CN106831280A - 一种在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，依次将0.0025～0.005mmol的钯催化剂、0.5mmol芳基卤代物、1.0mmol芳基硼酸和1.5～2.5mmol的碱加入圆底烧瓶中，在25℃下磁力搅拌进行Suzuki交叉偶联反应12～24小时，反应结束后，加入15mL饱和食盐水淬灭反应，反应混合物用15mL乙酸乙酯萃取反应产物，合并有机相，滤液浓缩，用柱层析分离，得到分析纯的联芳类化合物。本发明的方法无需加入任何溶剂，既解决了有机溶剂对环境的污染问题，同时也避免使用水作为溶剂，存在产品难分离，表面活性剂合成困难的问题，该方法在天然产物、医药、农药、除草剂以及高分子传导材料、液晶材料的合成等方面有着广泛的应用前景。

Description

一种在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法
技术领域
本发明属于有机化学合成技术领域，具体涉及一种在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法。
背景技术
联芳类化合物广泛存在于医药、农药、天然产物和多种有机功能材料中，具有重要的应用价值。钯催化的Suzuki交叉偶联反应（铃木反应）是合成联芳类化合物最有效的方法之一。已报道的Suzuki交叉偶联反应是需要加入溶剂作为反应介质。
Suzuki反应中常用的甲苯、丙酮、四氢呋喃等有机溶剂均具有毒性，对人体和环境不友好。而以水为溶剂的Suzuki体系通常只适用于水溶性底物，例如中国专利CN201110404973.8公开了一种在水相中制备咔唑基联芳类化合物的方法，主要为在醇-水混合溶液中，于50～100℃下反应5～60分钟；又如中国专利CN201010209723.4公开的一种在纯水溶液中制备氟代联芳类化合物的方法，它是将卤代芳环化合物、芳基硼酸、碱、催化剂和配体按摩尔比为0.5∶0.75∶1.0∶0.0005～0.0025∶0.001～0.005加到1～2ml水中，在氮气保护下于80～100℃下反应1～4小时；水作为溶剂反应存在产品分离复杂、表面活性剂合成困难等问题，同时要求的温度必须在50℃以上温度下才能保持80%以上的收率。上述方法不仅不符合绿色化学理念，且存在操作复杂、耗费能源等问题。因此，发展一种无溶剂条件下的Suzuki反应体系，且反应条件温和及底物适用范围广的联芳类化合物的制备方法具有重要应用前景。
发明内容
本发明针对现有技术制备联芳类化合物必须在有溶剂的情况下反应的问题，而提供一种无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，即提供一种环境友好、反应条件温和及底物适用范围广的钯催化芳基卤代物与芳基硼酸的Suzuki交叉偶联反应制备联芳化合物的催化新工艺。
本发明的技术方案是：一种无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，依次将0.0025～0.005mmol的钯催化剂、0.5mmol芳基卤代物、1.0mmol芳基硼酸和1.5～2.5mmol的碱加入圆底烧瓶中，在25℃下磁力搅拌进行Suzuki交叉偶联反应12～24小时，反应结束后，加入15mL饱和食盐水淬灭反应，反应混合物用15mL乙酸乙酯萃取反应产物，合并有机相，滤液浓缩，用柱层析分离，得到分析纯的联芳类化合物。
本发明的有益效果：本发明的方法无需加入任何溶剂，既解决了有机溶剂对环境的污染问题，同时也避免使用水作为溶剂，存在产品难分离，表面活性剂合成困难的问题；本发明的反应仅在25℃的常温条件下进行，其反应分离简单，分离收率能达到82%以上；经试验证明，将水作为溶剂的反应，温度必须要求在50℃以上，因为水的加入会促使钯催化剂快速失活，因此只有在温度在50℃以上高温的情况下，才能保证反应速率和反应收率；反应在常温下进行不耗费能源，更起到节能降耗的目的；本发明的反应无需惰性气体保护，同时也简化了反应的操作过程。该方法在天然产物、医药、农药、除草剂以及高分子传导材料、液晶材料的合成等方面有着广泛的应用前景。
进一步的，所述钯催化剂选自醋酸钯、氯化钯或钯碳。
进一步的，所述碱为三乙胺或二异丙基胺。
进一步的，所述芳基卤代物选自4-溴硝基苯、4-溴苯腈、2-溴苯腈、4-溴苯甲醚、2-溴苯甲醚、4-溴苯乙酮、4-溴苯酚或4-溴苯甲酸。
进一步的，所述芳基硼酸选自苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸、2-甲氧基苯硼酸、4-甲基苯硼酸、2-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸或3-甲基苯硼酸。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
通过下面实施例说明本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围，不局限于此。
实施例1：4-硝基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例2：4-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴甲苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达91%。
实施例3：4-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯甲醚，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达94%。
实施例4：4-羟基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例5：4-氰基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达96%。
实施例6：4-甲酰基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯甲醛，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例7：4-乙酰基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯乙酮，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达91%。
实施例8：4-氯联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-氯溴苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达89%。
实施例9：4-氟联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-氟溴苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达94%。
实施例10：4-羧基联苯的制备
