化合物产生协同效应，能够选择性促进交叉偶联反应，即有效地促进了中间体ArPdOH与Ar’BOH发生交叉偶联并得到配合物中间体ArPdAr’，从而提高了产物中产品P1的含量，减少了副产物1和副产物2的含量，后续通过简单的提纯过程即可得到高纯度的产品P1，降低了成本，提高了产品收率。

在上述实施例中，参加铃木反应的反应物芳香族卤代物和芳香族硼酸可如下选取。

作为反应物的芳香族卤代物可以选自芳香族氟代物、芳香族氯代物、芳香族溴代物或芳香族碘代物中的任意一种。例如具体可以选自含1～3个苯环的芳香族溴代物、含1～3个苯环的芳香族碘代物中任意一种。

进一步地，所述含1～3个苯环的芳香族溴代物可以为溴苯、4-烷基溴苯、4-溴联苯、4-烷基环己基溴苯、烷基溴代联苯；所述含1～3个苯环的芳香族碘代物可以为碘苯、4-烷基碘苯、4-烷基环己基碘苯。

作为反应物的芳香族硼酸可以选自任一种取代的或未取代的含1～3个苯环的芳香族硼酸。

进一步地，所述取代的含1～3个苯环的芳香族硼酸具体可以为烷基取代的苯硼酸、1～3个氟取代的苯硼酸、烷基取代的联苯硼酸、氟取代的联苯硼酸；所述未取代的含1～3个苯环的芳香族硼酸具体可以为苯硼酸、联苯硼酸。

上面列举了多种芳香族卤代物和芳香族硼酸，可以理解的是，可以以上述任一种芳香族卤代物和任一种芳香族硼酸为起始反应物来制备相应的联苯类化合物。

例如，芳香族卤代物可以是含1～3个苯环的芳香族溴代物，芳香族硼酸可以是取代的含1～3个苯环的芳香族硼酸；或者，芳香族卤代物可以是含1～3个苯环的芳香族溴代物，而芳香族硼酸可以是未取代的含1～3个苯环的芳香族硼酸；再者，芳香族卤代物可以是含1～3个苯环的芳香族碘代物，而芳香族硼酸可以是含1～3个苯环的芳香族。

为了更好的说明这一点，表1还具体列举了芳香族卤代物和芳香族硼酸的几种配合关系。

表1

芳香族卤代物	芳香族硼酸
		4-烷基溴苯	1～3个氟取代的苯硼酸
4-烷基溴苯	联苯硼酸
		4-烷基环己基溴苯	烷基取代的联苯硼酸
4-烷基环己基溴苯	1～3个氟取代的苯硼酸
		4-烷基环己基碘苯	苯硼酸
4-烷基环己基碘苯	氟取代的联苯硼酸

为了更好的促进反应的选择性，可在反应过程中添加如下季铵盐和三烃基膦类化合物。

适用的季铵盐可以选自四烃基溴化铵盐、四烃基氯化铵盐、四烃基硫酸铵盐中的任意一种。

具体地，所述四烃基溴化铵盐可以选自四烷基溴化铵、三烷基芳基溴化铵、二烷基二芳基溴化铵。例如，四烷基溴化铵可以为四丁基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、双辛烷基二甲基溴化铵；三烷基芳基溴化铵可以为三甲基苄基溴化铵、三乙基苄基溴化铵、三丁基苄基溴化铵、三辛基苄基溴化铵；二烷基二芳基溴化铵可以为二苄基二甲基溴化铵、二苄基二乙基溴化铵、二苄基二丁基溴化铵、二苄基二辛基溴化铵。

所述四烃基氯化铵盐可以选自四烷基氯化铵、三烷基芳基氯化铵、二烷基二芳基氯化铵。例如，四烷基氯化铵可以为四丁基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、双辛烷基二甲基氯化铵；三烷基芳基氯化铵可以为三甲基苄基氯化铵、三乙基苄基氯化铵、三丁基苄基氯化铵、三辛基苄基氯化铵；二烷基二芳基氯化铵可以为二苄基二甲基氯化铵、二苄基二乙基氯化铵、二苄基二丁基氯化铵、二苄基二辛基氯化铵。

