CN110483223A - 吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法 - Google Patents

吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,以芳基苯硼酸、碘苯类化合物和一氧化碳作为原料,碳酸钾或氢氧化钾为碱、吡啶钯或3‑氯吡啶钯为催化剂,高效、高产率制备二芳基化合物。本发明所用催化剂用量少和催化活性高、对空气稳定,操作简单,反应时间短,原子经济性高,为二芳基酮化合物物的制备开辟了低成本的且绿色高效的途径,具有广阔的应用前景。

Description

吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法
技术领域
本发明属于二芳基酮化合物合成技术领域,具体涉及一种吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法。
背景技术
二芳基酮是构成大量天然产物和生物活性小分子的结构基元。这种结构也是制备抗炎药中和农用化学品的关键组分。这种结构模板是核心支架,广泛存在于药品、先进的有机材料和光敏剂中。
二芳基酮它们通常是由取代芳香化合物的付克酰化制得的。传统的付克酰化的主要缺点是过量使用Lewis酸,限制了对位的区域选择性。其他的合成二芳基酮的方法包括过渡金属介导的三组分交叉偶联反应,芳基金属试剂、一氧化碳和芳基酸酐。这些羰基化反应由于一氧化碳未能插入而形成了二芳基的副产物,特别是与缺电子芳基卤化物的反应是有局限性的。
另一种合成二芳基酮的有效方法是钯催化的羰基化Suzuki-Miyaura偶联反应,即芳基卤化物与芳基硼酸的偶联反应,CO为碳源。CO是一种用途广泛、成本效益很高的化工原料,很容易由天然气体、煤、生物质等产生。并且芳基硼酸通常是无毒的和耐热的,在空气和水分是稳定的。
近年来,N杂环卡宾(NHC)作为过渡金属的有效配体在均相催化中得到了广泛关注。因为其与过渡金属的各种氧化态有效结合。与膦配体相比,N-杂环卡宾配体具有很高的离解能。因此,NHC和过渡金属之间的结合要强得多,在化学和热上都比其他配合物更难分解。在催化反应中,NHC配体具有较高的σ供给量,可防止非活性钯黑的形成。这是因为N杂环卡宾配体能够为各种催化应用提供高活性和稳定的金属配合物。另外,吡啶和3-氯吡啶为中心的钯具有强有力的、使用友好的、高反应活性的特性,并且钯配合物的吡啶部分在整个反应中能够提升催化前体的制备、稳定性及引发反应,对于合成一系列吡啶钯越来越重要。
发明内容
本发明的目的是克服现有二芳基酮类化合物制备方法存在的缺点,提供一种条件温和、操作简单、反应时间短,反应产物单一、底物适用性好、高效制备二芳基酮化合物的方法。
针对上述目的,本发明所采用的技术方案是:将式I所示的碘苯类化合物和式 II所示的芳基苯硼酸、吡啶钯或3-氯吡啶钯、无机碱加入有机溶剂中,并通入CO 气体,在CO压力为3~6atm下60~100℃反应6~8小时,分离纯化产物,得到式Ш所示的二芳基酮化合物。
式中,R1代表H、卤素、C1~C4烷氧基、三氟甲基、噻吩基中的任意一种,具体如 H、甲氧基、F、Cl、Br、三氟甲烷基、噻吩基等;R2代表H、卤素、C1~C4烷基中的任意一种,具体如H、甲基、Cl等。
上述吡啶钯的结构式如下所示:
上述3-氯吡啶钯的结构式如下所示:
上述吡啶钯或3-氯吡啶钯的制备方法为:将式A化合物与二氯化钯、碳酸钾按摩尔比1:1:2溶解于吡啶或间氯吡啶中,在40℃下反应5小时,反应结束后,用硅藻土辅助过滤,旋蒸溶剂后用乙腈和正己烷体积比为1:3的混合液重结晶,得到吡啶钯或3-氯吡啶钯,合成方程式如下:
上述方法中,优选在CO压力为5atm下80~100℃反应8小时。
上述方法中,所述碘苯类化合物与芳基苯硼酸的摩尔比为1:1~1.5;所述吡啶钯的加入量为碘苯类化合物摩尔量的0.1%~0.2%;所述的无机碱为碳酸钾或氢氧化钾,无机碱的加入量为碘苯类化合物摩尔量的1.5~2.0倍;所述有机溶剂为1,4- 二氧六环或甲苯。
本发明以芳基苯硼酸、碘苯类化合物和一氧化碳作为原料,碳酸钾或氢氧化钾为碱、吡啶钯或3-氯吡啶钯为催化剂,可高效、高产率制备二芳基酮化合物。本发明所用催化剂用量少、对空气稳定,时间短,操作简单,原子经济性高,为二芳基酮化合物的制备开辟了新的低成本且绿色高效的途径,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明,但本发明所要保护的范围不仅限于这些实施例。
实施例1
制备结构式如下的二苯甲酮
向20mL反应瓶中加入0.2040g(1mmol)碘苯、0.1829g(1.5mmol)苯硼酸、 0.0005g(0.001mmol)吡啶钯(R=H)、0.2764g(2mmol)碳酸钾、3mL1,4-二氧六环,并通入CO气体,在CO压力为5atm下80℃搅拌反应8小时,停止反应,自然降至室温,旋转蒸发除去1,4-二氧六环,用硅胶柱分离(洗脱剂是二氯甲烷与石油醚的体积比为1:1的混合液),得到二苯甲酮,其产率为95%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.71(dd,J=8.2,1.2Hz,4H),7.49(t,J=7.4Hz, 2H),7.39(t,J=7.7Hz,4H);13C NMR(600MHz,CDCl3)δ195.68(s),136.57(s), 131.37(s),129.01(s),127.24(s).
实施例2
制备结构式如下的4-甲氧基二苯甲酮
本实施例中,用等摩尔对甲氧基碘苯替换实施例1中的碘苯,其他步骤与实施例1相同,得到4-甲氧基二苯甲酮,其产率为97%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.74(d,J=8.8Hz,2H),7.69-7.63(m,2H),7.47 (t,J=7.4Hz,1H),7.38(t,J=7.7Hz,2H),6.87(d,J=8.8Hz,2H),3.79(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ195.57(s),163.25(s),138.31(s),132.57(s),131.90(s), 130.17(s),129.73(s),128.20(s),113.58(s),55.50(s).
实施例3
制备结构式如下的(4-甲氧基苯基)(对甲苯基)甲酮
向20mL反应瓶中加入0.2340g(1mmol)对甲氧基碘苯、0.2039(1.5mmol) 对甲基苯硼酸、0.0005g(0.001mmol)吡啶钯(R=H)、0.2764g(2mmol)碳酸钾、 mL 1,4-二氧六环,并通入CO气体,在CO压力为5atm下100℃搅拌反应小8小时,停止反应,自然降至室温,旋转蒸发除去1,4-二氧六环,用硅胶柱分离(洗脱剂是二氯甲烷与石油醚的体积比为1:1的混合液),得到(4-甲氧基苯基)(对甲苯基)甲酮,其产率为96%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.72(d,J=8.8Hz,2H),7.58(d,J=8.1Hz,2H), 7.18(d,J=7.6Hz,2H),6.86(d,J=8.8Hz,2H),3.78(s,3H),2.34(s,3H);13C NMR(151 MHz,CDCl3)δ195.34(s),163.06(s),142.61(s),135.54(s),132.43(s),130.50(s), 130.00(s),128.89(s),113.50(s),55.48(s),21.61(s).
