CN109678685A - 一种1-茚酮及其衍生物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1‑茚酮及其衍生物的制备方法，该方法包含：将具有如式(1)所示结构的苯丙酸及其衍生物、杂多酸、相转移催化剂在非质子非极性有机溶剂中一锅反应，反应温度为60～150℃，经脱水酰基化得到1‑茚酮及其衍生物。式(1)中，R1、R2和R3均各自独立地为H、烷基或烷氧基。本发明的制备方法能够通过一锅法方便地制备1‑茚酮及其衍生物，且避开了分子间反应，选择性高，产率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种茚酮的制备方法，具体涉及一种1-茚酮及其衍生物的制备方法。
背景技术
众多天然产物、合成药物、农药等分子中均存在茚环结构，在生物活性化合物的合成中，茚酮作为合成原料具有很强的工业应用前景，同时其在有机发光材料、光致变色及染料合成方面也有应用。
1-茚酮的主要合成方法是通过3-芳基丙酰氯或3-芳基丙酸经质子酸H2SO4、HF、三氟甲磺酸等催化分子内Friedel-Crafts酰基化反应实现，这些合成方法中，会不可避免地产生大量废酸。尽管有报道采用固体酸Nafion-H(polymeric perfluoroalkanesulfonicacid)代替质子酸和Lewis酸催化分子内的酰化反应制备1-茚酮，但只有5％的产率。
发明内容
本发明的目的是提供一种1-茚酮及其衍生物的制备方法，该方法解决了现有技术采用质子酸会产生大量废酸，采用固体酸产率低的问题，能够通过一锅反应，高效且操作方便地合成1-茚酮及其衍生物。
为了达到上述目的，本发明提供了一种1-茚酮及其衍生物的制备方法，该方法包含：
将具有如式(1)所示结构的苯丙酸及其衍生物、杂多酸、相转移催化剂在非质子非极性有机溶剂中一锅反应，反应温度为60～150℃，经脱水酰基化得到1-茚酮及其衍生物。
式(1)中，R1、R2和R3均各自独立地为H、烷基或烷氧基。
优选地，所述R1、R2和R3均各自独立地为H、Me或OMe。
优选地，所述的非质子非极性有机溶剂包含：60～90℃石油醚、环己烷、正庚烷和四氯化碳中任意一种或两种以上。
优选地，所述的杂多酸包含：磷钼酸、硅钨酸和磷钨酸中任意一种或两种以上。
优选地，在所述的脱水酰基化反应后，将所述的有机溶剂与杂多酸和相转移催化剂分离，对分离得到的有机溶剂进行浓缩，以析出所述的1-茚酮及其衍生物，分离得到的杂多酸和相转移催化剂回收再次利用。
优选地，所述的相转移催化剂为季铵盐类相转移催化剂。
优选地，所述的季铵盐类相转移催化剂包含：苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中任意一种或两种以上。
优选地，所述的苯丙酸及其衍生物与杂多酸和相转移催化剂的摩尔比为1：(0.05～0.2)：(0.01～0.05)。
所述的苯丙酸及其衍生物溶于所述的非质子非极性有机溶剂中，再加入杂多酸和相转移催化剂，在加热条件下搅拌回流。
本发明的1-茚酮及其衍生物的制备方法，解决了现有技术采用质子酸会产生大量废酸，采用固体酸产率低的问题，具有以下优点：
(1)本发明的制备方法能够通过苯丙酸及其衍生物、杂多酸、相转移催化剂在非质子非极性有机溶剂中一锅反应，操作方便，且高产率地得到1-茚酮及其衍生物，产率高于95％；
(2)本发明的制备方法不仅避开了分子间酰化的竞争反应，而且通过简单的抽滤操作将产物与催化剂分离，并可以便捷地循环利用催化剂，且杂多酸与相转移催化剂可以重复催化而不失活。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
一种1-茚酮及其衍生物的制备方法，该方法包含：
将具有如式(1)所示结构的苯丙酸及其衍生物、杂多酸、相转移催化剂在非质子非极性有机溶剂中反应，反应温度为60～150℃，经脱水酰基化反应，将反应溶剂与杂多酸和相转移催化剂分离，反应溶剂浓缩析出1-茚酮及其衍生物，分离的杂多酸和相转移催化剂回收利用，可以继续催化下一锅反应而不失活。
其中，R1、R2和R3均各自独立地为H、烷基或烷氧基。
进一步地，上述R1、R2和R3均各自独立地为H、Me或OMe。
上述非质子非极性有机溶剂包含：石油醚(60～90℃)、环己烷、正庚烷和四氯化碳中任意一种或两种以上。
杂多酸包含：磷钼酸、硅钨酸和磷钨酸中任意一种或两种以上。选用市售的磷钨酸、硅钨酸和磷钼酸催化反应即可，不用合成具有与特定结构的杂多酸。
相转移催化剂为季铵盐类相转移催化剂，包含：苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四丁基溴化铵(TBAB)、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中任意一种或两种以上。
苯丙酸及其衍生物与杂多酸和相转移催化剂的摩尔比为1：(0.05～0.2)：(0.01～0.05)。
上述反应溶剂与杂多酸和相转移催化剂分离，通过抽滤操作完成，而且经抽滤得到的杂多酸和相转移催化剂可直接再次利用，操作方便。
在研究过程中，发现采用芳烃做反应溶剂，催化苯丙酸分子内酰化反应制备1-茚酮，会存在分子内酰化和分子间酰化的竞争反应，产物选择性只有76％，分离纯化操作繁琐且产率低，制备效果不理想。
