CN106349194A - 一种肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法 - Google Patents
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- C07D319/12—1,4-Dioxanes; Hydrogenated 1,4-dioxanes not condensed with other rings
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Abstract
本发明公开了一种肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，该方法是在含氧气氛中，肉桂酸衍生物和环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成酮类化合物；该方法是在非过渡金属催化、温和反应条件下反应，具有高选择性、高产率的特点，且操作简单、成本低，有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联反应，特别涉及一种在非金属催化条件下进行肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联制备酮类化合物的方法，属于有机中间体合成领域。
背景技术
过渡金属催化的脱羧偶联反应已经在一定程度上改变了有机合成新方法的格局，并为合成有用化合物提供了新途径，同时提升了合成重要的复杂大分子化合物的能力，因此在药物合成领域具有独特的应用前景。然而，经典的脱羧偶联反应必须经过金属羧酸盐释放出等摩尔量的二氧化碳，并形成相应的有机金属中间体，最终才能与其他化合物发生偶联反应，因此，在经典的脱羧偶联反应中过渡金属必不可少。
但是，随着经济的发展，社会各界对环境保护和可持续发展的呼声也日益高涨，很多化学家也开始寻找更绿色更温和的无过渡金属介导途径来合成所必需的化合物。此时，人们对于经典脱羧反应的思考也愈发深刻，寻找无过渡金属条件下进行脱羧氧化偶联反应的途径也成为了化学工作者的重要课题和难题。在已知的文献工作中：
2009年，张玉红等人(4.Cheng,K.；Huang,L.；Zhang,Y.；Org.Lett.2009,11,13.)报道了在有氧条件下，铜化合物作催化剂，TBHP作为氧化剂的烯烃双官能团化反应，当反应物为苯乙烯和四氢呋喃时，在标准条件下得到相应的酮类化合物的收率在61％左右。
2010年，Park等人(Kim,J.Y.；Park,J.C.；Song,H.；Park,K.H.；Bull.KoreanChem.Soc.2010,31,12.)发现了Cu2O纳米立方体催化的苯乙烯与环醚的烯烃双官能团化反应，反应在1mol％的催化剂，5个大气压，130℃条件下反应1小时，能得到的产物的分离产量在83％左右，而且在该反应中，Cu2O纳米立方体催化剂的作用至关重要，当反应直接采用CuBr为催化剂时，产率降为62％。
2011年，Matsubara课题组(Asano,K.；Matsubara,S.；J.Am.Chem.Soc.2011,133,16711.)创造性的提出了由双官能团化的有机复杂催化剂催化的不对称环醚化反应，通过这种创造性的方法由ε-羟基-α,β-不饱和酮类化合物发生环化反应合成了连芳酰基的四氢呋喃等环醚类化合物，且收率高达94％。
2012年，王志勇课题组(Sun,H.；Zhang,Y.；Guo,F.；Zha,Z.；Wang,Z.；J.Org.Chem.2012,77,3563.)发现了硅藻土负载的Mn3O4纳米粒SMONP-1介导的烯烃双官能团化反应，且苯乙烯和四氢呋喃在该反应条件下能够达到91％的最终产率，文献还提供了SMONP-1粒子的合成方法、TEM数据图和二次使用方法。
2013年，黄志真课题组(Huang,X.；Zhu,Z.；Huang,Z.；Tetrahedron.2013,69,8579.)报道了CuBr2催化和吡咯烷酮介导的简单酮类化合物和环醚之间的脱氢交叉偶联反应，根据文献报道，在10mol％CuBr2，70mol％的吡咯烷酮，3当量的TBHP或者3当量的醋酸存在的条件下，苯乙酮和四氢呋喃回流反应6个小时得到的相应产物的产率为75％。
