CN108774201B - 一种4h-吡喃类化合物的合成方法 - Google Patents
一种4h-吡喃类化合物的合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种4H‑吡喃类化合物的合成方法，所述方法包括如下步骤：在Schlenk反应器中加入式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物和1,3‑丙二腈，然后加入催化剂三(2,2'‑联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)，再加入溶剂，将反应器置于室温及光照条件下反应0.5‑4小时，用TLC板监测反应，反应完全后经后处理得到式III的4H‑吡喃类化合物。
Description
技术领域
本申请属于有机合成技术领域，具体涉及一种4H-吡喃类化合物的合成方法。
背景技术
4H-吡喃类化合物是一类用途非常广泛且极其重要的杂环化合物，其作为很多天然产物的基本结构单元，也是合成其它杂环化合物的重要中间体。鉴于4H-吡喃类化合物的广泛用途，开发绿色的高效的合成4H-吡喃类化合物的方法已经成为有机合成领域研究的热点。目前关于4H-吡喃类化合物的合成已有一些文献报道，例如，吕乐等报道了一种无催化剂条件下,以水作为反应介质,乙醇作为辅助溶剂,促进芳香醛、丙二腈与多种1,3-二羰基化合物的三组分"一锅法"缩合反应，制备4H-吡喃类化合物(参见《应用化学》,2018,35(5):518-525)；吴小云等则是报道了一种以苯甲酰乙腈、苯甲醛、丙二腈为原料,碳酸钠为催化剂,超声条件下三组分反应合成2-氨基-3,5-二氰基-4H-吡喃衍生物的方法(参见《化学世界》,2018(2))，和报道了以氰基查尔酮类化合物及丙二腈为原料,醋酸锌为催化剂,经串联反应合成了一系列2-氨基-4H-吡喃类衍生物的方法(参见《化学通报》,2016,79(12):1156-1160)。尽管现有技术报道的上述方法均具有很好的底物适应性以及可以取得较高的目标产物收率，但是这些方法仍然存在着需要加热或者微波、超声等额外的辅助条件，反应成本较高，后处理困难等缺陷，因此，开发一种新的合成4H-吡喃类化合物的方法具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环境友好、条件温和、收率高的制备4H-吡喃类化合物的新方法。该方法通过以甲酰乙腈类化合物、芳香醛、丙二腈为原料，在室温和光照条件下以高收率制备获得4H-吡喃类化合物。
本发明提供的一种4H-吡喃类化合物的合成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在Schlenk反应器中加入式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物和1,3-丙二腈，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)，再加入溶剂，将反应器置于室温及光照条件下反应0.5-4小时，用TLC板监测反应，反应完全后经后处理得到式III的4H-吡喃类化合物。
其中，R选自取代或未取代的C6-20的芳基、取代或未取代的C3-20的杂芳基；R1选自取代或未取代的C1-20的烷基、取代或未取代的C6-20的芳基。
其中，所述取代或未取代的这一表述中的取代基可以选自卤素原子、C1-6的烷基、C1-6的烷氧基、C6-20的芳基、-CN、-CF3、C1-6的烷基-C(＝O)-、-NO2。
在本发明中，所述的杂芳基的杂原子选自N，O，S。
优选地，R表示取代或未取代的苯基或萘基；
R1选自取代或未取代的C1-6的烷基、取代或未取代的苯基。
其中所述的取代或未取代的这一表述中的取代基如上述所定义。
根据本发明前述的制备方法，其中，所述的溶剂为乙醇、DMF、乙腈、水中的任意一种或几种的混合溶剂，优选地，所述溶剂为乙醇/水的混合溶剂，两者的体积比为1:(1～5)，优选地为1:(2～3)。在该优选比例下，本发明的目标产物收率可以达到最佳，同时也节省了有机溶剂的使用。溶剂的使用量不作特别的限定，以使各反应物料均匀分散即可。
根据本发明前述的制备方法，其中，式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物，1,3-丙二腈和催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)的摩尔比为1：(0.8～1.2):(0.8～1.2):(1％～5％)，优选地，式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物，1,3-丙二腈和催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)的摩尔比为1:1:1:2％。
在本发明中，光催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)的使用有利地促进了反应的进行，相比于不使用三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)的情形，本发明的合成方案显著地减少了反应时间并提高了目标产物的收率。
根据本发明前述的反应方法，其中，所述的光照条件可以由太阳光、5WLED蓝色光源或普通家用节能灯提供，优选为5W LED蓝色光源。
根据本发明前述的反应方法，其中，所述的反应时间优选为1-2小时。
根据本发明前述的合成方法，其特征在于，所述的后处理操作如下，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到式III的目标产物。
本发明的有益效果如下：
1.本发明的方法使用式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物和1,3-丙二腈为反应起始原料，在光催化条件下经由一锅法制备获得4H-吡喃类化合物，该方法未见现有技术报道。
