CN105837410B - 一种取代顺式烯烃的制备方法 - Google Patents

一种取代顺式烯烃的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于医药和天然化合物化工中间体及相关化学技术领域，涉及一种取代顺式烯烃的制备方法。本发明以内炔及其衍生物为原料、纳米多孔钯为催化剂、氢气为氢源、碱作为添加剂，选择性加氢制备顺式烯烃，其中氢气的压力为0.1～20.0MPa；内炔及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01～2mmol/mL。所采用的催化剂孔骨架大小为1nm～50nm之间，内炔及其衍生物与所用催化剂摩尔比为1:0.01～1:0.5。本发明的有益效果是该产物选择性高，反应条件非常温和，操作和后处理简单，催化剂重现性好，且重复利用多次催化效果没有明显降低，为其实现工业化提供可能。

Description

一种取代顺式烯烃的制备方法
技术领域
本发明属于医药和天然化合物化工中间体及相关化学技术领域，涉及一种取代顺式烯烃的制备方法。
背景技术
炔烃选择性还原为顺式烯烃是有机合成中是很重要的一个步骤，特别是在一些重要的高价值化合物合成中(例如生物活性分子、天然产物以及其他重要天然产物的工业材料)，高纯顺式烯烃的合成是关键步骤。
传统由内炔选择性还原制备顺式烯烃的方法主要分为两大类，一是由Ru、Ni、Ir以及其它过渡金属与配体结合的均相催化剂，该类催化剂具有高活性和高选择性，然而这些催化剂具有价格昂贵、分离回收困难、不可重复使用等缺点[BELGER C,NEISIUS N M,PLIETKER B.Chem.Eur.J.2010,16,12214–12220；Navarro J,SAGI M,SOLA E,LAHOZ F-J,et al.Adv.Synth.Catal.2003,345,280–288；SCHROCK R-R,OSBORN J-A.J.Am.Chem.Soc.1976,98,2143–2147.]；二是研究较多的非均相催化剂，此类催化剂包括林德拉、Pd/C和P2-Ni等，但是存在Z/E异构化和过度还原为烷烃的缺点，其中最知名的林德拉催化剂，需要复杂的装置和严格的氢气控制以防过度还原。同时，影响催化效果的因素较为复杂，主要包括催化剂活性组分、助剂、载体和不同还原方法等等，而且负载在金属氧化物上的非均相催化剂，经多次回收利用后，会发生因金属纳米粒子的凝聚而失活现象[LINDLAR H.Helv.Chim.Acta.1952,35,446-450；BRUNET J-J,GALLOIS P,CAUBEREP.J.Org.Chem.1980,45,1937–1945.]。纳米多孔钯材料，是一类新型纳米结构催化剂，其由纳米尺度的细孔和韧带构成，与大多数金属相比具有极大的比表面积、优良的导电导热和无毒性能，可表现出与块状金属完全不同的物理化学性质，在催化研究领域已受到广泛关注。纳米多孔钯催化剂(PdNPore)具有催化活性高、稳定、回收利用方便等优点[TANAKA S,KANEKO T,ASAO N,YAMAMOTO Y,CHEN M-W,ZHANG W,INOUE A.Chem.Commun.,2011,47,5985-5987；KANEKO T,TANAKA S,ASAO N,YAMAMOTO Y,et al.Adv.Synth.Catal.,2011,353,2927–2932.]。
发明内容
本发明提供了一种取代顺式烯烃的制备方法，该方法反应条件非常温和，最高选择性达到100％，所选用催化剂具有活性高、稳定性好等优点，重复利用多次仍未见催化活性明显降低。
本发明是以内炔及其衍生物为原料，纳米多孔钯催化剂(PdNPore)为催化剂，氢气为氢源，碱作为添加剂，选择性加氢制备顺式烯烃，合成路线如下：
反应温度为-50℃～150℃，反应时间为12h～36h；
R1选自氢、烷基、甲氧基、乙酰基、卤素、三氟甲基、硝基；
R2选自氢、烷基、甲氧基、乙酰基、卤素、三氟甲基、硝基；
R1与R2相同或不同；
R3选自氢、噻吩；R4选自氢、噻吩；
R3与R4相同或不同；
其中，所采用的催化剂为纳米多孔钯催化剂(PdNPore)，孔骨架大小为1nm ～50nm之间，内炔及其衍生物与所用催化剂摩尔比为1:0.01～1：0.5。
氢气的压力为0.1～20.0MPa。
内炔及其衍生物与碱的摩尔比为1:0.1～1:15。
内炔及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01～2mmol/mL。
溶剂为乙醚、乙腈、二甲基亚砜、环己烷、正己烷、四氢呋喃、甲苯、乙醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水中的一种或两种以上混合。
碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾、乙二胺、三乙胺、二乙胺、吡啶、哌啶、三苯胺、三正丁胺中的一种或两种以上混合。
分离方法包括：重结晶、柱层析等。重结晶方法使用的溶剂如，氯仿、环己烷、二氧六环、苯、甲苯、乙醇、石油醚、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙酸乙酯；用柱层析方法，可以使用硅胶或碱性氧化铝作为固定相，展开剂一般为极性与非极性的的混合溶剂，如乙酸乙酯-石油醚、乙酸乙酯-正己烷、二氯甲烷-石油醚、甲醇-石油醚。
本发明的有益效果是该反应的条件非常温和，产物选择性高，操作和后处理简单，催化剂重现性好，且重复利用多次催化效果没有明显降低，为其实现工业化提供可能。
附图说明
图1是实施例1，2中(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯的1H核磁谱图。