2014年，张佳祥等人(Zhang,J.X.；Wang,Y.J.；Zhang,W.；Wang,N.X.；Bai,C.B.；Xing,Y.L.；Li,Y.He.；Wen,J.L.；Sci.Rep.2014,4,7446.)报道了镍、锰选择性催化α,β-不饱和羧酸与环醚化合物的脱羧氧化的交叉氧化偶联反应，当反应以四水合醋酸镍为催化剂，三当量的叔丁基过氧化物TBHP为氧化剂，DBU为碱的条件下，肉桂酸和四氢呋喃反应得到的选择性的酮类化合物的最高收率为70％，且通过文献的机理工作可知，形成酮类产物C＝O键中的氧源是来自于外部氧化剂TBHP。
2015年，许响生课题组(Hua,Z.；Tang,Y.；Zhang,S.；Li,X.；Du,X.；Xu,X.；Synlett.2015,26,2557.)报道了MnO2催化的烯酰胺与环醚化合物之间的偶联反应，这一方法提供了一个新的方法来合成相关的酮类化合物。
在已报道的工作中，这些脱羧偶联反应都必须采用过渡金属催化剂，成本高，对环境无法，且产率较低。到目前为止，仍然没有在非过渡金属条件下的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化的交叉氧化偶联反应被报道出来。
发明内容
针对现有的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧的交叉氧化偶联反应都存在必须用到过渡金属催化剂的缺陷，本发明的目的是在于提供一种在非过渡金属催化、温和反应条件下，高选择性、高产率实现肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化的交叉氧化偶联反应的方法。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，该方法是在含氧气氛中，式1肉桂酸衍生物和式2环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成式3酮类化合物；
其中，
R为烷链或含氧烷链；
R1为氢、卤素、烷氧基、硝基、氰基、三氟甲基或烷基。
较优选的方案，R1为氢、氟、氯、溴、甲氧基、硝基、三氟甲基或甲基。
最优选的肉桂酸衍生物为以下结构化合物中一种：
优选的方案，R为C2～C6的烷链或C2～C5的含氧烷链。
最优选的环醚化合物为以下结构式中一种：
优选的方案，过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸氢钾中的至少一种。较优选的方案，过硫酸盐为过硫酸钾和/或过硫酸氢钾。
优选的方案，反应条件为：在80～110℃，反应8～16h；较优选为，在95～105℃，反应10～14h。
优选的方案，含氧气氛可以为空气，也可以为纯氧，也可以为含一定比例氧气和呈反应惰性的气体的组合。氧气的含量至少不能低于肉桂酸衍生物的1倍当量。
本发明的技术方案中，过硫酸盐的用量为肉桂酸衍生物底物的两倍当量左右。环醚化合物主要作为反应底物和反应溶剂，其用量相对肉桂酸衍生物底物是过量的，这属于本技术领域可以理解的范畴。
本发明的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联合成酮类化合物的方法具体反应式如下：以肉桂酸与四氢呋喃反应为例：
基于大量的实验总结以及参考先前文献报道，本发明提出了如下合理的反应机制：以四氢呋喃和肉桂酸为反应原料，以过硫酸钾为氧化剂为例进行具体说明。首先，四氢呋喃在过硫酸钾引发作用下失去氢自由基，生成四氢呋喃自由基，氢自由基被氧气捕获，生成过氧化氢自由基，四氢呋喃自由基和过氧化氢自由基共同对肉桂酸的不饱和烯基进行自由基加成，生成中间产物a，中间产物a在加热条件下脱水，生成中间产物b，中间产物b分子结构中的酮很容易异构化成具有烯醇结构的中间过渡态c，中间过渡态c进行分子内消除，脱去CO2，形成中间体d，中间体d的烯醇结构不稳定进行分子内重排，得到目标产物；具体反应式如下：
为了进一步验证上述提出的反应机理的可靠性，本发明还提供了以下机理实验：如反应1～反应6：
反应1：
(产率0％)；
反应2：
(产率0％)；
反应3：
(经过GC-MS检测，有目标产物)；
反应4：
(经过GC-MS检测，未检测到苯乙烯)；
反应5：
(经过GC-MS检测，没有目标产物)；
反应6：
(0％)。
