CN106831691B - 一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种异色满‑4‑酮类化合物的催化氧化合成方法，按照以下步骤进行：在乙腈溶剂中，加入异色满类化合物、Fe(NO3)3·9H2O和含氟无机盐，在常压氧气条件下，在75~85℃下反应4~10h得到异色满‑4‑酮类化合物；所述反应底物异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、无机盐的物质的量比为100：8~15：15~30。在上述反应完全后，可以采用常规过柱分离纯化得到异色满‑4‑酮类化合物。本发明操作简便安全，其有益效果主要在于：A）本发明中使用了清洁的氧气为氧化剂，大大降低了环境成本；B）本发明中以Fe(NO3)3·9H2O为催化剂，成本低。
Description
技术领域
本发明属于有机物合成领域，尤其涉及一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法。
背景技术
异色满-4-酮结构存在于许多具有重要生物学特性的生物活性天然产物及合成药物当中，且很多异色满-4-酮衍生物具有一定的药理作用。
因此，研究和发展这类化合物的合成方法引起了许多人的关注，近年来，已经开发了多条异色满-4-酮类化合物的合成途径。其中，最简洁方便的一种方法是以异色满为原料，一步氧化得到异色满-4-酮。最初，人们直接使用Cr类氧化剂、Mn类氧化剂或硝酸一步氧化，但明显化学计量使用这类氧化剂对环境不够友好。然后，发展了很多过渡金属催化剂催化的异色满氧化为异色满-4-酮的方法，一般以过氧叔丁醇和亚碘酰苯等为终端氧化剂。
毫无疑问，用氧气作为氧化剂对环境是很有利的。因此，以氧气为氧化剂一步氧化异色满为异色满-4-酮的工作也受到了关注。由于氧气的惰性，反应中必须有催化剂的存在反应才能进行，这类催化剂以过渡金属为主。在这些过渡金属中，铁是价格最便宜、对环境最友好的。有研究者报道了以Fe(OTf)2为催化剂，氧气氧化异色满类化合物为异色满-4-酮类化合物的方法，但产物收率低，伴生大量的副产物，且反应中要用到昂贵的配体（J. Am. Chem. Soc.2014, 136, 8350）。还有研究者报道了铁配合物催化的、可见光驱动的氧气氧化异色满，该方法也存在缺陷，因为所用到的配体非常昂贵（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 427）。
发明内容
本发明的目的是提供一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法，从而改进现有合成方法对于环境的污染，并且能够降低成本。
为此本发明采用如下技术方案：
一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法，其特征在于：所述的方法为：以异色满类化合物为反应底物，以Fe(NO3)3·9H2O为催化剂，以含氟无机盐为助剂，上述参与反应的异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、含氟无机盐的摩尔比为100：5~30：10~40；以氧气为氧化剂，反应底物在乙腈溶剂中，所述乙腈溶剂的质量用量为异色满类化合物质量的6~20倍；在常压下、温度60~85℃的条件下反应3~24h，反应结束后经后处理得到目标产物异色满-4-酮类化合物。
进一步地，所述反应底物异色满类化合物的结构如式（II）所示，得到的产物异色满-4-酮类化合物的结构如式（I）所示；
式（I）或式（II）中，R1为H、F、Cl、Br、C1~C4烷基或C1~C2烷氧基；优选R1为H、Cl、Br、F、甲基、叔丁基或甲氧基；
式（I）或式（II）中，R2为H、F、Cl、Br、C1~C4烷基；优选R2为H或甲基。
进一步地，所述含氟无机盐为NaBF4或KPF6，优选为KPF6。
进一步地，所述反应底物异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、含氟无机盐的摩尔比优选为100：8~15：15~30。
进一步地，所述反应温度优选为75~80℃。
进一步地，所述反应时间优选为4~10h。
进一步地，所述后处理的方法为：反应结束后，过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物异色满-4-酮类化合物。
本发明具体推荐所述的异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法按照以下步骤进行：在乙腈溶剂中，加入异色满类化合物、Fe(NO3)3·9H2O和含氟无机盐，在常压氧气条件下，在75~85℃下反应4~10h得到异色满-4-酮类化合物；所述反应底物异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、无机盐的物质的量比为100：8~15：15~30。在上述反应完全后，可以采用常规过柱分离纯化得到异色满-4-酮类化合物。
本发明操作简便安全，其有益效果主要在于：
A）本发明中使用了清洁的氧气为氧化剂，大大降低了环境成本。
B）本发明中以Fe(NO3)3·9H2O为催化剂，成本低。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
下述实施例所用的异色满类化合物的结构式分别如式（1-1）~（1-12）所示：
制得的异色满-4-酮类化合物的结构式分别如式（2-1）~（2-12）所示：
实施例1：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的异色满（式（1-1））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物异色满-4-酮，分离收率为94%。
实施例2：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是KPF6改为NaBF4，异色满-4-酮的分离收率为87%。
实施例3：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是反应温度改为85℃，异色满-4-酮的分离收率为94%。
实施例4：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是反应温度改为60℃，反应24h，异色满-4-酮的分离收率为44%。
实施例5：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改为0.08mmol，反应8h，异色满-4-酮的分离收率为83%。
实施例6：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改为0.05mmol，反应10h，异色满-4-酮的分离收率为76%。
实施例7：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是KPF6用量改为0.15mmol，异色满-4-酮的分离收率为88%。
实施例8：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量0.3mmol，KPF6用量改为0.1mmol，反应3h，异色满-4-酮的分离收率为92%。
