CN110791775A - 一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电化学微通道反应装置连续制备2‑芳基‑苯并噻吩/呋喃类化合物的方法，将乙炔基苯甲硫醚/苯乙炔基苯甲醚与含碘电解质溶解在水和乙腈中制成均相溶液，然后将制得的均相溶液利用注射泵单股进样通入电化学微通道反应装置的进料口，在直流电源作用下，反应得到产物2‑芳基‑苯并噻吩/呋喃类化合物；电化学微通道反应装置包括阳极电极、阴极电极、电解池支架、反应槽、直流电源以及温度控制模块；反应槽位于阳极电极和阴极电极之间，并在阳极电极和阴极电极之间形成一封闭的蛇形流动路径；阳极电极和阴极电极安装在电解池支架上；阳极电极和阴极电极的一端相互连接，并与直流电源连接；温度控制模块镶嵌在电解池支架内，用于控制反应槽内液体的温度。
Description
技术领域
本发明属于化工合成领域，具体涉及一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的方法。
背景技术
2-苯基-苯并噻吩及其衍生物是自然界中广泛存在的一种含硫的杂环化合物，是重要的有机合成中间体，被广泛用于医药、农药和半导体等功能性材料的合成，其合成受到人们的普遍关注。目前，制备2-芳基-苯并噻吩类化合物的主要路线有3条:(1)苯并噻吩的2位芳基化反应；(2)2-硼酸基苯并噻吩与芳基供体的偶合反应；(3)由取代苯衍生物的分子内环化反应制得。
2-芳基-苯并呋喃类化合物及其衍生物广泛存在于天然和非天然产物中，是一类具有很强生物活性的化合物，如抗真菌活性、抗病毒活性、抗肿瘤活性、抗氧化性以及抗血小板凝聚、抗疟疾、腺苷A1受体拮抗剂等。目前，制备的主要合成路线是传统合成方法和过渡金属催化法。
但是，在这些方法中，都使用了一些对环境不太友好的试剂。因此，开发一类实用有效且对环境友好的方法来合成这类化合物是非常有价值的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的方法，以解决现有技术存在的环境污染问题和对反应器的设计要求高、选择性不好、能耗大等问题。
为了达到上述发明问题，本发明采取的技术方案如下：
一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩类化合物的方法，将乙炔基苯甲硫醚与含碘电解质溶解在水和乙腈中制成均相溶液，然后将制得的均相溶液利用注射泵单股进样通入电化学微通道反应装置的进料口，在直流电源作用下，反应得到产物2-芳基-苯并噻吩类化合物；
其中，所述电化学微通道反应装置包括阳极电极、阴极电极、电解池支架、反应槽、直流电源以及温度控制模块；所述反应槽位于阳极电极和阴极电极之间，并在阳极电极和阴极电极之间形成一封闭的蛇形流动路径；所述阳极电极和阴极电极安装在电解池支架上；阳极电极和阴极电极的一端相互连接，并与直流电源连接；所述温度控制模块镶嵌在电解池支架内，用于控制反应槽内液体的温度。
一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并呋喃类化合物的方法，其特征在于，将苯乙炔基苯甲醚与含碘电解质溶解在水和乙腈中制成均相溶液，然后将制得的均相溶液利用注射泵单股进样通入电化学微通道反应装置的进料口，在直流电源作用下，反应得到产物2-芳基-苯并呋喃类化合物；
其中，所述电化学微通道反应装置包括阳极电极、阴极电极、电解池支架、反应槽、直流电源以及温度控制模块；所述反应槽位于阳极电极和阴极电极之间，并在阳极电极和阴极电极之间形成一封闭的蛇形流动路径；所述阳极电极和阴极电极安装在电解池支架上；阳极电极和阴极电极的一端相互连接，并与直流电源连接；所述温度控制模块镶嵌在电解池支架内，用于控制反应槽内液体的温度。
具体地，所述乙炔基苯甲硫醚为2-苯乙炔基苯甲硫醚、2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-氟苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-氯苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-乙基苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(3-噻吩)乙炔基苯甲硫醚、2-(环丙基乙炔基)苯甲硫醚中的任意一种；
所述苯乙炔基苯甲醚为2-苯乙炔基苯甲醚或2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲醚；
所述含碘电解质为KI、NaI、Bu4NI或者Et4NI。
具体地，所述乙炔基苯甲硫醚或者苯乙炔基苯甲醚分别与含碘电解质的摩尔比为1:1～1:3，优选摩尔比为1:1。乙炔基苯甲硫醚或者苯乙炔基苯甲醚在均相溶液中的浓度为0.02～0.05mmol/ml。
具体地，所述乙腈与水的体积比为3～6:1，优选体积比为5:1。
具体地，所述均相溶液单股进样的流速为0.01～0.05ml/min，优选流速为0.02ml/min。
具体地，所述阳极电极为碳片或铂片；所述阴极电极为镀铂钛合金。
具体地，所述反应槽为聚四氟乙烯材质，体积为0.05～1.0ml，优选体积为0.5ml。
具体地，所述含碘电解质为KI、NaI、Bu4NI或者Et4NI，优选为KI。
具体地，所述阳极电极和阴极电极的通过螺杆固定，螺杆为聚四氟乙烯材质。
具体地，所述直流电源的规格为5A，30V；作用在微通道中反应流的电流控制在15～50mA，制备2-芳基-苯并噻吩类化合物的优选电流为20mA，制备2-芳基-苯并呋喃类化合物的优选电流为45mA。
随着连续微处理技术的出现，流动化学已经得到了强有力的推动，连续微处理技术有可能超越批处理的极限。与传统的间歇式反应器相比，连续流动系统通过增加接触面积提供短的扩散路径，提高了质量和传热速率，产生了更高的产率和更均匀的颗粒分布。
有益效果：
与现有技术相比，(1)本发明利用绿色电氧化，以连续流动技术高效、高选择性合成2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物；相比于普通反应，该反应绿色环保且高效；(2)本发明通过使用电化学微反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物，相比于普通反应反应时间缩短，反应收率提高，产品稳定且有利于放大生产，操作简单，反应温度低，安全性高，能够连续不间断生产，可以有效克服传统反应釜的缺点，具有良好的工业应用前景。(3)本发明的2-芳基-苯并噻吩类化合物收率高达96.2％，2-芳基-苯并呋喃类化合物收率高达94.7％。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为本发明电化学微通道反应装置和制备流程示意图。
图2为本发明电化学微通道反应装置中反应槽实物照片。
图3为实施例1制备的2-苯基-苯并噻吩的核磁共振氢谱图。
图4为实施例1制备的2-苯基-苯并噻吩的核磁共振碳谱图。