从上述反应1和反应2中可以看出，肉桂酸与四氢呋喃的反应过程中添加自由基捕获剂TEMPO或BHT，反应没有目标产物生成，从而可以证明，该反应历程为自由基反应机理。从反应3中可以看出在本发明的反应条件下，四氢呋喃的α-SP3C-H键可以被直接活化而发生耦合反应。从反应4和反应5中可以看出，肉桂酸与四氢呋喃的反应过程中并不是肉桂酸直接脱羧，再与四氢呋喃进行加成的反应历程。从反应6中可以看出，在没有氧气存在条件下，反应不能顺利进行，氧气参与了反应历程。通过上述机理实验可以进一步证明本发明提出的反应机理的合理性。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的技术方案无需采用过渡金属作为催化剂，绿色环保，成本低，克服了现有技术必须采用非过渡金属作为催化剂，而存在成本高、对环境污染等缺陷。
2)本发明的技术方案由环醚类化合物和肉桂酸为反应原料通过脱羧氧化偶联合成酮类化合物，目标产物选择性好，产率高。
3)本发明的技术方案通过一锅法一步反应生成酮类化合物，反应条件温和，步骤简单，流程短，成本低，有利于工业化生产。
附图说明
【图1】为实施例1制备的酮类化合物的核磁氢谱图；
【图2】为实施例1制备的酮类化合物的核磁碳谱图；
【图3】为实施例14制备的酮类化合物的核磁氢谱图；
【图4】为实施例14制备的酮类化合物的核磁碳谱图。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
以下实施例中涉及的底物原料，以及溶剂、氧化剂等均为市售商业产品，并且没有进一步纯化。
产品分离采用色谱法，色谱柱硅胶(300-400目)。
1H NMR(400MHz)，13C NMR(100MHz)，以CDCl3为溶剂，以TMS为内标。
多重性定义如下：s(单峰)；d(二重峰)；t(三重峰)；q(四重峰)和m(多重峰)。偶合常数(赫兹)。
质谱(HRMS)是通过双聚焦质谱仪EI源获得。
以下实施例1～17按以下化学反应方程式进行：
向20mL反应管中加入肉桂酸衍生物(0.2毫摩尔)，K2S2O8(0.4毫摩尔)，四氢呋喃(1.5毫升)。将反应混合物在100℃下，搅拌反应12小时。在反应完成后，将所得混合物用乙酸乙酯稀释，并用等量的饱和NaHCO3溶液洗涤，然后将有机相分离并用水洗涤，并用乙酸乙酯三次萃取水相。合并得到的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤。得到的产物真空浓缩后，通过硅胶柱色谱法(己烷/乙酸乙酯＝15)进行纯化，即得目标产物。
实施例1
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状物，产率88％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.97(d,J＝7.7Hz,2H),7.56(t,J＝7.3Hz,1H),7.46(t,J＝7.5Hz,2H),4.44–4.38(m,1H),3.91–3.87(dd,J＝14.6,7.2Hz,1H),3.76–3.75(dd,J＝14.8,7.4Hz,1H),3.43–3.37(dd,J＝16.3,6.1Hz,1H),3.09–3.03(dd,J＝16.3,6.7Hz,1H),2.23–2.16(dt,J＝13.0,6.5Hz,1H),1.98–1.88(m,2H),1.61–1.52(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,44.6,67.8,75.4,128.2,128.6,133.1,137.0,198.4.
实施例2
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率90％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.01–7.98(dd,J＝8.5,5.5Hz,2H),7.13(t,J＝8.5Hz,2H),4.44–4.35(m,1H),3.90–3.86(dd,J＝14.8,7.0Hz,1H),3.76–3.74(dd,J＝14.8,7.4Hz,1H),3.37–3.33(dd,J＝16.1,6.3Hz,1H),3.05–3.00(dd,J＝16.1,6.4Hz,1H),2.22–2.16(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.98–1.89(m,2H),1.62–1.53(ddd,J＝16.1,12.5,7.9Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.5,31.6,44.5,67.8,75.3,115.7,130.8(d,JC-F＝9.3Hz),133.5(d,JC-F＝3.0Hz),165.7(d,1JC-F＝254.0Hz),196.8.
