CN109438402B

CN109438402B - 一类苯并呋喃酮类衍生物及其合成方法

Info

Publication number: CN109438402B
Application number: CN201910006430.7A
Authority: CN
Inventors: 邱仁华; 唐智; 童舟; 许智慧
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2019-01-04
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2039-01-04
Also published as: CN109438402A

Abstract

本发明揭示了一类苯并呋喃酮类衍生物及其绿色催化合成法，该方法以苯并呋喃酮和醇为主要原料，以溴化亚铜为催化剂，在乙腈为溶剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱的条件下，较高产率得到苯并呋喃酮类衍生物。本方法具有成本较低，产率高，操作简便、无污染等优点，具有潜在的工业应用前景。该方法为苯并呋喃酮类衍生物的制备提供了一条廉价、绿色的途径。

Description

一类苯并呋喃酮类衍生物及其合成方法

【技术领域】

本发明属于催化有机合成领域，具体地说涉及在溴化亚铜作为催化剂条件下，苯并呋喃酮与醇通过交叉脱氢偶联反应合成苯并呋喃酮类衍生物的新方法。该方法以苯并呋喃酮和醇为主要原料，以溴化亚铜为催化剂，在乙腈为溶剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱的条件下，较高产率得到苯并呋喃酮类衍生物。

【背景技术】

苯并呋喃酮是一类广泛存在于自然界中的天然内酯化合物。苯并呋喃酮及其衍生物是一类应用十分广泛的有机化合物。在聚合物加工中，作为能够捕捉碳自由基的高效抗氧剂，与传统受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂一起组成新的三元复合抗氧剂体系，其用量少、抗氧效率高，具有良好的市场前景；在农药中，是合成广谱高效抗真菌类农药嘧菌酯的重要中间体；在染料中，苯并二呋喃酮类猩红染料印染剂以极其鲜艳的色泽和优异的染色性能而著称；最近研究表明，苯并呋喃酮类化合物具有较强的抗肿瘤活性，其构效关系对抗肿瘤药物的设计与合成具有很好的指导意义；此外，苯并呋喃酮衍生物可作为香味剂添加到食品和酒精饮料中，还可用于制备口气清新剂和厨卫清新剂等；由于其可以吸收紫外光，可以用作防晒霜。

在过去十年中，C-H键的高选择性和高效功能化引起了学术界和工业化学界的高度重视。从绿色化学的角度来看，通过C-H/O-H键活化形成C-O键是理想的合成方法之一。而交叉偶联反应是形成C-X键的最重要的方法之一。交叉脱氢偶联反应，是直接利用不同反应底物中的C-H/O-H键，在氧化条件下，进行脱氢偶联反应形成C-O键。通常，为了获得成功的交叉偶联产物，通常需要一种或两种预官能化的反应物。与传统的反应相比，将C-H/O-H键结合形成新的C-O键的CDC反应，在效率和成本效益方面具有更多优势。它避免了制备预功能化材料的需要，并使有机合成更简单和更有效，实现了更短的合成路线和更高的原子利用效率，不仅为直接利用简单的原料进行高效的复杂的有机合成任务提供了一条新的思路和手段，更为绿色化学合成作出了重大贡献。自李朝军等人报道了铜催化的CDC反应的第一个例子，在形成C-C，C-N和C-P键方面已经取得了许多重要进展。这个过程代表了绿色化学在很多方面的重大进步：简单的有机底物可以有效地偶联而不需要预功能化；废物量明显减少。到目前为止，在有机化学领域中还存在很多通过C-H/O-H键活化形成C-O键的方法，它们大多发展得相当成熟，但是构建苯并呋喃酮类衍生物方法报道不多，且没有报道过利用铜催化通过CDC反应构建苯并呋喃酮类衍生物的方法，因此针对目前合成方法中存在的不足，我们采用以溴化亚铜为催化剂，在乙腈为溶剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱的条件下，苯并呋喃酮与醇通过交叉脱氢偶联反应合成苯并呋喃酮类衍生物，且得到苯并呋喃酮类衍生物皆为新化合物，而且此方法无需特殊的设备要求，产率高，对环境无污染，符合国家提出的生态文明建设的理念。目前，国内外还没有关于铜催化通过CDC反应制备合成苯并呋喃酮类衍生物的公开文献和专利申请。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一类苯并呋喃酮类衍生物及其制备方法，该催化合成法以溴化亚铜为催化剂，在乙腈为溶剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱的条件下制备苯并呋喃酮类衍生物的方法。苯并呋喃酮在溴化亚铜作为催化剂的作用下，与醇发生交叉脱氢偶联反应，反应在乙腈溶剂条件下进行，能取得较好的反应效果。该方法具有成本较低，产率高，操作简便、无污染等优点，对于实现其工业化生产具有一定的可行性。为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一类苯并呋喃酮类衍生物I及其合成方法，其中苯并呋喃酮类衍生物I结构式如下：

其中所述R¹-R²是选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、丙氧基、苯基、氟、氯、溴、硝基；R³是选自氢、甲基、乙基、异丙基、苄基；其中化合物I的绿色催化合成法，其特征在于，以溴化亚铜为催化剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱，以苯并呋喃酮II和醇III为反应原料，在乙腈溶剂中，80℃有效反应，在12h的时间内能分别得到较高产率的苯并呋喃酮类衍生物I；

