CN109096325B - 一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法与应用 - Google Patents

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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/30—Germanium compounds

Abstract

本发明涉及有机化学技术领域，为解决目前的合成方法中无法合成二烷基二酰基锗的问题，本发明提出一种一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，在惰性气体保护下，在有机溶剂中，乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯中的一种与二烷基锗烯反应，反应结束后浓缩有机相、提纯，得到二烷基二酰基锗。具有条件温和、产物纯度高的优点，而且工艺简单。同时本发明还提出了二烷基二酰基锗作为自由基引发剂在烯烃聚合中的应用。

Description

一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法与应用
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法与应用。
背景技术
酰基锗化合物，由于其具有生理惰性，在可见光诱导的烯烃聚合反应中可以作为自由基引发剂，在齿科材料的制备，3D打印和硬质涂覆中有着不可替代的作用。特别是二烷基二酰基锗在可见光区域有较强的紫外吸收，而且吸收范围较宽，可以作为可见光诱导的自由基引发剂，在烯烃聚合领域有着潜在的应用前景。
第一例酰基锗化合物是利用(，(-二溴烷基锗的水解反应制得，随后，Corey等人对该方法进行了改进。但是，这些方法需使用较毒的氯化汞等试剂，不适用与工业生产。现在常见的合成酰基锗化合物的方法主要有：
1）三芳基锗化金属（Ph3GeM, M= Li, K, Cu等）与酰氯、酰胺、酯或硫代酯反应生成三芳基酰基锗及其衍生物；
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
2）在过渡金属钯催化下，五甲基苯基二锗烷与酰氯反应生成二甲基苯基酰基锗；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
3）通过锗代烯醇醚的水解制备三烷基酰基锗化合物；
4）最近，Haas等人利用四-三甲基硅基锗烷，在叔丁醇钾和过量的氟化钾作用下，与芳基酰氯反应制备出四酰基锗烷：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
从以上合成路线可以看出，方法1）、2和3）可方便构建三烷基酰基锗化合物，方法4）可以合成三烷基酰基锗和四酰基锗化合物。但是，用这些合成方法无法构建二烷基二酰基锗。
发明内容
为解决目前的合成方法中无法合成二烷基二酰基锗的问题，本发明提出一种一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，具有条件温和、产物纯度高的优点，而且工艺简单。
同时本发明还提出了二烷基二酰基锗作为自由基引发剂在烯烃聚合中的应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法为：在惰性气体保护下，在有机溶剂中，乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯中的一种与二烷基锗烯反应，反应结束后浓缩有机相、提纯，得到二烷基二酰基锗。
所述二烷基二酰基锗化合物的结构式如（I）所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（I），
式中，R'分别独立选自CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3中的一种。
反应结构式如下所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
式中，R'分别独立选自CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3中的一种。
二烷基锗烯与乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯中的一种的摩尔比为1:2-2.5。锗烯是一种不稳定的活泼中间体，在有机锗化学中，他为合成新键和杂环化合物提供了方便简捷的途径。
所述的有机溶剂选自非质子性溶剂。作为优选，有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正戊烷、环己烷、四氢呋喃、乙二醇二甲醚中的一种，使用量为使反应充分进行的量。
所述的制备方法在室温下反应10-30分钟，室温为15~30℃。作为优选，采用柱层析进行提纯。
所述的一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法制得的二烷基二酰基锗化合物在可见光诱导的烯烃聚合反应中作为自由基引发剂的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法采取一锅法反应，具有条件温和、产物纯度高的优点，而且工艺简单。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。