图2是实施例3，4中(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯的1H核磁谱图。
图3是实施例5，6中(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯的1H核磁谱图。
图4是实施例7，8中(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯的1H核磁谱图。
图5是实施例9，10中(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯的1H核磁谱图。
具体实施方式
本发明所述的取代顺式烯烃的制备方法，最高选择性和反应收率分别达到100％和93％，选用催化剂催化反应重现性好，操作和后处理简单，且重复利用多次催化效果没有明显降低，为其工业化生产提供了有利条件。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。在本领域内的技术人员对本发明所做的简单替换或改进均属于本发明所保护的技术方案之内。
实施例1：(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(2.7mg,5mol％)催化剂的异丙醇(5mL)溶剂中，加入底物1,2-二(3-甲氧基苯基)乙炔(119.14mg,0.5mmol)、氢气(5bar)，乙醇钠(340.25mg，5mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应16h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯78.1mg，产率65％。
(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯
黄色液体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.15(t,J＝8.0Hz,2H),6.87–6.83(m,2H),6.82–6.79(m,2H),6.77–6.70(m,2H),6.58(s,2H),3.66(s,6H).
实施例2：(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(3.2mg,10mol％)催化剂的异丙醇(3mL)溶剂中，加入底物1,2-二(3-甲氧基苯基)乙炔(71.5mg,0.3mmol)、氢气(3bar)，叔丁醇钠(288.3mg，3mmol)置于磁力搅拌器上30℃下反应20h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯50.5mg，产率70％。
(Z)-1,2-二(3-甲氧基苯基)乙烯
黄色液体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.15(t,J＝8.0Hz,2H),6.87–6.83(m,2H),6.82–6.79(m,2H),6.77–6.70(m,2H),6.58(s,2H),3.66(s,6H).
实施例3：(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(3.2mg,6mol％)催化剂的乙醇(2mL)溶剂中，加入底物1,2-二(4-氟苯基)乙炔(107.11mg,0.5mmol)、氢气(1bar)，乙醇钠(136.1mg，2mmol)置于磁力搅拌器上30℃下反应12h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯86.5mg，产率80％。
(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯
白色固体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.17(m,J＝14,4H),6.91(t,J＝17.2,4H),6.53(s,2H).
实施例4：(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(1.1mg,2mol％)催化剂的乙醇(5mL)溶剂中，加入底物1,2-二(4-氟苯基)乙炔(107.11mg,0.5mmol)、氢气(2bar)，叔丁醇钠(192.2mg，2mmol)置于磁力搅拌器上60℃下反应14h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯89.7mg，产率83％。
(Z)-1,2-二(4-氟苯基)乙烯
白色固体；1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.17(m,J＝14,4H),6.91(t,J＝17.2,4H),6.53(s,2H).
实施例5：(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(3.2mg,3mol％)催化剂的乙醇(6mL)溶剂中，加入底物1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙炔(314.23mg,1mmol)、氢气(2bar)、乙醇钠(340.25mg，5mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应24h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯256.2mg，产率81％。
(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:δ7.37–7.30(m,4H),7.28–7.20(m,4H),6.59(s,2H).
实施例6：(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯的合成
