CN106083537B - 一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法,在光催化剂存在的条件下,将醛和低级醇溶于有机溶剂中,混合均匀,然后在惰性气体氛围、波长为300‑600nm的光照条件下反应4‑12小时,分离纯化,即得到缩醛衍生物。本发明将醛、低级醇、光催化剂在室温光照下一步直接构建缩醛衍生物,制备方法简单,条件温和,能够高选择性地得到目标产物;原料廉价易得,绿色而经济,同时具有很好的底物适用性,大大地拓展了底物的范围,在生物医药合成中间体方面有很大的应用潜力。

Description

一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法。
背景技术
广大天然产物中都有羰基官能团,而羰基在天然产物合成中不太稳定,如何将羰基高效、高选择性的保护是天然产物合成中面临的一个重要问题。随着过渡金属催化的发展,羰基的保护有了一定的进展。但是传统的金属催化醛制备缩醛往往面临着原子经济性的问题,如何利用温和条件,廉价而高效地实现由醛制备缩醛具有重要意义。
发明内容
为解决以上技术问题,本发明提供一种催化剂廉价易得、反应绿色条件温和、适用范围广的缩醛衍生物的合成方法。
本发明所采用的技术方案具体为:
一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法,包括以下步骤:将醛、低级醇、光催化剂一同溶于无水有机溶剂中,混合均匀,然后在惰性气氛、波长为300-600nm的光照条件下室温反应2-12小时,分离纯化,即得到缩醛衍生物。
所述的醛、醇、光催化剂的用量比为0.5-1.0mmol:0.5-1.0mL:0.025-0.05mmol;所述的醛与有机溶剂的用量比是1.0mmol:0.5mL–8.0mL。
所述的光催化剂为曙红、吖啶盐光催化剂或铱光催化剂。
所述的吖啶盐光催化剂为9-(2,6-二甲基苯基)-10-甲基吖啶高氯酸盐,所述的铱光催化剂为三(2-苯基吡啶)铱。
所述的醛为芳香醛或烷基醛。
所述的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、1,3-丙二醇、频那醇、2-丁醇中的一种。
反应在光反应管、谱图玻璃反应管或石英反应管中进行。
所述的波长为300-600nm的光照条件由绿色LED灯或白炽灯产生。
所述的有机溶剂为乙腈、甲醇、氯仿或四氢呋喃。
所述的分离纯化方式为:先向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再进行萃取,最后柱层析分离得到缩醛衍生物。
本发明利用醛和醇为反应原料,使用曙红、吖啶盐或铱催化剂作为可见光催化剂,在光照的条件下,通过光催化实现了缩醛衍生物的高效、高选择性的合成。
本发明具有以下优点和有益效果:
1、本发明制备方法简单,使用廉价易得的催化剂和原料一步直接构建缩醛衍生物,绿色而经济。
2、本发明制备方法条件温和,在室温和绿光或白光照射下就能高产率、高选择性地得到目标产物。
3、本发明具有很好的底物适用性,大大地拓展了底物的范围,从而便于更好地应用。
4、本发明制备方法通过实验室规模已通过发大实验,可以满足医药等行业大规模的应用和开发,在生物医药合成中间体方面有很大的应用潜力。
具体实施方式
为了使本领域普通技术人员更清楚地理解本发明,以下实施例对本发明的技术方案进行详细的说明,但不以任何方式限制本发明。本发明所用原料均是已知化合物,可由市场购得或者采用本领域已知合成方法合成。
实施例1
首先在干燥的光反应管中加入曙红(又名四溴荧光素)(0.025mmol)、对溴苯甲醛(0.5mmol)、甲醇(1.0mL)、乙腈(1.5mL),加入搅拌子搅拌混合均匀后,接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管(谱图玻璃反应管或石英反应管均可替代)中的空气,然后在300–600nm波长(绿光)的光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的甲醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物A,分离收率达到99%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.49(d,J=8.0Hz,2H),7.32(d,J=8.0Hz,2H),5.35(s,1H),3.30(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ137.20,131.40,128.59,122.56,102.33,52.61。
实施例2
首先在干燥的光反应管中加入曙红(0.025mmol)、苯甲醛(0.5mmol)、甲醇(1.0mL)、乙腈(1.5mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在300–600nm波长(绿光)的光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的甲醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物B,分离收率达到81%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.50(d,J=4.0Hz,2H),7.46–7.33(m,3H),5.45(s,1H),3.38(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ137.9,128.0,127.8,126.4,102.4,51.8。
实施例3
首先在干燥的光反应管中加入曙红(0.025mmol)、环己基甲醛(0.5mmol)、甲醇(1.0mL)、乙腈(1.5mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在300–600nm波长(绿光)的光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的甲醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物C,分离收率达到63%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.92(d,J=7.2Hz,1H),3.26(s,6H),1.71–1.65(m,4H),1.62–1.43(m,2H),1.24–1.00(m,3H),0.98–0.83(m,2H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ108.6,53.6,40.1,28.1,26.5,25.9。
实施例4
首先在干燥的光反应管中加入吖啶盐光催化剂[9-(2,6-二甲基苯基)-10-甲基吖啶高氯酸盐](0.025mmol)、对溴苯甲醛(0.5mmol)、乙二醇(0.5mL)、乙腈(2.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的乙二醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物D,分离收率达到95%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.53–7.46(m,2H),7.37–7.30(m,2H),5.75(s,1H),4.14–3.95(m,4H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ136.98,131.52,128.25,123.27,103.03,65.34。
实施例5
首先在干燥的光反应管中加入吖啶盐光催化剂[9-(2,6-二甲基苯基)-10-甲基吖啶高氯酸盐](0.025mmol)、邻甲基苯甲醛(0.5mmol)、乙二醇(0.5mL)、乙腈(2.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应12小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的乙二醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物E,分离收率达到86%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.32–7.24(m,3H),7.18–7.17(m,1H),5.77(s,1H),4.16–3.98(m,4H),2.36(s,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ138.2,137.8,130.1,128.4,127.0,123.6,103.9,65.4,21.5。
实施例6
首先在干燥的光反应管中加入吖啶盐光催化剂[9-(2,6-二甲基苯基)-10-甲基吖啶高氯酸盐](0.025mmol)、邻甲基苯甲醛(0.5mmol)、乙二醇衍生物(0.5mL)、乙腈(2.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的乙二醇衍生物,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物F,分离收率达到75%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65–7.61(m,1H),7.23–7.16(m,2H),7.15–7.11(m,1H),6.14(s,1H),2.39(s,3H),1.32(s,6H),1.26(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ137.6,136.3,130.4,128.4,125.8,125.1,97.6,82.5,24.4,22.3,18.9。
实施例7
首先在干燥的光反应管中加入光催化剂三(2-苯基吡啶)铱(0.025mmol)、对溴苯甲醛(0.5mmol)、频那醇(0.5mL)、乙腈(1.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应2小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的频那醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物G,分离收率达到95%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.48(d,J=8.4Hz,2H),7.36(d,J=8.4Hz,2H),5.92(s,1H),1.27(d,J=28.4Hz,12H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ136.67,134.28,128.42,128.24,102.28,52.58。
实施例8
首先在干燥的光反应管中加入光催化剂三(2-苯基吡啶)铱(0.025mmol)、对溴苯甲醛(0.5mmol)、丙三醇衍生物(0.5mL)、乙腈(1.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的丙三醇衍生物,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物H,分离收率达到95%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.49(d,J=8.4Hz,2H),7.37(d,J=8.4Hz,2H),5.32(s,1H),3.76–3.60(m,4H),1.26(s,3H),0.77(s,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ137.6,131.4,128.0,122.8,100.9,77.6,30.2,23.1,21.9。
实施例9
首先在干燥的光反应管中加入光催化剂三(2-苯基吡啶)铱(0.025mmol)、对溴苯甲醛(0.5mmol)、丙三醇衍生物(0.5mL)、乙腈(1.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应8小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的丙三醇衍生物,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物I,分离收率达到95%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.48(d,J=8.3Hz,2H),7.37(d,J=8.3Hz,1H),5.44(s,1H),4.24–4.20(m,1H),3.97–3.88(m,2H),1.82–1.71(m,1H),1.52–1.48(m,1H),1.29(d,J=6.2Hz,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ137.9,131.3,128.0,122.7,100.4,73.4,67.0,32.9,21.8。
实施例10
首先在干燥的光反应管中加入光催化剂三(2-苯基吡啶)铱(0.025mmol)、对硝基苯甲醛(0.5mmol)、乙醇(0.5mL)、乙腈(4.0mL),接着通过鼓入氮气的方式除去光反应管中的空气,然后在绿色LED光照下室温反应6小时,停止反应后向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再利用萃取除去多余的乙醇,最后通过柱层析分离得到缩醛衍生物—化合物J,分离收率达到95%,核磁表征数据如下:
核磁数据:1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.22(d,J=8.8Hz,2H),7.68(d,J=8.7Hz,2H),5.59(s,1H),3.85–3.23(m,4H),1.26(t,J=7.1Hz,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ147.8,146.1,127.7,123.3,100.1,61.3,15.1。