在空气中，依次将4-溴苯甲酸，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达90%。
实施例11：2-氰基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的2-氰基溴苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达91%。
实施例12：2-硝基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例13：2-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的2-溴苯甲醚，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达90%。
实施例14：2-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的2-溴甲苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达88%。
实施例15：4-硝基-4'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基苯，4-甲基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例16：4-硝基-4'-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基苯，1.0mmol的4-甲氧基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例17：4-氰基-4'-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的4-甲氧基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达90%。
实施例18：4-氰基-4'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的4-甲基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例19：2-氰基-4'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的2-溴苯腈，1.0mmol的4-甲基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例20：2-氰基-4'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的2-溴苯腈，1.0mmol的4-甲基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例21：4-氰基-2'-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴硝基苯，1.0mmol的苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例22：4-氰基-2'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的2-甲基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的氯化钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达93%。
实施例23：4-氰基-2'-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的2-甲氧基苯硼酸，2.5mmol的三乙胺，0.005mmol的钯碳，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达95%。
实施例24：4-氰基-4'-氟联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的4-氟苯硼酸，2.5mmol的二异丙基胺，0.005mmol的醋酸钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达94%。
实施例25：4-氰基-3'-甲基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯腈，1.0mmol的3-甲基苯硼酸，2.5mmol的二异丙基胺，0.005mmol的氯化钯，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达92%。
实施例26：4-羟基-4'-甲氧基联苯的制备
在空气中，依次将0.5mmol的4-溴苯酚，1.0mmol的4-甲氧基苯硼酸，2.5mmol的二异丙基胺，0.005mmol的钯碳，加入到10mL圆底烧瓶中。在25ºC下磁力搅拌反应，反应24小时后，向圆底烧瓶中加入15mL饱和食盐水淬灭反应，混合物用3×15mL的乙酸乙酯萃取，萃取后合并有机相，减压浓缩有机相得到粗产品，用石油醚为洗脱液进行柱层析，得到最终产品，产物结构通过核磁共振氢谱和质谱鉴定，分离收率达82%。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，其特征在于，依次将0.0025～0.005mmol的钯催化剂、0.5mmol芳基卤代物、1.0mmol芳基硼酸和1.5～2.5mmol的碱加入圆底烧瓶中，在25℃下磁力搅拌进行Suzuki交叉偶联反应12～24小时，反应结束后，加入15mL饱和食盐水淬灭反应，反应混合物用15mL乙酸乙酯萃取反应产物，合并有机相，滤液浓缩，用柱层析分离，得到分析纯的联芳类化合物。
2.如权利要求1所述的在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，其特征在于，所述钯催化剂选自醋酸钯、氯化钯或钯碳。
3.如权利要求2所述的在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，其特征在于，所述碱为三乙胺或二异丙基胺。
4.如权利要求3所述的在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，其特征在于，所述芳基卤代物选自4-溴硝基苯、4-溴苯腈、2-溴苯腈、4-溴苯甲醚、2-溴苯甲醚、4-溴苯乙酮、4-溴苯酚或4-溴苯甲酸。
5.如权利要求4所述的在无溶剂条件下制备联芳类化合物的方法，其特征在于，所述芳基硼酸选自苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸、2-甲氧基苯硼酸、4-甲基苯硼酸、2-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸或3-甲基苯硼酸。
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