2.本发明的方法底物适应范围广，经济高效、条件温和、目标产物收率高。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细的描述。
实施例1化合物
的合成
在Schlenk反应器中加入苯甲醛(1mmol)，苯甲酰乙腈(1mmol)和1,3-丙二腈(1mmol)，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)(2mmol％)，再加入乙醇/水的混合溶剂(3mL,v/v＝1:2)，将反应器置于室温(25℃)及5W LED蓝光光照条件下反应2小时，用TLC板监测反应，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到黄色固体状的目标产物，产率99.1％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ7.81(d,J＝6.8Hz,2H),7.63-7.54(m,3H),7.47-7.42(m,2H),7.39(s,2H),7.37-7.34(m,3H),4.52(s,1H)。
实施例2化合物
的合成
在Schlenk反应器中加入对甲氧基苯甲醛(1mmol)，苯甲酰乙腈(1mmol)和1,3-丙二腈(1mmol)，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)(2mmol％)，再加入乙醇/水的混合溶剂(3mL,v/v＝1:2)，将反应器置于室温(25℃)及5W LED蓝光光照条件下反应2小时，用TLC板监测反应，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到黄色固体状的目标产物，产率98.7％。
实施例3化合物
的合成
在Schlenk反应器中加入苯甲醛(1mmol)，对氯苯甲酰乙腈(1mmol)和1,3-丙二腈(1mmol)，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)(2mmol％)，再加入乙醇/水的混合溶剂(3mL,v/v＝1:2)，将反应器置于室温(25℃)及5W LED蓝光光照条件下反应2小时，用TLC板监测反应，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到黄色固体状的目标产物，产率98.3％。
实施例4化合物
的合成
在Schlenk反应器中加入苯甲醛(1mmol)，叔丁基甲酰乙腈(1mmol)和1,3-丙二腈(1mmol)，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)(2mmol％)，再加入乙醇/水的混合溶剂(3mL,v/v＝1:2)，将反应器置于室温(25℃)及5W LED蓝光光照条件下反应2小时，用TLC板监测反应，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到黄色固体状的目标产物，产率98.6％。
比较实施例1
不使用光催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)，其余条件同实施例1，目标产物收率82％。
比较实施例2
不使用光催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)以及在黑暗环境下进行，其余条件同实施例1，目标产物收率18％。
比较实施例3
溶剂替换为乙醇/水＝2:1(v/v)，其余条件同实施例1，目标产物收率86％。
比较实施例4
溶剂替换为DMF，其余条件同实施例1，目标产物收率91％。
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种4H-吡喃类化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
向Schlenk反应器中加入式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物和1,3-丙二腈，然后加入催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)，再加入溶剂，将反应器置于室温及光照条件下反应1-2小时，用TLC板监测反应，反应完全后经后处理得到式III的4H-吡喃类化合物；
其中，R表示取代或未取代的苯基或萘基，R1选自取代或未取代的C1-6的烷基、取代或未取代的苯基；并且其中，所述取代或未取代的这一表述中的取代基选自卤素原子、C1-6的烷基、C1-6的烷氧基、C6-20的芳基、-CN、-CF3、C1-6的烷基-C(＝O)-、-NO2；
所述溶剂为乙醇/水的混合溶剂，两者的体积比为1:(2～3)；
式I所示的芳香醛类化合物，式II所示的甲酰乙腈类化合物，1,3-丙二腈和催化剂三(2,2'-联吡啶)二氯化钌(Ru(bpy)3Cl2)的摩尔比为1:1:1:2％；
所述的光照条件由5W LED蓝色光源提供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的后处理操作如下，反应完全后的混合液过滤，乙酸乙酯冲洗，将滤液旋转蒸发除去溶剂，再将所得粗产品用正已烷/乙酸乙酯为洗脱液进行柱层析分离，得到式III的目标产物。
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| 丙二腈参与的光催化多组分反应;张默;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士）工程科技I辑》;20180715(第7期);第1、61-68页 * |
| 无催化剂、三组分一锅法合成2-氨基-3-氰基-4H-吡喃类化合物;吕乐等;《应用化学》;20180531;第35卷(第5期);第518-525页 * |
| 超声辅助合成 ２－ 氨基－３ ，５－ 二氰基－４Ｈ－吡喃衍生物;吴小云;《化学世界》;20180228;第59卷(第2期);第80-86页 * |
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