CN109232669A - 一种二茂铁类衍生物的合成方法 - Google Patents

一种二茂铁类衍生物的合成方法 Download PDF

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史炳锋
黄丹颖
吕卉
张焜
徐学涛
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    • C07F17/00—Metallocenes
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Abstract

本发明公开一种二茂铁类衍生物的合成方法，其反应通式如下：其技术方案是本发明由二茂铁甲酰胺类化合物与二噁唑酮类化合物在过渡金属/添加剂催化体系作用下，加热氨化成一锅法合成多种二茂铁衍生物。该合成方法起始原料廉价易得，操作方便，产率高，除了终产物外，一系列转化过程中的中间体均无需分离和纯化，能减少资金和劳动力的投入，为二茂铁类衍生物提供了一种简洁高效地制备方法。

Description

一种二茂铁类衍生物的合成方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种二茂铁衍生物的合成方法。
技术背景
近年来，二茂铁以及其衍生物得到越来越多人的关注，在材料科学、有机合成和生物医学等领域均有很大的应用，尤其是在手性配体方面的应用更是日益增加。因此，对于高效合成二茂铁类衍生物的方法成为人们关注所在。传统方法中，二茂铁衍生物的合成多通过傅克反应进行转化，能合成的二茂铁衍生物类型十分有限，且由于二茂铁自身性质的特殊性，使其与很多常见的试剂不能很好的兼容，进一步限制了合成二茂铁衍生物的方法。目前，过渡金属催化领域发展迅猛，于是人们提出了应用过渡金属催化的策略高效合成二茂铁衍生物的想法，使二茂铁衍生物的合成得到了很大程度的发展，如游书力在Acc.Chem.Res上总结了近年来应用过渡金属催化策略发展了一系列二茂铁衍生物的方法(Acc.Chem.Res.2017,50)，尽管如此，二茂铁衍生物的合成仍有很多待解决的问题，如二茂铁碳杂键的不对称官能团化未见报道(C-P,C-N,C-S等)，且在已报道的方法中多是通过贵金属钯催化发展的方法，未见廉价金属催化的不对称二茂铁衍生物合成方法。
发明内容
本发明的目的在于克服传统制备技术的缺陷，提供一种操作简单，选择性好，官能团适用范围广，选择性好，收率高的二茂铁衍生物的合成方法。
为此，本发明的技术方案为：
1.一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，将二茂铁甲酰胺类化合物、噁唑酮、钴催化剂、酸添加剂，银添加剂依次加入到反应管中，室温至100℃，反应为3-48h得到二茂铁类衍生物化合物，反应如反应式1所示：
其中：
(1)R1可为脂肪基或取代的脂肪基以及芳香烃或取代的芳香烃(甲基、乙基、异丙基、喹啉等)；
(2)R2可为脂肪基(甲基、乙基、异丙基等)、取代脂肪基、烯烃或取代烯烃等；
(3)R3可为单取代苯环，取代基可为苯环的邻、间、对各个位置独立取代的卤素、脂肪基(甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基等)、烷氧基、三氟甲基，可为杂环，也可为二茂铁和含取代基的二茂铁，对二甲苯二聚体等；
(4)R3可为多取代苯环，取代基可为(1)所述取代基在苯环的邻、间、对位置双取代或三取代。
2.在上述方案中所选择加热温度为室温至100℃，反应时间为3-48h，优选反应温度为60℃，反应时间为24h。
3.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述的催化剂为Cp*CoIII(包括[Cp*Co(CO)I2]、[cp*Co(CH3CN)2][SbF6]、[cp*Co(benzene)][PF6]2等)、Co(OAc)2、[Co(OAc)2].4H2O、[Co(acac)2]、[Co(acac)3]其中之一。优选[Cp*Co(CO)I2]。
4.所述的酸碱添加剂为特戊酸、金刚烷甲酸、碳酸、苯甲酸、醋酸、特戊酸钠、金刚烷甲酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、苯甲酸钠醋酸钠的其中一种。优选酸性添加剂中的特戊酸。
5.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述银添加剂为AgsbF6、AgNtf2、AgBF4和AgOtf的一种，优选AgNtf2。
6.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃、环己烷、丙酮以及酯类溶剂，优选丙酮。
7.上述方案中所有的摩尔比为：二茂铁甲酰胺类化合物/二噁唑酮类(1/0.1-10)、二茂铁甲酰胺类化合物/催化剂(1/0.05～0.3)、二茂铁甲酰胺类化合物/酸性添加剂或碱性添加剂(1/0.05～2)、二茂铁甲酰胺类化合物/银类添加剂(1/0.05-1)、二茂铁甲酰胺类化合物/银类添加剂(1/0-100)，优选二茂铁甲酰胺类化合物/二噁唑酮类/酸性添加剂/催化剂/银类添加剂(1/1.5/0.2/0.1/0.2)
与现有技术相比，本发明提供技术方案将二茂铁甲酰胺类化合物、二噁唑酮类、酸性添加剂、催化剂、银类添加剂依次加入到反应管中，加热条件下一锅法得到二茂铁胺化的衍生物。该合成方法起始原料廉价易得，操作方便，产率高，除了终产物外，一系列转化过程中的中间体均无需分离和纯化，是第一例廉价金属钴催化的二茂铁C-N键官能团化合成方法，可简洁高效地制备一系列二茂铁胺化衍生物，且所得产物有发展成为手性配体的潜在价值。对二茂铁衍生物的合成以及配体的应用具有重要意义。
附图说明
