CN106905125A

CN106905125A - 一种钴催化的酮α‑烷基化合成酮类衍生物的方法

Info

Publication number: CN106905125A
Application number: CN201710095255.4A
Authority: CN
Inventors: 刘娥; 刘金丽; 李立威
Original assignee: Jingchu University of Technology
Current assignee: Jingchu University of Technology
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2017-06-30

Abstract

一种钴催化的酮α‑烷基化合成酮类衍生物的方法，包括如下步骤：氮气或氩气的保护下，将0.05‑0.4mol钴配合物及0.8‑1.5mol添加剂在室温溶解于5mg的非极性溶剂中，搅拌下加入10‑14mol伯醇和9‑11mol甲基酮衍生物，其后在120 °C 反应24小时，减压去除溶剂，所得混合物通过柱色谱法分离得到纯品，即得本产品。本发明优点是：1）催化剂制备简单、高效；2）催化剂不含贵金属，价格低廉，且具有很高的化学稳定性；3）催化过程选择性好，无其它副反应，且效率高、绿色环保。

Description

一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法。

背景技术

目前，酮类化合物是最普遍、最重要的有机合成原料及中间体，酮的合成和衍生化也是学术界及业界最重要的研究课题之一。酮类化合物的合成路线和方法很多，其中通过甲基酮的α-烷基化反应合成酮类衍生物是化学合成和中间体合成的常见方法，其合成产物不仅作为工业常用精细化学品，也是药物合成中重要的化学中间体。

传统上，酮的α-位功能化主要通过原料酮和有机卤化物在碱性条件下反应，这类反应需要加入等当量的碱和较大毒性的卤化物，不仅成本高，而且产生大量高污染副产物。为避免烷基化试剂的高毒性，使用替代型烷基化试剂（例如醇）以及发展更高效的金属催化剂已经成为近年来研究酮α-烷基化的重要趋势和热点课题。以‘借氢（或氢自转移）’反应为代表、利用更绿色的醇作为烷基化实际的酮衍生化反应具有非常高的原子经济性，也成为当前绿色化学的重要研究方向之一。

借氢法进行酮α-烷基化的反应是指用金属催化剂将相对惰性的有机分子（如伯醇）催化脱氢，并形成高活性的金属氢化物催化剂中间体，其后脱氢产物与酮偶联形成α，β-不饱和酮中间体，随后金属氢化物催化剂再利用前面释放的氢分子将中间体还原成饱和酮的反应，从而实现原料酮的α-烷基化。该方法不产生有污染副产物，既简洁高效，又绿色环保。以钌和铱为代表的贵金属催化剂近年来相继被报道。虽然这些催化剂具有广泛的底物适用性，但因为这些金属价格高昂且有毒性，发展廉价而低毒的金属催化剂（如铁, 钴、锰等）是当前绿色化学的重大挑战之一。

最近几年来，几种含有非贵金属（铁、锰）的催化剂已经应用到以醇为烷基化试剂的酮α-烷基化反应而合成复杂酮衍生物。但是这些催化剂稳定性差、合成困难，并且价格昂贵。这极大地限制了它们在工业生产上的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对目前上述之不足，而提供一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法。

其特征在于包括如下步骤：

一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，包括如下步骤：

氮气或氩气的保护下，将0.05-0.4mol钴配合物及0.8-1.5mol添加剂在室温溶解于5mg的非极性溶剂中，搅拌下加入10-14mol伯醇和9-11mol甲基酮衍生物，其后在120 °C 反应24小时，减压去除溶剂，所得混合物通过柱色谱法分离得到纯品，即得本产品。

下述为钴配合物的合成方法：

室温条件下，在25 毫升圆底烧瓶中，将10mol 2,2′;6′,2′′-三联吡啶溶解于10mL四氢呋喃THF中，然后加入10mol氯化钴,所得溶液搅拌过夜后，过滤，所得淡绿色固体用THF洗涤后，干燥的纯品即为钴配合物。

所述的非极性溶剂为甲苯、乙苯或四氢呋喃。

所述的添加剂可为叔丁醇钾或叔丁醇钠。

所述的醇为含R1的伯醇胺。

所述的伯醇是苯甲醇、4-氯苯甲醇或正己醇。

所述的甲基酮衍生物是苯甲酮或4′-甲氧基苯甲酮。

本发明优点是：本发明具有以下优点：1）催化剂制备简单、高效； 2）催化剂不含贵金属，价格低廉，且具有很高的化学稳定性；3）催化过程选择性好，无其它副反应，且效率高、绿色环保。利用简单的钴配合物作为催化剂,选择性进行酮α-烷基化合成复杂酮衍生物,操作方便、成本低、收率高，可进行大批量合成，适合工业生产应用。该反应效率高、化学选择性优异、副产物为水，无污染、且放大反应效果稳定，适宜大批量工业应用。反应底物简单易得，可作为合成酮衍生产品的优良途径。其结构单元中的R1和R2取代基团范围广，可适用于脂肪链、环烷烃、芳香基及杂环基。因此应用广泛，可用于制备多种药物中间体的原材料。