所举实施例只用于解释本发明，并非用于限制本发明的范围。
实施例1
将10 mL Schlenk反应管进行无水无氧处理，然后在氮气保护下，取二烷基锗烯（100 mg, 0.24 mmol）于反应管中，并用除水除氧的正己烷溶解得到深橘黄色的溶液。然后，用1 mL注射器量取过量的乙酰氯（32.3mg, 0.48 mmol）。在室温条件下，滴加入到反应管中。反应混合液的颜色由橘黄色立刻变为浅黄色最后变为无色，15分钟后停止反应，经硅胶柱纯化，得到白色固体二烷基二乙酰基锗，产率是58%。
二烷基二乙酰基锗：mp:67-68 oC; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 2.45(s,6H),1.99(s, 3.98H) 0.19(s, 36H); 13C NMR(101 MHz, CDCl3) δ 241.68, 38.27, 34.57,16.83,3.87。
实施例2
将50 mL三口圆底反应烧瓶进行无水无氧处理，在氮气保护下，取二烷基锗烯（500mg, 1.2 mmol）于反应管中，并用除水除氧的甲苯溶解得到深橘黄色的溶液。在室温条件下，把乙酰氯（170mg, 2.52 mmol）加入到上述反应瓶中。滴加完毕后再搅拌30分钟，然后停止反应，经硅胶柱纯化，得到白色固体二烷基二乙酰基锗，产率是60%。
实施例3
将10 mL Schlenk反应管进行无水无氧处理，然后在氮气保护下，取二烷基锗烯（100 mg, 0.24 mmol）于反应管中，并用除水除氧的四氢呋喃溶解得到深橘黄色的溶液。向反应管中滴加入过量的丙酰氯（50.6mg, 0.55 mmol）。在室温条件下，反应20分钟，浓缩，粗产品经硅胶柱纯化，得到白色固体二烷基二丙酰基锗，产率是56%。
二烷基二丙基锗：mp: 97-99 oC; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 2.78-2.80(m,4H), 1.99(s, 4H), 0.98-1.01(m, 6H), 0.18(s, 36H); 13C NMR(101 MHz, CDCl3) δ242.87, 44.37, 34.70, 7.25, 3.84。
实施例4
将10 mL Schlenk反应管进行无水无氧处理，然后放入到高纯氮气的手套箱中，取锗烯（100 mg, 0.24 mmol）于反应管中，并用除水除氧的二甲苯溶解得到深橘黄色的溶液。然后向反应管中滴加入丁酰氯（63.6mg, 0.6mmol）。在室温条件下搅拌20分钟，浓缩除去有机溶剂，粗产品经硅胶柱纯化，得到白色固体二烷基二丁酰基锗，产率53%。
二烷基二丁酰基锗：mp:84-85 oC; 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ2.74-2.77(m,4H), 1.98(s, 4H), 1.51-1.56 (m, 4H), 0.88(s, 6H), 0.18(s, 36H); 13C NMR(101MHz, CDCl3) δ 242.08, 53.15, 34.75, 30.81, 16.22, 13.53, 3.90。
实施例5
将50 mL三口圆底反应烧瓶进行无水无氧处理，在氮气保护下，取二烷基锗烯（500mg, 1.2 mmol）于反应管中，并用除水除氧的环己烷溶解得到深橘黄色的溶液。在室温条件下，把丁酰氯（279.8mg, 2.64 mmol）加入到上述反应瓶中。滴加完毕后再搅拌30分钟，然后停止反应，经硅胶柱纯化，得到白色固体二烷基二丁酰基锗，产率是60%。

Claims (5)

1.一种一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，其特征在于，制备方法为：在惰性气体保护下，在有机溶剂中，乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯中的一种与结构式如（II）所示的二烷基锗烯反应，反应结束后浓缩有机相、提纯，得到结构式如（I）所示的二烷基二酰基锗化合物，反应结构式如下所示：
Figure 369503DEST_PATH_IMAGE001
（II） （I），
式中，R'分别独立选自CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3中的一种。
2.根据权利要求1所述的一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，其特征在于，二烷基锗烯与乙酰氯、丙酰氯或丁酰氯中的一种的摩尔比为1:2-2.5。
3.根据权利要求1所述的一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，其特征在于，有机溶剂选自非质子性溶剂。
4.根据权利要求3所述的一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，其特征在于，有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、正己烷、正戊烷、环己烷、四氢呋喃、乙二醇二甲醚中的一种。
5.根据权利要求1所述的一锅法制备二烷基二酰基锗化合物的方法，其特征在于，所述的制备方法在室温下反应10-30分钟。
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