所述四烃基硫酸铵盐也可以选自具有上述取代的硫酸铵盐，例如，所述四烃基硫酸盐也可以选自四烷基硫酸铵。具体来说，四烷基硫酸铵可以为四丁基硫酸铵、十二烷基三甲基硫酸铵、双辛烷基二甲基硫酸铵。

适用的三烃基膦类化合物可以选自三芳基膦、二烷基芳基膦、三烷基膦、三杂芳基膦中的任意一种。

具体地，所述三芳基膦可以为三苯基膦、三邻甲苯基膦、2-二苯基膦苯甲酸；所述二烷基芳基膦可以为二叔丁基苯基膦、二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦、苄基二金刚烷基膦、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2'6'-双(N,N-二甲胺基)-1,1'-联苯；所述三烷基膦可以为三叔丁基膦、正丁基二(1-金刚烷基)膦；所述三杂芳基膦可以为三(2-呋喃基)膦。

可选的，季铵盐与三烃基膦类化合物可以以上述任意组合参与芳香族卤代物与芳香族硼酸的铃木反应。具体例如，季铵盐可以为四丁基氯化铵，三烃基膦类化合物可以为二叔丁基苯基膦；或者，季铵盐可以为三甲基苄基溴化铵，三烃基膦类化合物可以为2-二苯基膦苯甲酸；再者，季铵盐可以为四丁基硫酸铵盐，三烃基膦类化合物可以为苄基二金刚烷基膦。

进一步地，季铵盐与三烃基膦类化合物可以以10～1:1～10的比例参与芳香族卤代物与芳香族硼酸的铃木反应，即以摩尔量计，季铵盐与三烃基膦类化合物的用量之比可以为10～1:1～10，例如10:1、8：1、5:1、2:1、1:1、1:1.2、1:4、1:5、1:7、1:10。当季铵盐与三烃基膦类化合物以这一比例参与芳香族卤代物与芳香族硼酸的铃木反应时，季铵盐与三烃基膦类化合物之间能够起到较好的协同效应，选择性促进交叉偶联反应，促进芳香族卤代物与芳香族硼酸发生交叉偶联。

具体地，以芳香族卤代物的摩尔量计，季铵盐的用量可以为0.001～1％，优选可以为0.01～1％，例如可以为0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.09％、0.1％、0.3％、0.5％、1％；三烃基膦类化合物的用量可以为0.001～1％，优选可以为0.01～1％，例如可以为0.01％、0.03％、0.05％、0.07％、0.09％、0.1％、0.3％、0.5％、1％。

关于钯催化剂，适用的钯催化剂可以为适用于铃木反应的任一种零价钯催化剂，例如可以是将金属钯负载到载体上的负载型钯催化剂，优选可以为将金属钯负载到活性炭上的Pb/C催化剂。

其中，以质量计，该Pb/C催化剂的金属含量可以为1～15％，优选可以为3％～8％，例如3％、3.5％、4％、5％、5.7％、6％、7％、8％等。这一金属含量可以使Pb/C催化剂使用较少量的金属钯，降低成本，同时还能够保证较高的催化效果。

以芳香族卤代物的用量计，钯催化剂的用量可以为0.01～1％，优选可以为0.1％～1％，例如0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.7％、0.8％、1％。

关于碱，适用的碱可以是碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、氢氧化钠，优选可以为碳酸钠。

关于溶剂，适用的溶剂可以是甲苯、乙醇、水、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMA)、二甲基亚砜(DMSO)、六甲基磷酰三胺(HMPA)中的任意一种，也可以是其中任意两种或者三种以上的混合物。优选可以为水、DMF、DMSO和HMPA中的任意一种或者任意两种或三种以上的混合物。