实施例4
制备结构式如下的(4-甲氧基苯基)(对氯苯基)甲酮
本实施例中,用等摩尔对氯苯硼酸替换实施例3中的对甲基苯硼酸,其他步骤与实施例3相同,得到(4-甲氧基苯基)(对氯苯基)甲酮,其产率为93%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.69(d,J=8.8Hz,2H),7.60(d,J=8.4Hz,2H), 7.34(d,J=8.4Hz,2H),6.86(d,J=8.8Hz,2H),3.78(s,3H);13C NMR(151MHz, CDCl3)δ194.20(s),163.41(s),138.27(s),136.57(s),132.44(s),131.15(s),129.81(s), 128.52(s),113.70(s),55.52(s).
实施例5
制备结构式如下的(4-甲氧基苯基)(萘-1-基)甲酮
本实施例中,用等摩尔1-萘硼酸替换实施例3中的对甲基苯硼酸,洗脱剂是二氯甲烷与石油醚的体积比为1:10的混合液,其他步骤与实施例3相同,得到(4-甲氧基苯基)(萘-1-基)甲酮,其产率为98%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.91(dd,J=13.4,8.2Hz,2H),7.83(d,J=8.1Hz, 1H),7.80-7.74(m,2H),7.48-7.35(m,4H),6.92-6.78(m,2H),3.79(s,3H);13C NMR (151MHz,CDCl3)δ196.73(s),163.83(s),137.08(s),133.69(s),132.80(s),131.12(s), 130.91(s),130.65(s),128.36(s),127.02(s),126.82(s),126.37(s),125.75(s),124.45(s), 113.72(s),55.54(s).
实施例6
制备结构式如下的4-氟二苯甲酮
本实施例中,用等摩尔对氟碘苯替换实施例1中的碘苯,在CO压力为5atm下100 ℃搅拌反应8小时,其他步骤与实施例1相同,得到4-氟二苯甲酮,其产率为96%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.76(dd,J=8.8,5.5Hz,2H),7.71-7.66(m,2H), 7.51(dd,J=10.6,4.3Hz,1H),7.40(t,J=7.7Hz,2H),7.07(t,J=8.6Hz,2H);13C NMR (151MHz,CDCl3)δ195.25(s),166.25(s),137.53(s),133.82(s),132.68(d,J=9.2Hz), 132.48(s),129.88(s),128.37(s),115.39(s).
实施例7
制备结构式如下的4-氯二苯甲酮
本实施例中,用等摩尔对氯碘苯替换实施例1中的碘苯,在CO压力为5atm 下100℃搅拌反应8小时,其他步骤与实施例1相同,得到4-氯二苯甲酮,其产率为96%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.79-7.73(m,4H),7.59(dd,J=10.6,4.3Hz,1H), 7.51-7.44(m,4H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ195.46(s),138.90(s),137.27(s), 135.90(s),132.65(s),131.47(s),129.94(s),128.65(s),128.42(s).
实施例8
制备结构式如下的苯基(4-(三氟甲基)苯基)甲酮
本实施例中,用等摩尔对三氟甲基碘苯替换实施例1中的碘苯,在CO压力为 5atm下100℃搅拌反应8小时,其他步骤与实施例1相同,得到苯基(4-(三氟甲基) 苯基)甲酮,其产率为96%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.89(d,J=8.1Hz,2H),7.80(dd,J=8.2,1.2Hz, 2H),7.75(d,J=8.2Hz,2H),7.65-7.60(m,1H),7.50(t,J=7.8Hz,2H);13C NMR(151 MHz,CDCl3)δ195.49(s),140.76(s),136.76(s),133.62(s),133.08(s),130.12(d,J=5.5 Hz),128.53(s),125.35(q,J=3.7Hz),124.60(s),122.79(s).
实施例9
制备结构式如下的苯基-2-噻吩基甲酮
本实施例中,用等摩尔2-碘代噻吩替换实施例1中的碘苯,用等摩尔3-氯吡啶钯替换实施例1中的吡啶钯,其他步骤与实施例1相同,得到苯基-2-噻吩基甲酮,其产率为95%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.87(d,J=7.3Hz,2H),7.72(d,J=4.8Hz,1H), 7.65(d,J=3.7Hz,1H),7.59(t,J=7.4Hz,1H),7.50(t,J=7.7Hz,2H),7.18-7.13(m, 1H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ188.24(s),143.67(s),138.18(s),134.85(s),134.21 (s),132.28(s),129.19(s),128.43(s),127.97(s).
实施例10
制备结构式如下的4-溴二苯甲酮
本实施例中,用等摩尔对溴碘苯替换实施例1中的碘苯,用等摩尔3-氯吡啶钯替换实施例1中的吡啶钯,其他步骤与实施例1相同,得到4-溴二苯甲酮,其产率为85%。
所得产物用Bruker Avance型超导傅立叶数字化核磁共振谱仪进行表征,表征数据为:1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.77(dd,J=8.1,1.1Hz,2H),7.69-7.66(m,2H), 7.64-7.61(m,2H),7.59(d,J=7.5Hz,1H),7.49(t,J=7.8Hz,2H);13C NMR(151MHz, CDCl3)δ195.62(s),137.20(s),136.34(s),132.68(s),131.60(d,J=8.7 Hz),129.95(s), 128.43(s),127.52(s)。