图1本发明二茂铁类衍生物的合成路线图；
图2本发明实施例1提供的1H NMR谱图；
图3本发明实施例1提供的13C NMR谱图；
图4本发明实施例2提供的1H NMR谱图；
图5本发明实施例2提供的13C NMR谱图；
图6本发明实施例3提供的1H NMR谱图；
图7本发明实施例3提供的13C NMR谱图；
图8本发明实施例4提供的1H NMR谱图；
图9本发明实施例4提供的13C NMR谱图；
图10本发明实施例5提供的1H NMR谱图；
图11本发明实施例5提供的13C NMR谱图；
图12本发明实施例6提供的1H NMR谱图；
图13本发明实施例6提供的13C NMR谱图；
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺(28.3mg,0.1mmol)、二噁唑酮(24.4mg,0.15mmol)、钴催化剂[Cp*Co(CO)I2](4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(29.3mg,产率：73％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ11.04(s,1H),8.03–7.95(m,2H),7.54–7.43(m,3H),5.80(dd,J＝2.8,1.2Hz,1H),4.42(dd,J＝2.8,1.2Hz,1H),4.27(t,J＝2.8Hz,1H),4.24–4.15(m,5H),4.07–3.90(m,1H),3.80–3.55(m,3H),2.12–1.87(m,4H).13CNMR(101MHz,CDCl3)δ172.64,165.52,134.80,131.76,128.96,127.43,99.62,70.95,66.85,65.28,64.09,63.89,48.76,47.72,27.19,24.09.
实施例2
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺(28.3mg,0.1mmol)、二噁唑酮(29.5mg,0.15mmol)、钴化剂醋酸钯(III)(4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(39.3mg,产率：90％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ11.10(s,1H),7.92(d,J＝8.8Hz,2H),7.44(d,J＝8.4Hz,2H),5.76(s,1H),4.42(d,J＝1.6Hz,1H),4.26(t,J＝2.4Hz,1H),4.17(s,5H),4.04-3.90(m,1H),3.77-3.53(m,3H),13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.69,164.37,138.01,133.18,129.20,128.89,99.34,70.98,66.96,65.39,64.08,63.79,48.79,47.76,27.20,24.09.
实施例3
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺(28.3mg,0.1mmol)、二噁唑酮(27.2mg,0.15mmol)、钴催化剂[Cp*Co(CO)I2](4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(34.4mg,产率：82％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ11.06(s,1H),7.99(dd,J＝5.6,3.2Hz,2H),7.14(t,J＝8.8Hz,2H),5.76(d,J＝1.2Hz,1H),4.42(d,J＝1.6Hz,1H),4.26(t,J＝2.8Hz,1H),4.17(s,5H),4.05-3.9(m,1H),3.75-3.55(m,3H),2.10–1.89(m,4H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.74,166.37,164.44,163.87,131.07,129.85,129.76,116.08,115.86,99.58,70.97,66.92,65.34,64.05,63.79,48.79,47.77,27.20,24.10.
实施例4
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺(28.3mg,0.1mmol)、二噁唑酮(27.2mg,0.15mmol)、钴催化剂[Cp*Co(CO)I2](4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(34.4mg,产率：83％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ11.11(s,1H),7.99(s,1H),7.80(d,J＝7.6Hz,1H),7.49(d,J＝8.0Hz,1H),7.40(t,J＝8.0Hz,1H),5.75(s,1H),4.42(s,1H),4.27(s,1H),4.17(s,5H),4.05-390(m,1H),3.75-3.53(m,3H),1.98(dd,J＝19.1,13.5Hz,5H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ172.63,164.15,136.68,135.25,131.82,130.26,128.08,125.19,99.28,71.01,66.98,65.43,64.19,63.93,48.78,47.76,27.21,24.11.
