CN111205261B

CN111205261B - 一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法

Info

Publication number: CN111205261B
Application number: CN202010056004.7A
Authority: CN
Inventors: 任鹏; 何志杰
Original assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Current assignee: Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2040-01-16
Also published as: CN111205261A

Abstract

本发明属于有机合成领域，公开了一种合成萘并吡喃‑2‑酮类化合物的方法，包括以下步骤：在苯醌、醋酸钯、3‑(4‑甲氧基苯基)硫代丙烷‑1‑磺酸钠和溶剂存在条件下，酚类化合物与丙烯酸丁酯反应得到萘并吡喃‑2‑酮类化合物，所述酚类化合物选自以下结构之一：

其中，R¹选自氢、卤素、烷氧基、酯基、

R³选自氢、烷基、烷氧基、三氟甲基、酰基、萘基；R²选自氢或卤素。本发明的反应条件简单温和，仅需要一种催化剂，而且催化剂用量少，只需要10mol％，且反应从烯烃羧酸酯出发，因此本反应具有更高的经济性；反应具有很好的普适性，适用具有不同取代基的底物，而且产率较高。

Description

一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体是一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法。

背景技术

自从Heck等人首次发现Mizoroki-Heck反应以来，该反应已广泛应用于不对称化学、医药、聚合物和除草剂生产领域的许多重要中间体的合成，特别是氧化Heck反应，已经成为提高这些化合物转化效率的重要方法。由于氧化Heck反应的底物范围仍然非常有限，而且大多数反应都是在厌氧条件下进行的，因此在发展新的合成方法以及探索更温和的反应条件方面仍然有巨大的提升空间。

萘并吡喃-2-酮类化合物是一类具有一定的生物活性、荧光特性以及潜在的药用价值的化合物，目前利用碳-碳偶联反应合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法需要使用多种催化剂，而且催化剂用量大，因此必要开发更有效的合成方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法，包括以下步骤：在苯醌、醋酸钯、3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠和溶剂存在条件下，酚类化合物与丙烯酸丁酯反应得到萘并吡喃-2-酮类化合物，

所述酚类化合物选自以下结构之一：

其中，R¹选自氢、卤素、烷氧基、酯基、

R³选自氢、烷基、烷氧基、三氟甲基、酰基、萘基；

R²选自氢或卤素。

对应的萘并吡喃-2-酮类化合物的结构为：

其中，R¹选自氢、卤素、烷氧基、酯基、

R³选自氢、烷基、烷氧基、三氟甲基、酰基、萘基；

R²选自氢或卤素。

进一步地，所述R²选自氢或溴。

进一步地，所述R¹选自氢、溴、甲氧基、CH₃COO-、

进一步地，所述R³选自氢、叔丁基、甲基、甲氧基、三氟甲基、乙酰基、萘基。

进一步地，所述酚类化合物选自以下结构之一：

进一步地，所述丙烯酸丁酯为丙烯酸正丁酯或丙烯酸叔丁酯。

进一步地，所述反应的温度为50～80℃。

进一步地，所述溶剂为乙酸。

进一步地，所述苯醌的用量为酚类化合物的摩尔数的1～2倍。

进一步地，所述酚类化合物与丙烯酸丁酯的摩尔比为1：1～3。

进一步地，所述醋酸钯的用量为酚类化合物的摩尔数的5～15％。

进一步地，所述3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠的用量为酚类化合物的摩尔数的5～15％。

进一步地，所述反应的时间为3～24h。

3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠的结构为

本文所用的“烷基”指饱和脂肪族烃基团，其为包含1至20个碳原子的直链或支链基团，优选含有1至12个碳原子的烷基，更优选含有1至6个碳原子的烷基。烷基基团的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、异戊基、新戊基、己基、2-己基、3-己基、3-甲基戊基。

本文所用的“烷氧基”指-O-(烷基)，其中烷基的定义如本文所述，烷氧基的实例包括：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、2-戊氧基、异戊氧基、新戊氧基、己氧基、2-己氧基、3-己氧基、3-甲基戊氧基。烷氧基基团通常具有通过氧桥连接的1至7个碳原子。