Claims (7)

1.一种吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:将式I所示的碘苯类化合物和式II所示的芳基苯硼酸、吡啶钯或3-氯吡啶钯、无机碱加入有机溶剂中,并通入CO气体,在CO压力为3~6atm下60~100℃反应6~8小时,分离纯化产物,得到式Ш所示的二芳基酮化合物;
式中,R1代表H、卤素、C1~C4烷氧基、三氟甲基、噻吩基中的任意一种;R2代表H、卤素、C1~C4烷基中的任意一种;
上述吡啶钯的结构式如下所示:
上述3-氯吡啶钯的结构式如下所示:
上述的无机碱为碳酸钾或氢氧化钾。
2.根据权利要求1所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:所述R1代表H、甲氧基、F、Cl、Br、三氟甲烷基、噻吩基中任意一种;R2代表H、甲基、Cl中任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:在CO压力为5atm下80~100℃反应8小时。
4.根据权利要求1或2所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:所述碘苯类化合物与芳基苯硼酸的摩尔比为1:1~1.5。
5.根据权利要求1或2所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:所述吡啶钯的加入量为碘苯类化合物摩尔量的0.1%~0.2%。
6.根据权利要求1或2所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:所述无机碱的加入量为碘苯类化合物摩尔量的1.5~2.0倍。
7.根据权利要求1或2所述的吡啶钯高效催化制备二芳基酮化合物的方法,其特征在于:所述有机溶剂为1,4-二氧六环或甲苯。
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