图5为实施例17制备的2-苯基-苯并呋喃的核磁共振氢谱图。
图6为实施例17制备的2-苯基-苯并呋喃的核磁共振碳谱图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J＝7.7Hz,1H),7.75(d,J＝7.1Hz,1H),7.73–7.67(m,2H),7.52(s,1H),7.40(t,J＝7.5Hz,2H),7.32(m,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ144.30,140.75,139.56,134.35,129.00,128.31,126.55,124.56,124.37,123.62,122.32,119.51.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C14H10S[M+H]+:211.0576,found:211.0572.
实施例2
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.03g的NaI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例3
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.074g的Bu4NI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例4
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0515g的Et4NI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例5
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0664g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例6
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0996g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例7
组装电化学流通池装置：选取铂片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.05ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例8
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和3ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.05ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例9
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和4ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.05ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例10
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和6ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.05ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例11
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.01ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例12
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.04ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例13
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.05ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例14
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为15mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例15
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为25mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-3-碘-苯并噻吩。
实施例16
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0416g的2-苯乙炔基苯甲醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为40mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并呋喃。
实施例17
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0416g的2-苯乙炔基苯甲醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为45mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并呋喃。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.87(dd,J＝8.4,1.2Hz,2H),7.58(d,J＝7.4Hz,1H),7.52(d,J＝8.2Hz,1H),7.44(t,J＝7.6Hz,2H),7.35(d,J＝8.0Hz,1H),7.29(d,J＝7.1Hz,1H),7.21(d,J＝7.9Hz,1H),7.02(d,J＝0.8Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ155.95,154.92,130.52,129.25,128.81,128.57,124.96,124.28,122.95,120.92,111.20,101.32.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C14H11O[M+H]+:195.0804,found:195.0808.