本发明的方法利用杂多酸作为固体酸，在合适的反应溶剂中，非均相条件下催化苯丙酸及其衍生物脱水酰化以制备1-茚酮，一方面避开了竞争反应，即分子间酰化的竞争反应，高效制备1-茚酮；另一方面可以通过简单的抽滤操作将产物与催化剂分离，并可以便捷地循环利用催化剂，在非质子性非极性溶剂中，通过添加相转移催化剂，杂多酸催化苯丙酸及其衍生物近乎定量地制备1-茚酮，且杂多酸与相转移催化剂可以重复催化而不失活。
实施例1
苯丙酸0.6g(4mmol)溶于15mL环己烷中，加入磷钨酸1.15g(0.4mmol)和四丁基溴化胺0.064g(0.2mmol)，非均相条件下90℃加热搅拌，回流2小时，抽滤，除去环己烷，残余物固化析出1-茚酮白色晶体，收率高于96％；m.p.41-43℃；1H-NMR(CDCl3,400MHz):δ7.31-7.35(m,2H),7.21-7.25(m,2H),2.99(t,J＝6.0Hz,2H)；2.71(t,J＝6.0Hz,2H)。
实施例2
4-甲基苯丙酸0.66g(4mmol)溶于15mL石油醚中，加入磷钨酸1.15g(0.4mmol)和苄基三乙基氯化铵0.045g(0.2mmol)，非均相条件下120℃加热搅拌回流2小时，抽滤，除去石油醚，残余物固化析出6-甲基茚酮白色晶体，收率高于95％；m.p.62-64℃；1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ7.56(s,1H),7.35-7.42(m,2H),3.10(t,J＝6.0Hz,2H)；2.69(t,J＝6.0Hz,2H),2.40(s,3H)。
实施例3
3-甲氧基苯丙酸0.72g(4mmol)溶于20mL四氯化碳中，加入磷钨酸1.15g(0.4mmol)和四丁基氯化铵0.056g(0.2mmol)，非均相条件下60℃加热搅拌回流2小时，抽滤，除去四氯化碳，残余物固化析出5-甲氧基茚酮白色晶体，收率高于96％，在反应过程中通过TLC监测，未监测到7-甲氧基茚酮生成；m.p.112-114℃；1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ7.68(d,J＝4.5Hz,1H),6.86-6.91(m,2H),3.88(s,3H),3.09(t,J＝6.0Hz,2H)；2.67(t,J＝6.0Hz,2H)。
实施例4(催化剂循环重复利用)
将实施例1中抽滤所得磷钨酸和四丁基溴化胺混合物不经任何处理直接加入反应瓶中，再加入苯丙酸0.6g(4mmol)溶于15mL环己烷中，非均相条件下150℃加热搅拌回流2小时，抽滤，除去环己烷，残余物固化析出1-茚酮白色晶体，收率高于96％；m.p.41-43℃；1H-NMR(CDCl3,400MHz):δ7.31-7.35(m,2H),7.21-7.25(m,2H),2.99(t,J＝6.0Hz,2H)；2.71(t,J＝6.0Hz,2H)。
如上操作循环利用催化3次，产物收率均达到96％以上，说明该催化剂未失活，可以循环利用。
综上所述，本发明的1-茚酮及其衍生物的制备方法能够通过一锅法方便地制备1-茚酮及其衍生物，且避开了分子间反应，选择性高，产率高。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，该方法包含：
将具有如式(1)所示结构的苯丙酸及其衍生物、杂多酸、相转移催化剂在非质子非极性有机溶剂中一锅反应，反应温度为60～150℃，经脱水酰基化得到1-茚酮及其衍生物；
式(1)中，R1、R2和R3均各自独立地为H、烷基或烷氧基。
2.根据权利要求1所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述R1、R2和R3均各自独立地为H、Me或OMe。
3.根据权利要求2所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的非质子非极性有机溶剂包含：60～90℃石油醚、环己烷、正庚烷和四氯化碳中任意一种或两种以上。
4.根据权利要求3所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的杂多酸包含：磷钼酸、硅钨酸和磷钨酸中任意一种或两种以上。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，在所述的脱水酰基化反应后，将所述的有机溶剂与杂多酸和相转移催化剂分离，对分离得到的有机溶剂进行浓缩，以析出所述的1-茚酮及其衍生物，分离得到的杂多酸和相转移催化剂回收再次利用。
6.根据权利要求5所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的相转移催化剂为季铵盐类相转移催化剂。
7.根据权利要求6所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的季铵盐类相转移催化剂包含：苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵和十四烷基三甲基氯化铵中任意一种或两种以上。
8.根据权利要求6或7所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的苯丙酸及其衍生物与杂多酸和相转移催化剂的摩尔比为1：(0.05～0.2)：(0.01～0.05)。
9.根据权利要求8所述的1-茚酮及其衍生物的制备方法，其特征在于，所述的苯丙酸及其衍生物溶于所述的非质子非极性有机溶剂中，再加入杂多酸和相转移催化剂，在加热条件下搅拌回流。
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