CN109503533B - 一种苯并呋喃酮类化合物及其高效催化合成方法 - Google Patents

一种苯并呋喃酮类化合物及其高效催化合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种以三氟甲磺酸镍为催化剂，以扁桃酸和苯酚为原料，高效合成苯并呋喃酮类化合物的方法，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化合物的制备提供了一条廉价、绿色的途径。

Description

一种苯并呋喃酮类化合物及其高效催化合成方法
【技术领域】
本发明属于催化有机合成领域，具体地说涉及一种苯并呋喃酮类化合物及其高效催化合成方法。
【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。
苯并呋喃酮类化合物的合成方法按起始原料可分为以下几种：(1)以酚类化合物为起始原料；(2)以苦杏仁酸(又称扁桃酸)及其衍生物为起始原料；(3)以乙醛酸溶液为起始原料。此外，用过渡金属络合物催化羰基化或钯催化方法也可合成苯并呋喃酮类化合物。以扁桃酸和苯酚为起始原料合成3-芳基苯并呋喃酮类化合物具有原料易得、操作简单、反应条件较温和、产品收率及纯度高等优点，且其合成工艺报道较少。目前工业上生产苯并呋喃酮类化合物所用条件比较苛刻，操作复杂且效率不高，故我们改进工艺，。以扁桃酸和苯酚为起始原料，三氟甲磺酸镍为催化剂，真空下一锅法合成苯并呋喃酮类化合物，此方法原料易得、操作简单、反应条件较温和、产品收率及纯度高，且其合成工艺报道较少。目前，国内外还没有关于以扁桃酸和苯酚为起始原料，三氟甲磺酸镍为催化剂，真空下一锅法合成苯并呋喃酮类化合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种以三氟甲磺酸镍为催化剂，以扁桃酸和苯酚为原料，高效合成苯并呋喃酮类化合物的方法。该方法具有成本较低，产率高，操作简便、无污染等优点，且催化剂可重复回收利用，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：
一类苯并呋喃酮类化合物I及其合成方法，其中苯并呋喃酮类化合物I结构式如下：
Figure BDA0001935622420000021
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；其中化合物I的绿色催化合成法，其特征在于，以三氟甲磺酸镍为催化剂，以扁桃酸及其衍生物II和酚III为反应原料，在无溶剂真空条件下，100-160℃有效反应，在12h的时间内能得到较高产率的苯并呋喃酮类化合物I；
上述合成方法中，其中扁桃酸及其衍生物II和酚III结构式如下：
Figure BDA0001935622420000022
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；
上述合成方法中，所用原料扁桃酸及其衍生物II和酚III的比例为2:1；催化剂的用量为10mol％；无溶剂真空反应；所述反应时间为12h，反应温度为100-160℃。
本发明所提供的一类苯并呋喃酮类化合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：作为原料的扁桃酸衍生物和酚来源更广泛，目标产物的选择性和产率均较高，反应条件温和，反应操作简便，同时催化剂能够高效多次的循环利用。
【附图说明】
附图所示是本发明所提供的制备苯并呋喃酮类化合物的路线图。
【具体实施方式】
本发明所提供的一类苯并呋喃酮类化合物高效催化合成方法，请参见附图：将扁桃酸衍生物、酚和催化剂三氟甲磺酸镍置入反应容器内，在100-160℃的真空无溶剂环境下反应12小时，反应完成后过柱分离得目标产物。
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反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮类化合物(R1＝H，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为80％。
制备例2
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和苯酚(R2＝H)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝H)，得到白色固体，产率为55％。
制备例3
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对乙基苯酚(R2＝4-乙基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-乙基)，得到白色固体，产率为79％。
制备例4
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对异丙基苯酚(R2＝4-异丙基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-异丙基)，得到白色固体，产率为70％。
制备例5
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对叔丁基苯酚(R2＝4-叔丁基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，150℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-叔丁基)，得到白色固体，产率为71％。
制备例6
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和3,5-二叔丁基苯酚(R2＝3,5-二叔丁基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝3,5-二叔丁基)，得到白色固体，产率为97％。
制备例7
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对丁基苯酚(R2＝4-丁基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-丁基)，得到白色固体，产率为97％。
制备例8
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对甲氧基苯酚(R2＝4-甲氧基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-甲氧基)，得到白色固体，产率为64％。
制备例9
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对苯基苯酚(R2＝4-苯基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，140℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-苯基)，得到白色固体，产率为48％。
制备例10
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对氯苯酚(R2＝4-Cl)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-Cl)，得到白色固体，产率为65％。
制备例11
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和对氟苯酚(R2＝4-F)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝4-F)，得到白色固体，产率为54％。
制备例12
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和3,5-二甲基苯酚(R2＝3,5-二甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝3,5-二甲基)，得到白色固体，产率为60％。
制备例13
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和邻叔丁基苯酚(R2＝邻叔丁基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝邻叔丁基)，得到白色固体，产率为80％。
制备例14
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和2,4-二甲基苯酚(R2＝2,4-二甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝2,4-二甲基)，得到白色固体，产率为41％。
制备例15
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和2-萘芬0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物，得到白色固体，产率为51％。
制备例16
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和3,4,5-三甲氧基苯酚(R2＝3,4,5-三甲氧基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝3,4,5-三甲氧基)，得到白色固体，产率为43％。
制备例17
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝H)1.0mmol和3-硝基苯酚(R2＝3-硝基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，120℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物(R1＝H，R2＝3-硝基)，得到白色固体，产率为31％。
制备例18
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝4-甲基)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝4-甲基，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为74％。
制备例19
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝4-甲氧基)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，100℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝4-甲氧基，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为70％。
制备例20
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝4-Cl)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝4-Cl，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为63％。
制备例21
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝4-Br)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝4-Br，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为56％。
制备例22
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝2-Cl)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝2-Cl，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为61％。
制备例23
在25mL反应管内加入扁桃酸衍生物(R1＝4-丙氧基)1.0mmol和对甲基苯酚(R2＝4-甲基)0.05mmol，加入三氟甲磺酸镍催化剂10mol％，160℃无溶剂真空反应12h。反应结束后，经柱层析分离得到目标化合物苯并呋喃酮化合物R1＝4-丙氧基，R2＝4-甲基)，得到白色固体，产率为79％。
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 (2)

1.一类苯并呋喃酮类化合物I的合成方法，其中苯并呋喃酮类化合物I结构式如下：
Figure FDA0003646138450000011
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；其特征在于，所述苯并呋喃酮类化合物I的合成方法，以三氟甲磺酸镍为催化剂，以扁桃酸及其衍生物II和酚III为反应原料，在无溶剂真空条件下，100-160℃ 有效反应，在12h的时间内得到苯并呋喃酮类化合物I；其中扁桃酸及其衍生物II和酚III结构式如下：
Figure FDA0003646138450000012
2.根据权利要求1所述的一类苯并呋喃酮类化合物I的合成方法，其特征在于，所用原料扁桃酸及其衍生物II和酚III的比例为2:1；催化剂的用量为10mol％。
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