实施例5
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺(28.3mg,0.1mmol)、二噁唑酮(22.9mg,0.15mmol)、钴催化剂[Cp*Co(CO)I2](4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(32.1mg,产率：83％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.94(s,1H),7.53(d,J＝0.8Hz,1H),7.15(d,J＝3.2Hz,1H),6.49(dd,J＝3.2,1.6Hz,1H),5.71(d,J＝1.2Hz,1H),4.42–4.38(m,1H),4.24(t,J＝2.8Hz,1H),4.17(s,5H),4.06-3.88(m,1H),3.78-3.50(m,3H),2.06-1.86(m,4H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.69,164.47,133.68,132.18,129.08,126.53,99.40,71.05(d,J＝12.4Hz,7H),66.96(s,1H),65.39(s,1H),64.11(s,1H),63.83(s,0H),48.77(s,1H),47.75(s,1H),27.21(s,1H),24.10(s,1H).
实施例6
在50mL-Schlenk管中依次加入搅拌子、二茂铁甲酰胺类化合物(32.5mg,0.1mmol)、二噁唑酮(24.4mg,0.15mmol)、钴催化剂[Cp*Co(CO)I2](4.7mg,0.01mmol)、酸添加剂(2.0mg,0.02mmol)，银添加剂(7.7mg)，反应体系于N2环境中置于60℃油浴中反应24h。反应体系冷却至室温，过滤除去无机盐，粗产品利用硅胶柱层析分离得到暗红色色固体(29.3mg,产率：66％)。
产品检测数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ11.02(s,1H),7.98(d,J＝7.2Hz,2H),7.56–7.41(m,3H),5.78(s,1H),4.40(s,1H),4.27-4.21(m,1H),4.07(s,5H),3.96-3.80(m,1H),3.76-3.55(m,3H),2.68-2.52(m,1H),2.11-1.88(m,4H),1.11(d,J＝6.8Hz,6H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ172.70,165.53,134.94,131.72,128.99,127.41,99.79,98.82,70.46,69.87,69.29,68.56,67.40,65.20,64.90,63.88,48.86,47.73,27.24,26.98,24.17,23.77.
以上所述，仅是本发明的代表性实例，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，将二茂铁甲酰胺类化合物、二噁唑酮类化合物、钴催化剂、酸性或碱性添加剂，银盐添加剂依次加入到反应管中，室温至100℃，反应为3-48h得到二茂铁类衍生物化合物，反应如反应式1所示：
其中：
(1)R1可为脂肪基或取代的脂肪基以及芳香基或取代的芳香基(甲基、乙基、异丙基、喹啉等)；
(2)R2可为脂肪基(甲基、乙基、异丙基等)、取代脂肪基、烯烃或取代烯烃等；
(3)R3可为单取代苯环，取代基可为苯环的邻、间、对各个位置独立取代的卤素、脂肪基(甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基等)、烷氧基、三氟甲基，可为脂肪链，可为杂环，也可为二茂铁和含取代基的二茂铁，对二甲苯二聚体等；
(4)R3可为多取代苯环，取代基可为(3)所述取代基在苯环的邻、间、对位置双取代或三取代。
2.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述的催化剂为Cp*CoIII(包括[Cp*Co(CO)I2]、[Cp*Co(CO)Cl2]、[cp*Co(CH3CN)2][SbF6]、[cp*Co(benzene)][PF6]2等)、Co(OAc)2、[Co(OAc)2].4H2O、[Co(acac)2]、[Co(acac)3]其中之一。
3.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述的酸添加剂为特戊酸、金刚烷甲酸、碳酸、苯甲酸、醋酸的其中一种。所述的碱性添加剂为特戊酸钠、金刚烷甲酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、苯甲酸钠醋酸钠的其中一种。
4.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述银添加剂为AgsbF6、AgNtf2、AgBF4和AgOtf的一种。
5.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃、环己烷、丙酮以及酯类溶剂。
6.根据权利要求书1所述的一种二茂铁类衍生物的合成方法，其特征在于，各物质的摩尔比为：二茂铁甲酰胺类化合物/二噁唑酮类(1/0.1-10)、二茂铁甲酰胺类化合物/催化剂(1/0.05～0.3)、二茂铁甲酰胺类化合物/酸性添加剂或碱性添加剂(1/0.05～2)、二茂铁甲酰胺类化合物/银类添加剂(1/0.05-1)、二茂铁甲酰胺类化合物/银类添加剂(1/0-100)。
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