实施例18
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0416g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为50mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并呋喃。
实施例19
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.05ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例20
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.1ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例21
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.8ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例22
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为1.0ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.045g的2-苯乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-苯基-苯并噻吩。
实施例23
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.048g的2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-间甲基苯基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J＝8.2Hz,1H),7.75(d,J＝7.1Hz,1H),7.51(d,J＝7.5Hz,3H),7.37–7.26(m,3H),7.15(d,J＝7.8Hz,1H),2.41(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ144.47,140.75,139.51,138.65,134.25,129.12,128.88,127.24,124.50,124.27,123.69,123.54,122.29,119.37,21.49.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd forC15H12S[M+H]+:225.0732,found:225.0737.
实施例24
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0484g的2-(4-氟苯乙炔基)苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-对氟苯基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J＝7.8Hz,1H),7.75(d,J＝7.2Hz,1H),7.66(dd,J＝8.8,5.2Hz,2H),7.45(s,1H),7.37–7.27(m,2H),7.10(t,J＝8.7Hz,2H).19FNMR(376MHz,CDCl3)δ-113.33(s,1F).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ162.74(d,J＝248.4Hz),143.03,140.64,139.41,130.54(d,J＝3.2Hz),128.15(d,J＝8.1Hz),124.58,124.35,123.52,122.22,119.41,115.92(d,J＝21.9Hz).HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C14H9FS[M+H]+:229.0482,found:229.0487.
实施例25
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0516g的2-(4-氯苯乙炔基)苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-对氯苯基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82(d,J＝8.0Hz,1H),7.78–7.74(m,1H),7.63(d,J＝8.6Hz,2H),7.51(s,1H),7.42–7.36(m,2H),7.36–7.28(m,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ142.85,140.60,139.52,134.11,132.86,129.14,127.67,124.69,124.60,123.68,122.30,119.90.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C14H9ClS[M+H]+:245.0186,found:245.0187.
实施例26
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0444g的2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为45mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-间甲基苯基-苯并呋喃。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.64–7.57(m,2H),7.50(d,J＝7.4Hz,1H),7.44(d,J＝8.0Hz,1H),7.29–7.19(m,2H),7.19–7.12(m,1H),7.09(d,J＝7.5Hz,1H),2.35(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.14,154.88,138.47,130.42,129.41,129.29,128.72,125.56,124.19,122.91,122.17,120.87,111.16,101.21,21.52.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcdfor C15H12O[M+H]+:209.0961,found:209.0967.
实施例27
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0508g的2-(4-乙基苯乙炔基)苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-对乙基苯基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J＝7.8Hz,1H),7.74(d,J＝7.4Hz,1H),7.63(d,J＝8.1Hz,2H),7.49(s,1H),7.37–7.25(m,3H),2.68(q,J＝7.6Hz,2H),1.26(t,J＝7.6Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ144.67,144.46,140.82,139.40,131.78,128.48,126.51,124.47,124.14,123.44,122.26,118.90,28.66,15.51.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcdfor C16H14S[M+H]+:239.0889,found:239.0891.
实施例28
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.046g的2-(3-噻吩)乙炔基苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-(3-噻吩)-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J＝8.2Hz,1H),7.72(d,J＝7.3Hz,1H),7.49(dd,J＝2.9,1.4Hz,1H),7.42–7.38(m,2H),7.36(dd,J＝5.0,2.9Hz,1H),7.34–7.25(m,2H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ140.53,139.06,138.97,135.74,126.60,126.14,124.57,124.30,123.47,122.24,121.32,119.43.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C12H8S2[M+H]+:217.0140,found:217.0137.
实施例29
组装电化学流通池装置：选取碳片作为阳极电极，将其放置于下层钛合金电解池支架上，再将体积为0.5ml的聚四氟乙烯反应槽置于碳片上层，然后将阴极镀铂钛合金板置于反应槽上层，最后用聚四氟乙烯螺杆固定并连接可调直流电源。称取0.0376g的2-(环丙基乙炔基)苯甲硫醚与0.0332g的KI溶解在1ml水和5ml乙腈中制成均相溶液A。将制得的均相溶液A利用注射泵以流速为0.02ml/min的单股进样通入反应模块里。打开电源，调节电流为20mA，待其稳定后，从反应模块出口处收集产物2-环丙基-苯并噻吩。
核磁数据：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.74–7.68(m,1H),7.61(d,J＝7.7Hz,1H),7.31–7.16(m,2H),6.96(s,1H),2.20–2.07(m,1H),1.09–0.99(m,2H),0.86–0.76(m,2H).13CNMR(100MHz,CDCl3)δ149.42,140.26,138.48,124.16,123.35,122.52,122.10,118.81,11.95,10.00.HRMS(ESI-TOF)m/z Calcd for C11H10S[M+H]+:175.0576,found:175.0579.