上面介绍了反应过程中需要添加的具体物质以及其相应用量，下面说明该反应过程的工序和工艺参数。根据本发明的制备方法，可以包括以下过程：

1)向反应器中加入芳香族卤代物、芳香族硼酸、溶剂，加入碱，在氮气保护下加入钯催化剂、季铵盐、三烃基膦类化合物，然后在60～90℃下反应4～8小时。

其中，所述反应可以在适于铃木反应的常规装置中进行，本发明对此不作限定。

在该过程中，可以将季铵盐和三烃基膦类化合物在氮气的保护下与催化剂一起加入到反应器中，也可以将催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物在氮气的保护下依次加入到反应器中。

具体地，以芳香族卤代物的摩尔量计，催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物的用量可以分别为0.01％～1％、0.001％～1％、0.001％～1％；优选地，可以分别为0.1％～1％、0.01％～1％、0.01％～1％。

在该过程中，将反应物、钯催化剂及季铵盐和三烃基膦类化合物等都加入完毕后，先将反应器缓慢升温至60～90℃，然后反应4～8小时。

2)反应停止后，进行分离提纯。

可选的，该分离提纯过程具体可以为：降温，过滤移除钯催化剂等固体，母液减压蒸馏除去部分溶剂，然后加入水和与水不互溶的有机溶剂进行分液，有机层水洗，干燥，浓缩，得到产品。

其中，在母液减压蒸馏除去溶剂的过程中，可以减压蒸馏除去50％～90％、优选80％的溶剂，以尽可能多地蒸馏回收溶剂，降低成本，并避免蒸馏回收量太多，增加操作难度。

在分层过程中，适用的与水不互溶的有机溶剂可以是甲苯、乙酸乙酯、二氯甲烷等，优选可以为甲苯。

为进一步说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例进行详细阐述，但应当理解的是，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。

下述对比例和实施例均以芳香族卤代物为乙基环己基溴苯、芳香族硼酸为3,4-二氟苯硼酸为例，反应方程式如下：

其中，交叉偶联生成主产物P1，即产品P1，而自偶联生成副产物1和副产物2。

对比例

1000毫升三口瓶，配备机械搅拌及蒸馏装置，加入乙基环己基溴苯26.7克(0.1mol)，3，4-二氟苯硼酸16.0克(0.1mol)，DMF 500毫升，水200毫升，碳酸钠21.2克(0.2mol)，氮气保护下加入5％的Pd/C 2.12克(含水50％，折纯Pd含量0.0005mol)，加毕缓慢升温至80℃，反应8小时。

反应完成后，降温，过滤，母液减压蒸馏除去560毫升溶剂，加入200毫升甲苯，100毫升水，分液，有机层水洗，无水硫酸钠干燥，硅胶柱脱色处理，洗脱液浓缩至干，得到产品P1粗品，28.8克，将上述P1粗品用石油醚和乙醇混合溶剂重结晶4次，得到产品P1精品24.3克，收率81％，产品P1粗品及产品P1精品的气相色谱检测结果如表2所示。

表2

实施例1

1000毫升三口瓶，配备机械搅拌及蒸馏装置，加入乙基环己基溴苯26.7克(0.1mol)，3，4-二氟苯硼酸16.0克(0.1mol)，DMF 500毫升，水200毫升，碳酸钠21.2克(0.2mol)，氮气保护下加入5％的Pd/C 2.12克(含水50％，折纯Pd含量0.0005mol)，四丁基溴化铵0.016克(0.00005mol)，三苯基膦0.013克(0.00005mol)加毕缓慢升温至80℃，反应8小时。

反应完成后，降温，过滤，母液减压蒸馏除去560毫升溶剂，加入200毫升甲苯，100毫升水，分液，有机层水洗，无水硫酸钠干燥，硅胶柱脱色处理，洗脱液浓缩至干，得到产品P1粗品，28.9克，将上述P1粗品用石油醚和乙醇混合溶剂重结晶1次，得到产品P1精品26.9克，收率89.67％，产品P1粗品及产品P1精品的气相色谱检测结果如表3所示。