实施例3
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率92％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.90(d,J＝8.2Hz,2H),7.43(d,J＝8.2Hz,2H),4.42–4.35(m,1H),3.90–3.88(dd,J＝14.6,7.3Hz,1H),3.78–3.74(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.37–3.31(dd,J＝16.2,6.3Hz,1H),3.03–2.99(dd,J＝16.2,6.3Hz,1H),2.22–2.15(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.98–1.88(m,2H),1.61–1.52(dq,J＝12.5,8.0Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.5 31.5,44.5,67.8,75.3,128.8,129.6,135.3,139.5,197.2.
实施例4
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率80％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.83(d,J＝8.1Hz,2H),7.60(d,J＝8.1Hz,2H),4.42–4.36(m,1H),3.90–3.88(dd,J＝14.7,7.2Hz,1H),3.78–3.76(dd,J＝14.8,7.4Hz,1H),3.36–3.31(dd,J＝16.1,6.3Hz,1H),3.05–2.99(dd,J＝16.2,6.3Hz,1H),2.22–2.15(dt,J＝12.9,6.4Hz,1H),1.97–1.90(dt,J＝13.4,6.9Hz,2H),1.57–1.52(dd,J＝14.2,6.2Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6 31.6,44.6,67.9,75.3,128.3,129.7,131.9,135.8,197.5.
实施例5
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率45％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.95(d,J＝8.5Hz,2H),6.93(d,J＝8.5Hz,2H),4.43–4.36(m,1H),3.91–3.87(m,4H),3.79–3.77(m,1H),3.38–3.33(dd,J＝15.9,6.0Hz,1H),3.03–2.98(dd,J＝16.0,6.8Hz,1H),2.21–2.15(dt,J＝19.1,6.6Hz,1H),1.97–1.88(m,2H),1.62–1.55(dd,J＝12.3,8.0Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,44.3,55.7,67.8,75.6,114.8,130.2,130.5,163.5,197.1.
实施例6
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率56％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.31(d,J＝8.6Hz,2H),8.12(d,J＝8.6Hz,2H),4.43–4.37(m,1H),3.90–3.87(dd,J＝14.8,7.1Hz,1H),3.77–3.75(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.42–3.36(dd,J＝16.2,6.7Hz,1H),3.13–3.04(dd,J＝16.2,5.8Hz,1H),2.24–2.18(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.99–1.92(m,2H),1.62–1.57(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,45.1,68.0,75.1,123.8,129.3,141.5,150.3,197.1.
HRMS(EI)Calcd for C12H13NO4(M+)235.0845；Found,235.0840.
实施例7
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
白色固体产物，产率34％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.07(d,J＝8.1Hz,2H),7.73(d,J＝8.2Hz,2H),4.44–4.37(m,1H),3.90–3.88(m,1H),3.77–3.75(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.42–3.36(dd,J＝16.2,6.4Hz,1H),3.11–3.05(dd,J＝16.2,6.1Hz,1H),2.23–2.17(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.98–1.91(m,2H),1.63–1.54(ddd,J＝16.0,12.4,8.0Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,44.9,67.9,75.2,122.2,125.6(q,JC-F＝3.6Hz),128.5,134.5(d,JC-F＝33Hz)139.7,197.5.
实施例8
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率87％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.54(d,J＝7.6Hz,1H),7.49(s,1H),7.37(t,J＝7.9Hz,1H),7.12–7.09(dd,J＝8.2,2.4Hz,1H),4.44–4.37(m,1H),3.90–3.85(m,4H),3.76–3.74(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.40–3.35(dd,J＝16.2,6.1Hz,1H),3.07–3.02(dd,J＝16.2,6.7Hz,1H),2.22–2.16(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.97–1.89(m,2H),1.61–1.52(ddd,J＝16.0,12.4,7.9Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,44.7,55.3,67.8,75.4,112.2,119.6,120.8,129.5,138.4,159.8,198.2.