向加有PdNPore(2.7mg,5mol％)催化剂的乙醇(5mL)溶剂中，加入底物1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙炔(157.12mg,0.5mmol)、氢气(5bar)、氢氧化钠(200mg，5mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应16h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯139.1mg，产率88％。
(Z)-1,2-二(3-三氟甲基苯基)乙烯
白色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:δ7.37–7.30(m,4H),7.28–7.20(m,4H),6.59(s,2H).
实施例7：(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯
向加有PdNPore(3.2mg,10mol％)催化剂的异丙醇(3mL)溶剂中，加入底物1-甲基-4-苯乙炔基苯(57.68mg,0.3mmol)、氢气(1bar)、氢氧化钠(120mg， 3mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应18h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯42mg，产率72％。
(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯
无色液体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.28–7.16(m,5H),7.14(d,J＝8.0Hz,2H),7.02(d,J＝8.0Hz,2H),6.55(s,2H),2.30(s,3H).
实施例8：(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯
向加有PdNPore(2.7mg,5mol％)催化剂的异丙醇(5mL)溶剂中，加入底物1-甲基-4-苯乙炔基苯(96.13mg,0.5mmol)、氢气(5bar)、叔丁醇钠(480.5mg，5mmol)置于磁力搅拌器上30℃下反应16h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯67.99mg，产率70％。
(Z)-1-甲基-4-苯乙烯基苯
无色液体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.28–7.16(m,5H),7.14(d,J＝8.0Hz,2H),7.02(d,J＝8.0Hz,2H),6.55(s,2H),2.30(s,3H).
实施例9：(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯
向加有PdNPore(2.12mg,2mol％)催化剂的乙醇(6mL)溶剂中，加入底物1-氯-4-苯乙炔基苯(212.67mg,1mmol)、氢气(3bar)、乙醇钠(68.05mg，1mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应20h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯161mg，产率75％。
(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯
淡黄色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27–7.15(m,9H),6.64(d,J＝12.4Hz,1H),6.54(d,J＝12.0Hz,1H).
实施例10：(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯
向加有PdNPore(2.7mg,5mol％)催化剂的乙醇(3mL)溶剂中，加入底物1-氯-4-苯乙炔基苯(106.34mg,0.5mmol)、氢气(1bar)、叔丁醇钠(192.2mg，2mmol)置于磁力搅拌器上50℃下反应24h，柱层析(硅胶，200–300目；展开剂，石油醚)得到(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯85.87mg，产率80％。
(Z)-1-氯-4-苯乙烯基苯
淡黄色固体；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.27–7.15(m,9H),6.64(d,J＝12.4Hz,1H),6.54(d,J＝12.0Hz,1H)。

Claims (1)

1.一种取代顺式烯烃的制备方法，其特征在于，以内炔及其衍生物为原料，纳米多孔钯为催化剂，H2为氢源，碱作为添加剂，选择性加氢制备取代顺式烯烃，合成路线如下：
反应温度为30℃，反应时间为12h～36h；
R1选自氢、烷基、甲氧基、乙酰基、卤素、三氟甲基、硝基中的一种；
R2选自氢、烷基、甲氧基、乙酰基、卤素、三氟甲基、硝基中的一种；
R1与R2相同或不同；
R3选自噻吩；
R4选自噻吩；
其中，内炔及其衍生物在溶剂中的摩尔浓度为0.01～2mmol/mL，内炔及其衍生物与催化剂摩尔比为1:0.01～1：0.5，内炔及其衍生物与碱的摩尔比为1:0.1～1:15；
所述的纳米多孔钯的孔骨架大小为1nm～50nm之间；所述的溶剂乙醇；所述的碱为氢氧化钠；
氢气的压力为1bar。
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