上述合成方法中，其中其中苯并呋喃酮II和醇III结构式如下：

其中所述R¹-R²是选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、丙氧基、苯基、氟、氯、溴、硝基；R³是选自氢、甲基、乙基、异丙基、苄基；

上述合成方法中，所用原料苯并呋喃酮II和醇III的比例为2:1；催化剂的用量为10mol％；氧化剂用量为2当量，碱用量为2当量，所述有机溶剂为乙腈；所述反应时间为12h，反应温度为80℃。

本发明所提供的一类苯并呋喃酮类衍生物高效催化合成方法开辟了新的低成本“绿色”途径，其优点在于：作为原料的苯并呋喃酮和酚来源更广泛，目标产物的产率较高，反应条件温和，反应操作简便。

【附图说明】

附图所示是本发明所提供的制备苯并呋喃酮类衍生物的路线图。

【具体实施方式】

本发明所提供的一类苯并呋喃酮类衍生物高效催化合成方法，请参见附图：苯并呋喃酮0.20mmol、醇0.40mmol加入25mL反应管内，加入10mol％的溴化亚铜，0.4mmol的过硫酸钾，0.4mmol的磷酸二氢钾以及2mL乙腈，在80℃的环境下有效反应12h,得到目标化合物苯并呋喃酮类衍生物。

下面结合具体的制备实例对本发明做进一步说明：

制备例1

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝H)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝H、R³＝甲基)，得到黄色液体，产率为78％。

制备例2

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝H)0.20mmol和乙醇(R³＝乙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝H、R³＝乙基)，得到黄色固体，产率为85％。

制备例3

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝H)0.20mmol和异丙醇(R³＝异丙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝H、R³＝异丙基)，得到白色固体，产率为86％。

制备例4

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝H)0.20mmol和苯甲醇(R³＝苄基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝H、R³＝苄基)，得到白色固体，产率为96％。

制备例5

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝4-甲基)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝4-甲基、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为91％。

制备例6

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-异丙基，R²＝4-甲基)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-异丙基，R²＝4-甲基、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为78％。

制备例7

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-异丙基，R²＝4-甲氧基)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-异丙基，R²＝4-甲氧基、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为80％。

制备例8

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-F，R²＝4-甲基)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-F，R²＝4-甲基、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为93％。

制备例9

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲基，R²＝4-Cl)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲基，R²＝4-Cl、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为86％。

制备例10

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-苯基，R²＝H)0.20mmol和乙醇(R³＝乙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-苯基，R²＝H、R³＝乙基)，得到白色固体，产率为79％。

制备例11

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-叔丁基，R²＝H)0.20mmol和乙醇(R³＝乙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-叔丁基，R²＝H、R³＝乙基)，得到白色固体，产率为93％。

制备例12

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-苯基，R²＝丙氧基)0.20mmol和乙醇(R³＝乙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-苯基，R²＝丙氧、R³＝乙基)，得到白色固体，产率为91％。

制备例13

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝H，R²＝4-Br)0.20mmol和苯甲醇(R³＝苄基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝H，R²＝4-Br、R³＝苄基)，得到白色固体，产率为94％。

制备例14

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝H，R²＝4-甲基)0.20mmol和苯甲醇(R³＝苄基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝H，R²＝4-甲基、R³＝苄基)，得到白色固体，产率为90％。

制备例15

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝3-硝基，R²＝H)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝3-硝基，R²＝H、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为56％。

制备例16

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝3-叔丁基，R²＝H)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝3-叔丁基，R²＝H、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为86％。

制备例17

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-叔丁基，R²＝H)0.20mmol和异丙醇(R³＝异丙基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-叔丁基，R²＝H、R³＝异丙基)，得到白色固体，产率为82％。

制备例18

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-Cl，R²＝4-F)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-Cl，R²＝4-F、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为82％。

制备例19

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝4-甲氧基，R²＝H)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝4-甲氧基，R²＝4-F、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为86％。

制备例20

在25mL反应管内加入苯并呋喃酮(R¹＝H，R²＝H)0.20mmol和甲醇(R³＝甲基)0.40mmol，加入溴化亚铜10mol％，过硫酸钾0.4mmol，磷酸二氢钾0.4mmol以及乙腈2mL，反应在80℃下进行12h。反应结束后，经柱层析分离得到苯并呋喃酮类衍生物(R¹＝H，R²＝H、R³＝甲基)，得到白色固体，产率为83％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要。

Claims

1.一类苯并呋喃酮类衍生物I的合成方法，其中苯并呋喃酮类衍生物I结构式如下：

其中所述R¹-R²是选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、丙氧基、苯基、氟、氯、溴、硝基；R³是选自氢、甲基、乙基、异丙基、苄基；其中苯并呋喃酮类衍生物I的合成方法，其特征在于，以溴化亚铜为催化剂，过硫酸钾为氧化剂，磷酸二氢钾为碱，以苯并呋喃酮II和醇III为反应原料，在乙腈溶剂中，80℃有效反应，在12h的时间内得到苯并呋喃酮类衍生物I；

其中苯并呋喃酮II和醇III结构式如下：

其中所述R¹-R²是选自氢、甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基、甲氧基、丙氧基、苯基、氟、氯、溴、硝基；R³是选自氢、甲基、乙基、异丙基、苄基。

2.根据权利要求1所述的一类苯并呋喃酮类衍生物I的合成方法，其特征在于，所用原料苯并呋喃酮II和醇III的比例为2:1；催化剂的用量为10mol％；氧化剂用量为2当量，碱用量为2当量。