HRMS(EI)Calcd for C13H16O3(M+)220.1099；Found,220.1098.
实施例9
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
蓝色油状产物，产率79％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.76(d,J＝9.9Hz,2H),7.38–7.32(m,2H),4.44–4.37(m,1H),3.90–3.88(dd,J＝14.8,7.1Hz,1H),3.78–3.74(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.41–3.36(dd,J＝16.2,6.0Hz,1H),3.07–3.01(dd,J＝16.2,6.8Hz,1H),2.41(s,3H),2.22–2.17(dt,J＝12.6,6.4Hz,1H),1.97–1.90(m,2H),1.61–1.52(ddd,J＝16.1,12.4,7.9Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:21.3,25.6,31.6,44.7,67.8,75.4,125.4,128.4,128.7,133.8,137.1,138.3,198.6.
实施例10
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率54％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.87(s,1H),7.77(d,J＝7.7Hz,1H),7.46(d,J＝7.9Hz,1H),7.36–7.32(t,J＝7.9Hz,1H),4.36–4.29(m,1H),3.82(dd,J＝14.6,7.3Hz,1H),3.83–3.68(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.30–3.25(dd,J＝16.2,6.3Hz,1H),2.99–2.93(dd,J＝16.2,6.3Hz,1H),2.15–2.09(td,J＝12.8,6.5Hz,1H),1.90–1.83(m,2H),1.50–1.45(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,44.7,67.9,75.2,126.3,128.3,129.9,133.0,134.9,138.6,197.1.
HRMS(EI)Calcd for C12H13BrO2(M+)268.0099；Found,268.0103.
实施例11
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率46％；
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.72–7.70(dd,J＝7.6,1.3Hz,1H),7.45–7.43(m,1H),7.02–6.95(m,2H),4.40–4.29(m,1H),3.90–3.86(m,4H),3.74–3.72(dd,J＝14.9,7.4Hz,1H),3.42–3.36(dd,J＝16.8,6.1Hz,1H),3.17–3.11(dd,J＝16.8,6.9Hz,1H),2.18–2.14(m,1H),1.94–1.86(m,2H),1.58–1.49(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.5,49.9,55.4,67.7,75.4,111.5,120.7,128.3,130.4,133.5,158.6,200.3.
实施例12
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率82％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.87(t,J＝7.4Hz,1H),7.52–7.48(dd,J＝13.3,6.7Hz,1H),7.22(t,J＝7.5Hz,1H),7.15–7.10(dd,J＝10.8,8.8Hz,1H),4.45–4.38(m,1H),3.89–3.85(dd,J＝14.6,7.2Hz,1H),3.77–3.74(dd,J＝14.7,7.4Hz,1H),3.33–3.31(ddd,J＝17.0,6.6,2.4Hz,1H),3.16–3.14(ddd,J＝17.0,5.7,2.9Hz,1H),2.20–2.16(dt,J＝19.2,6.5Hz,1H),1.95–1.90(dd,J＝14.3,7.3Hz,2H),1.61–1.52(dt,J＝20.1,7.9Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.6,49.5(d,JC-F＝6.9Hz),67.8,74.8(d,JC-F＝1.9Hz),116.6(d,JC-F＝24Hz),124.4(d,JC-F＝3.4Hz),125.7,130.6(d,JC-F＝2.5Hz),134.5(d,JC-F＝9.0Hz),161.9(d,JC-F＝253.0Hz),196.5(d,JC-F＝3.8Hz).