具体实施方式

一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于包括如下步骤：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例中的反应的通式如下：

其中R1 为苯基、取代苯基、杂环芳基、取代杂环芳基以及碳原子数为２～８的链烷基或碳原子数为５～８的环烷基。R2 为代表苯基、取代苯基、杂环芳基、取代杂环芳基以及碳原子数为２～８的链烷基。

实施例一：

N₂保护下，在100 毫升硬质玻璃管中加入钴催化剂 (0.02 mmol, 2 mol%) 以及叔丁醇钾（11.2 mg, 0.10 mmol, 10 mol%），然后加入5毫升甲苯，磁子搅拌。其后分别加入苯甲醇(118.8 mg, 1.1mmol)和苯甲酮(120.0 mg, 1.0mmol)。将玻璃管密封后于油浴中加热至120 ºC，搅拌过夜。反应24小时后冷却至室温，将溶剂减压蒸馏，粗产品通过硅胶柱分离（洗脱剂：乙酸乙酯/己烷：1：5）。产率：189毫克（90%）。

实施例二：

N₂保护下，在100 毫升硬质玻璃管中加入钴催化剂 (0.02 mmol, 2 mol%) 以及叔丁醇钾（11.2 mg, 0.10 mmol, 10 mol%），然后加入5毫升甲苯，磁子搅拌。其后分别加入4-氯苯甲醇(156.2 mg, 1.1 mmol)和苯甲酮(120.0 mg, 1.0 mmol)。将玻璃管密封后于油浴中加热至120 ºC，搅拌过夜。反应24小时后冷却至室温，将溶剂减压蒸馏，粗产品通过硅胶柱分离（洗脱剂：乙酸乙酯/己烷：1：5）。产率：211毫克（86%）。

实施例三：

N₂保护下，在100 毫升硬质玻璃管中加入钴催化剂 (0.02 mmol, 2 mol%) 以及叔丁醇钾（11.2 mg, 0.10 mmol, 10 mol%），然后加入5毫升甲苯，磁子搅拌。其后分别加入正己醇(112.2 mg, 1.1 mmol)和苯甲酮(120.0 mg, 1.0 mmol)。将玻璃管密封后于油浴中加热至120 ºC，搅拌过夜。反应24小时后冷却至室温，将溶剂减压蒸馏，粗产品通过硅胶柱分离（洗脱剂：乙酸乙酯/己烷：1：5）。产率：186毫克（91%）。

实施例四：

N₂保护下，在100 毫升硬质玻璃管中加入钴催化剂 (0.02 mmol, 2 mol%) 以及叔丁醇钾（11.2 mg, 0.10 mmol, 10 mol%），然后加入5毫升甲苯，磁子搅拌。其后分别加入苯甲醇(118.8 mg, 1.1 mmol)和4′-甲氧基苯甲酮(150.0 mg, 1.0 mmol)。将玻璃管密封后于油浴中加热至120 ºC，搅拌过夜。反应24小时后冷却至室温，将溶剂减压蒸馏，粗产品通过硅胶柱分离（洗脱剂：乙酸乙酯/己烷：1：5）。产率：211毫克（88%）。

所述钴配合物( 催化剂) 的通式为:

其中R3代表碳原子数为1～ 5 的链烷基、功能基、苯基、杂环基以及取代杂环基。

下述为钴配合物( 催化剂) 的合成：

室温条件下，在25 毫升圆底烧瓶中，将2,2′;6′,2′′-三联吡啶（233 mg, 1 mmol）溶解于四氢呋喃THF（10mL）中，然后加入氯化钴（129 mg, 1 mmol）。所得溶液搅拌过夜后，过滤，所得淡绿色固体用THF洗涤后，干燥的纯品。产率：318毫克（88%）。

Claims

1.一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于下述为钴配合物的合成方法：

3.根据权利要求1所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于所述的非极性溶剂为甲苯、乙苯或四氢呋喃。

4.根据权利要求1 所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于所述的添加剂可为叔丁醇钾或叔丁醇钠。

5.根据权利要求1 所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于所述的醇为含R1的伯醇胺。

6.根据权利要求1 所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于所述的伯醇是苯甲醇、4-氯苯甲醇或正己醇。

7.根据权利要求1 所述的一种钴催化的酮α-烷基化合成酮类衍生物的方法，其特征在于所述的甲基酮衍生物是苯甲酮或4′-甲氧基苯甲酮。