实施例9：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，所不同的是Fe(NO3)3·9H2O用量改为0.08mmol，KPF6用量改为0.3mmol，反应8h，异色满-4-酮的分离收率为88%。
实施例10：异色满-4-酮（式（2-1））的制备
反应步骤同实施例1，KPF6用量改为0.4mmol，反应温度改为75℃，反应10h，异色满-4-酮的分离收率为95%。
实施例11：7-氯异色满-4-酮（式（2-2））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-氯异色满（式（1-2））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-氯异色满-4-酮，分离收率为93%。
实施例12：5-氯异色满-4-酮（式（2-3））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的5-氯异色满（式（1-3））、0.15mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物5-氯异色满-4-酮，分离收率为93%。
实施例13：4-甲基异色满-4-酮（式（2-4））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的4-甲基异色满（式（1-4））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物4-甲基异色满-4-酮，分离收率为92%。
实施例14：7-氟异色满-4-酮（式（2-5））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-氟异色满（式（1-5））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-氟异色满-4-酮，分离收率为93%。
实施例15：5-氟异色满-4-酮（式（2-6））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的5-氟异色满（式（1-6））、0.15mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物5-氟异色满-4-酮，分离收率为91%。
实施例16：7-甲基异色满-4-酮（式（2-7））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-甲基异色满（式（1-7））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-甲基异色满-4-酮，分离收率为93%。
实施例17：5-甲基异色满-4-酮（式（2-8））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的5-甲基异色满（式（1-8））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物5-甲基异色满-4-酮，分离收率为95%。
实施例18：5-甲基异色满-4-酮（式（2-9））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的5-溴异色满（式（1-9））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物5-溴异色满-4-酮，分离收率为90%。
实施例19：7-甲基异色满-4-酮（式（2-10））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-溴异色满（式（1-10））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应5h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-溴异色满-4-酮，分离收率为91%。
实施例20：7-甲基异色满-4-酮（式（2-10））的制备
反应步骤同实施例19，乙腈用量为1.5mL，7-甲基异色满-4-酮的分离收率为85%。
实施例21：7-甲基异色满-4-酮（式（2-10））的制备
反应步骤同实施例19，乙腈用量为5mL，7-甲基异色满-4-酮的分离收率为92%。
实施例22：7-叔丁基异色满-4-酮（式（2-11））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-叔丁基异色满（式（1-11））、0.1mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.2mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应10h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-叔丁基异色满-4-酮，分离收率为88%。
实施例22：7-甲氧基异色满-4-酮（式（2-12））的制备
往35mL的封管中，加入1mmol的7-甲氧基异色满（式（1-11））、0.2mmol的Fe(NO3)3·9H2O、0.3mmol的KPF6和3mL的乙腈，以氧气置换管内空气，用橡胶塞密闭瓶口后，插入氧气球，将反应瓶放入预先升温的油浴锅中加热至80℃，反应24h。过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物7-甲氧基异色满-4-酮，分离收率为46%。
Claims (3)
1.一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法，其特征在于：以异色满类化合物为反应底物，以Fe(NO3)3·9H2O为催化剂，以含氟无机盐为助剂，上述参与反应的异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、含氟无机盐的摩尔比为100：5～30：10～40；以氧气为氧化剂，反应底物在乙腈溶剂中，所述乙腈溶剂的质量用量为反应底物质量的6～20倍；在常压下反应，反应结束后经后处理得到目标产物异色满-4-酮类化合物；
所述反应底物异色满类化合物的结构如式(II)所示，得到的产物异色满-4-酮类化合物的结构如式(I)所示；
式(I)或式(II)中，R1为H、Cl、Br、F、甲基或叔丁基；
式(I)或式(II)中，R2为H、F、Cl、Br或甲基；
所述含氟无机盐为NaBF4或KPF6；
所述反应温度为75～80℃；
所述反应时间为4～10h。
2.按照权利要求1所述的一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法，其特征在于：所述参与反应的异色满类化合物与Fe(NO3)3·9H2O、含氟无机盐的摩尔比为100：8～15：15～30。
3.按照权利要求1所述的一种异色满-4-酮类化合物的催化氧化合成方法，其特征在于：所述后处理的方法为：反应结束后，过滤，滤液减压蒸除溶剂，再进行柱层析分离，以乙酸乙酯/石油醚体积比1：50的混合液为洗脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂即得产物异色满-4-酮类化合物。
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