实施例13
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率87％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.51–7.50(d,J＝7.5Hz,1H),7.41–7.37(t,J＝7.6Hz,2H),7.35–7.30(dd,J＝14.4,7.2Hz,1H),4.38–4.32(p,J＝6.7Hz,1H),3.87–3.84(dd,J＝14.6,7.3Hz,1H),3.74–3.72(dd,J＝14.8,7.5Hz,1H),3.31–3.25(dd,J＝16.3,6.9Hz,1H),3.14–3.09(dd,J＝16.3,6.0Hz,1H),2.18–2.13(td,J＝12.7,6.5Hz,1H),1.95–1.90(m,2H),1.62–1.53(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:25.6,31.4,48.9,67.8,75.1,126.9,129.1,130.4,130.8,131.7,139.4,201.4.
以下实施例14～16按以下化学反应方程式进行：
向20mL反应管中加入肉桂酸(0.2毫摩尔)，K2S2O8(0.4毫摩尔)，环醚类化合物(1.5毫升)。将反应混合物在100℃下，搅拌反应12小时。在反应完成后，将所得混合物用乙酸乙酯稀释，并用等量的饱和NaHCO3溶液洗涤，然后将有机相分离并用水洗涤，并用乙酸乙酯三次萃取水相。合并得到的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤。得到的产物真空浓缩后，通过硅胶柱色谱法(己烷/乙酸乙酯＝15)进行纯化，即得目标产物。
实施例14
环醚类化合物：
酮类化合物：
黄色油状物，产率52％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.90(d,J＝7.9Hz,2H),7.50(t,J＝7.2Hz,1H),7.40(t,J＝7.4Hz,2H),5.38(t,J＝4.8Hz,1H),3.96–3.88(m,2H),3.85–3.82(m,2H),3.28(d,J＝4.9Hz,2H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:43.4,65.0,101.4,128.3,128.6,133.3,136.9,196.5.
实施例15
环醚类化合物：
酮类化合物：
黄色油状物，产率71％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.96(d,J＝7.9Hz,2H),7.56(t,J＝7.2Hz,1H),7.45(t,J＝7.6Hz,2H),3.98–3.93(m,2H),3.48(t,J＝11.2Hz,1H),3.32–3.26(dd,J＝16.0,6.7Hz,1H),2.95–2.90(dd,J＝16.0,5.7Hz,1H),1.86–1.84(m,1H),1.75(d,J＝12.9Hz,1H),1.60–1.50(m,3H),1.41–1.33(m,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:23.4,25.8,32.0,45.4,68.6,74.3,128.2,128.5,133.0,137.3,198.4.
实施例16
环醚类化合物：
酮类化合物：
黄色油状产物，反应8h时，产率63％，反应至12小时，产率82％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.95(d,J＝7.9Hz,2H),7.58(t,J＝7.2Hz,1H),7.47(t,J＝7.6Hz,2H),4.28–4.22(m,1H),3.93–3.89(m,1H),3.80–3.71(m,3H),3.66–3.60(m,1H),3.39(t,J＝10.6Hz,1H),3.23–3.22(dd,J＝16.5,6.5Hz,1H),2.92–2.86(dd,J＝16.5,6.0Hz,1H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ:40.7,66.4,66.8,70.9,71.8,128.2,128.6,133.3,136.8,197.1.