表3

实施例2～17

与实施例1不同的是，实施例2～17分别改变了季铵盐和三烃基膦类化合物的种类及用量。其气相色谱检测结果如表4所示。

表4

实施例18～21

与实施例1不同的是，实施例18～21分别改变了Pb/C催化剂的Pb金属含量及其用量。其气相色谱检测结果如表5所示。

表5

实施例22～23

与实施例1不同的是，实施例22～23分别改变了溶剂的种类。其气相色谱检测结果如表6所示。

表6

由表2～表6所记录的气相色谱数据可知，在对比例中，反应完成后直接得到的产品P1粗品的含量只有96.17％，在后续提纯过程需要经过两次重结晶其纯度才能达到99％，并且需要经过四次重结晶其纯度才可到99.9％以上；然而在实施例1～23中，反应完成后直接得到的产品P1粗品的含量就可以达到99％以上，只需经过一次重结晶其纯度就可达到99.9％以上，甚至可以达到99.99％以上。

由此可以看出，由于在实施例1～23中，以芳香族卤代物和芳香族硼酸为反应物进行铃木反应生成联苯类化合物的过程中，所添加的季铵盐与三烃基膦类化合物的协同效应选择性地促进芳香族卤代物和芳香族硼酸发生交叉偶联，显著提升了产品P1的含量，降低了副产物的含量，大大简化了操作，提高了产品收率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种联苯类化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括在碱、钯催化剂、季铵盐和三烃基膦类化合物的存在下，使摩尔比为1:1的芳香族卤代物和芳香族硼酸在溶剂中进行铃木反应，发生交叉偶联，

其中，所述芳香族卤代物为乙基环己基溴苯；

所述芳香族硼酸为3,4-二氟苯硼酸；

所述钯催化剂为零价钯催化剂；

以摩尔量计，所述季铵盐与所述三烃基膦类化合物的用量之比为5～1:1～10，并且所述季铵盐与所述三烃基膦类化合物对所述铃木反应起到协同效应，促进交叉偶联；

所述铃木反应的产物包括交叉偶联产生的所述联苯类化合物和两种自偶联副产物，其中，在所述产物的粗品中所述两种自偶联副产物的含量均不超过0.02％。

2.根据权利要求1所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，

所述季铵盐选自四烃基溴化铵盐、四烃基氯化铵盐、四烃基硫酸铵盐；

所述三烃基膦类化合物选自三芳基膦、二烷基芳基膦、三烷基膦、三杂芳基膦。

3.根据权利要求2所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，

所述四烃基溴化铵盐选自四烷基溴化铵、三烷基芳基溴化铵、二烷基二芳基溴化铵，

所述四烃基氯化铵盐选自四烷基氯化铵、三烷基芳基氯化铵、二烷基二芳基氯化铵，

所述四烃基硫酸铵盐选自四烷基硫酸铵；

所述三芳基膦选自三苯基膦、三邻甲苯基膦、2-二苯基膦苯甲酸，

所述二烷基芳基膦选自二叔丁基苯基膦、二叔丁基-(4-二甲基氨基苯基)膦、苄基二金刚烷基膦、2-(二环己基膦基)联苯、2-二环己基膦-2'6'-双(N,N-二甲胺基)-1,1'-联苯，

所述三烷基膦选自三叔丁基膦、正丁基二(1-金刚烷基)膦，

所述三杂芳基膦选自三(2-呋喃基)膦。

4.根据权利要求1所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，以所述芳香族卤代物的摩尔量计，

所述钯催化剂的用量为0.01％～1％，

所述季铵盐的用量为0.001％～1％，

所述三烃基膦类化合物的用量为0.001％～1％。

5.根据权利要求4所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，以所述芳香族卤代物的摩尔量计，

所述钯催化剂的用量为0.1～1％；

所述季铵盐的用量为0.01～1％；

所述三烃基膦类化合物的用量为0.01～1％。

6.根据权利要求1所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，所述钯催化剂为Pd/C催化剂，其中，以质量计，所述Pd/C催化剂的金属含量为1～15％。

7.根据权利要求1所述的联苯类化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

向反应器中加入芳香族卤代物、芳香族硼酸、溶剂，加入碱，在氮气保护下加入钯催化剂、季铵盐、三烃基膦类化合物，然后在60～90℃下反应4～8小时；

分离提纯。