实施例1～29为利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的方法，主要参数及得到产率见表1。原料中的A为2-苯乙炔基苯甲硫醚，B为2-苯乙炔基苯甲醚，C为2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲硫醚，D为2-(4-氟苯乙炔基)苯甲硫醚，E为2-(4-氯苯乙炔基)苯甲硫醚，F为2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲醚，G为2-(4-乙基苯乙炔基)苯甲硫醚，H为2-(3-噻吩)乙炔基苯甲硫醚，I为2-(环丙基乙炔基)苯甲硫醚；含碘电解质中的a为KI、b为NaI、c为Bu4NI、d为Et4NI；V为反应槽体积；t为停留时间。
表1 2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的收率
本发明提供了一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩/呋喃类化合物的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并噻吩类化合物的方法，其特征在于，将乙炔基苯甲硫醚与含碘电解质溶解在水和乙腈中制成均相溶液，然后将制得的均相溶液利用注射泵单股进样通入电化学微通道反应装置的进料口，在直流电源作用下，反应得到产物2-芳基-苯并噻吩类化合物；
其中，所述电化学微通道反应装置包括阳极电极、阴极电极、电解池支架、反应槽、直流电源以及温度控制模块；所述反应槽位于阳极电极和阴极电极之间，并在阳极电极和阴极电极之间形成一封闭的蛇形流动路径；所述阳极电极和阴极电极安装在电解池支架上；阳极电极和阴极电极的一端相互连接，并与直流电源连接；所述温度控制模块镶嵌在电解池支架内，用于控制反应槽内液体的温度。
2.一种利用电化学微通道反应装置连续制备2-芳基-苯并呋喃类化合物的方法，其特征在于，将苯乙炔基苯甲醚与含碘电解质溶解在水和乙腈中制成均相溶液，然后将制得的均相溶液利用注射泵单股进样通入电化学微通道反应装置的进料口，在直流电源作用下，反应得到产物2-芳基-苯并呋喃类化合物；
其中，所述电化学微通道反应装置包括阳极电极、阴极电极、电解池支架、反应槽、直流电源以及温度控制模块；所述反应槽位于阳极电极和阴极电极之间，并在阳极电极和阴极电极之间形成一封闭的蛇形流动路径；所述阳极电极和阴极电极安装在电解池支架上；阳极电极和阴极电极的一端相互连接，并与直流电源连接；所述温度控制模块镶嵌在电解池支架内，用于控制反应槽内液体的温度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述乙炔基苯甲硫醚为2-苯乙炔基苯甲硫醚、2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-氟苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-氯苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(4-乙基苯乙炔基)苯甲硫醚、2-(3-噻吩)乙炔基苯甲硫醚、2-(环丙基乙炔基)苯甲硫醚中的任意一种；
所述苯乙炔基苯甲醚为2-苯乙炔基苯甲醚或2-(3-甲基苯乙炔基)苯甲醚；
所述含碘电解质为KI、NaI、Bu4NI或者Et4NI。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述乙炔基苯甲硫醚或者苯乙炔基苯甲醚分别与含碘电解质的摩尔比为1:1～1:3；乙炔基苯甲硫醚或者苯乙炔基苯甲醚在均相溶液中的浓度为0.02～0.05mmol/ml。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述乙腈与水的体积比为3～6:1。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述均相溶液单股进样的流速为0.01～0.05ml/min。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阳极电极为碳片或铂片；所述阴极电极为镀铂钛合金。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应槽为聚四氟乙烯材质，体积为0.05～1.0ml。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阳极电极和阴极电极的通过螺杆固定，螺杆为聚四氟乙烯材质。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述直流电源的规格为5A，30V；作用在微通道中反应流的电流控制在15～50mA。
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