以下对比实施例1和对比实施2与实施例1的反应步骤相同，仅是反应底物不同。
对比实施例1
肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
黄色油状产物，产率0％。
对比实施例2
2-呋喃丙烯酸：
酮类化合物：
产率痕量。
对比实施例3～4按以下化学反应方程式进行：
向20mL反应管中加入α,β肉桂酸衍生物(0.2毫摩尔)，K2S2O8(90.8毫克，0.4毫摩尔)，四氢呋喃(1.5毫升)。将反应混合物在100℃下，在反应管内通入氧气，搅拌反应15小时。在反应完成后，将所得混合物用乙酸乙酯稀释，并用等量的饱和NaHCO3溶液洗涤，然后将有机相分离并用水洗涤，并用乙酸乙酯三次萃取水相。合并得到的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤。得到的产物真空浓缩后，通过硅胶柱色谱法(己烷/乙酸乙酯＝15)进行纯化，即得目标产物。
对比实施例3
α,β肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
产率0％。
对比实施例4
α,β肉桂酸衍生物：
酮类化合物：
产率0％。
对比实施例3和4可以看出，脂肪羧酸无法与四氢呋喃实现脱羧氧化偶联反应。
对比实施5～7与实施例14的反应步骤相同，仅是反应底物不同。
对比实施例5
环醚类化合物：
酮类化合物：
产率0％。
对比实施例6
N-甲基吡咯：
酮类化合物：
产率0％。
对比实施例7
环醚类化合物：
酮类化合物：
产率0％。
对照实验组
实验组1～11按以下反应进行：
向20mL反应管中加入肉桂酸(0.2毫摩尔)，氧化剂(0.4毫摩尔)，溶剂(1.5毫升)。将反应混合物在一定温度下，于空气或氧气气氛下，搅拌反应12小时。在反应完成后，将所得混合物用乙酸乙酯稀释，并用等量的饱和NaHCO3溶液洗涤，然后将有机相分离并用水洗涤，并用乙酸乙酯三次萃取水相。合并得到的有机萃取物用无水硫酸钠干燥并过滤。得到的产物真空浓缩后，通过硅胶柱色谱法(己烷/乙酸乙酯＝15)进行纯化，即得目标产物。
表1
其中，实验组1～9是在空气气氛中反应，实验组10和11是在氧气气氛下反应。
从表1中可以看出：在空气环境下，肉桂酸和四氢呋喃为底物，在过硫酸盐氧化剂存在条件下，于80℃温度反应，反应能顺利进行。特别是在过硫酸钾和过硫酸氢钾氧化剂存在条件下，目标产物的收率明显高于采用其它氧化剂时的收率。采用过硫酸钾氧化剂时，目标产物的产率达到70％，采用过硫酸氢钾氧化剂时，目标产物的产率达到65％；而在DTBP(过氧化二叔丁基)、Na2S2O8及(NH4)2S2O8等氧化剂存在条件下，目标产物的产率较低，不超过35％，难以实现工业化生产要求(如实验组1～5)。此外，氧化剂的加入量是特别重要的，如果不加氧化剂时，即使通入纯氧气反应，目标产物的产率仍低至15％，而氧化剂的用量降低至1当量，目标产物的产率有明显的变化(如实验组6、7、10和11)。
四氢呋喃作为反应底物，其同时也作为反应溶剂，如果在反应溶剂中掺入适量的水，对反应产生明显的变化，目标产物的产率明显降低，如在四氢呋喃中按1:100的体积掺入少量水，产率降低40％，在四氢呋喃中按1:1的体积掺入大量水，几乎得不到目标产物(如实验组6、8和9)。
反应温度对反应也有明显的影响，当反应温度降低至80℃，目标产物的产率为70％，说明反应可以顺利进行，但适当提高反应温度至100℃，目标产物的产率提高到88％。
Claims (7)
1.一种肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：在含氧气氛中，式1肉桂酸衍生物和式2环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成式3酮类化合物；
其中，
R为烷链或含氧烷链；
R1为氢、卤素、烷氧基、硝基、氰基、三氟甲基或烷基。
2.根据权利要求1所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：R1为氢、氟、氯、溴、甲氧基、硝基、三氟甲基或甲基。
3.根据权利要求1所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：R为C2～C6的烷链或C2～C5的含氧烷链。
4.根据权利要求1所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：所述的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸氢钾中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：所述的过硫酸盐为过硫酸钾和/或过硫酸氢钾。
6.根据权利要求1～5任一项所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：反应条件为：在80～110℃，反应8～16h。
7.根据权利要求6所述的肉桂酸衍生物与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法；其特征在于：反应条件为：在95～105℃，反应10～14h。
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| CN114957170A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-30 | 滁州学院 | 一种醚类化合物邻位碳-氢键直接单氟烯基化反应 |
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