Claims (6)

1.一种利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于,包括以下步骤:将醛、醇、光催化剂一同溶于无水有机溶剂中,混合均匀,然后在惰性气氛、波长为300-600nm的光照条件下室温反应2-12小时,分离纯化,即得到缩醛衍生物;所述的醛为芳香醛或环己基甲醛,所述的醇为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、1,3-丙二醇、频那醇、2-丁醇中的一种,所述的光催化剂为曙红、9-(2,6-二甲基苯基)-10-甲基吖啶高氯酸盐或三(2-苯基吡啶)铱。
2.根据权利要求1所述的利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于:所述的醛、醇、光催化剂的用量比为0.5-1.0mmol:0.5-1.0mL:0.025-0.05mmol;所述的醛与有机溶剂的用量比是1.0mmol:0.5mL–8.0mL。
3.根据权利要求1所述的利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于:反应在光反应管、谱图玻璃反应管或石英反应管中进行。
4.根据权利要求1所述的利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于:所述的波长为300-600nm的光照条件由绿色LED灯或白炽灯产生。
5.根据权利要求1所述的利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于:所述的有机溶剂为乙腈、甲醇、氯仿或四氢呋喃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用光催化合成缩醛衍生物的方法,其特征在于:所述的分离纯化方式为:先向反应体系中加入过量的饱和碳酸氢钠溶液,再进行萃取,最后柱层析分离得到缩醛衍生物。
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