本文所用的术语“卤素”指氟、氯、溴和碘。

本文所用的“酯基”指-C(O)O(烷基)，其中烷基如本文所定义，酯基基团的实例包括CO₂Me、CO₂Et。

本发明以萘酚类化合物为原料，在醋酸钯作为催化剂，3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠作为配体，苯醌作为氧化剂，乙酸作为溶剂的条件下，通过钯催化的碳-碳偶联反应来构建C-C键，从而合成萘并吡喃-2-酮类化合物，整个反应过程大致可以分为两个阶段，第一步是由丙烯酸丁酯水解而来的丙烯酸和萘酚发生氧化Heck反应从而在其一号位上连接丙烯酸基，第二步就是1号位的丙烯酸基和2号位的羟基发生内酯化反应从而生成萘并吡喃-2-酮。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的反应条件简单温和，仅需要一种催化剂，而且催化剂用量少，只需要10mol％，因此本反应具有更高的经济性。

2、本发明的反应具有很好的普适性，适用具有不同取代基的底物，而且产率较高。

3、本发明的反应不需要气体保护，操作方便。

4、本发明的反应从烯烃羧酸酯出发，原料价格低廉。

具体实施方式

实施例1

模板反应

在5ml反应小瓶中，加入模板底物2-萘酚，配体3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠2a，催化剂醋酸钯，氧化剂苯醌，底物丙烯酸正丁酯，以HOAc为溶剂，在加热模块上反应数小时，将反应体系分离得到一种新化合物，经过GC-MS,¹HNMR,¹³CNMR等一系列检测，鉴定结构为：

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.46(d,J＝9.8Hz,1H),8.20(d,J＝8.4Hz,1H),7.96(d,J＝9.0Hz,1H),7.90(d,J＝8.1Hz,1H),7.72–7.64(m,1H),7.61–7.52(m,1H),7.43(d,J＝9.0Hz,1H),6.56(d,J＝9.8Hz,1H)。

实施例2

反应温度的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，5mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，2ml溶剂HOAc，0.2mmol丙烯酸叔丁酯t-BA，然后将反应小瓶放入反应模块中，在不同温度下反应3h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各不同温度条件下的实验组的反应产率，可得出最优反应温度为60℃的结论。

表1

实施例3

氧化剂当量的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，不同当量的苯醌，5mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，2ml溶剂HOAc，0.2mmol丙烯酸叔丁酯t-BA，然后将反应小瓶放入反应模块中，在60℃下反应3h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各组的反应产率，可得出最优氧化剂当量为1的结论。

表2

实施例4

底物比例的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，10mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，2ml溶剂HOAc，不同量的丙烯酸叔丁酯t-BA，然后将反应小瓶放入反应模块中，在70℃下反应16h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各组的反应产率，2-萘酚与t-BA的最佳摩尔比为0.15：0.2。

表3

实施例5

溶剂用量的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，5mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，不同用量的溶剂HOAc，0.2mmol丙烯酸叔丁酯t-BA,然后将反应小瓶放入反应模块中，在70℃下反应6h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各组的反应产率，可得出最优溶剂量为2ml的结论。

表4

实施例6

催化剂和配体用量的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，不同摩尔百分比的配体2a和催化剂醋酸钯，2ml溶剂HOAc，0.2mmol丙烯酸叔丁酯t-BA,然后将反应小瓶放入反应模块中，在60℃下反应6h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各组的反应产率，发现当催化剂和配体的用量是10mol％和15mol％时，反应产率同为最高。

表5

实施例7

反应时间的筛选

在5ml反应小瓶中依次加入0.15mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，10mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，2ml溶剂HOAc，0.2mmol丙烯酸叔丁酯t-BA，然后将反应小瓶放入反应模块中，在60℃下反应一定时间。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入40ml正十二烷作为内标物，然后进行气相检测，测得各组的反应产率，可得出最优反应时长为24h的结论。

表6

实施例8

底物的筛选

在20ml反应小瓶中依次加入0.75mmol 2-萘酚，1当量的苯醌，10mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，6ml溶剂HOAc，1mmol丙烯酸叔丁酯t-BA或丙烯酸正丁酯n-BA，然后将反应小瓶放入反应模块中，在60℃下反应24h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入硅胶进行柱层析分离，计算各组的反应产率，发现使用丙烯酸正丁酯作为底物产率更高。

表7

经过实施例2～8的筛选，可以得到最优的反应条件(通用方法)：

以0.75mmol酚类化合物和1mmol丙烯酸正丁酯n-BA为原料，1当量的氧化剂苯醌，10mol％的配体2a和催化剂醋酸钯，6ml溶剂HOAc，然后将反应小瓶放入反应模块中，在60℃下反应24h。待反应结束后，先用20ml水稀释反应液，再用20ml二氯甲烷萃取3次，加入硅胶进行柱层析分离，计算产率。

实施例9

原料合成

通过查阅相关文献，利用Suzuki-Miyaura偶联反应合成了一系列的反应原料，合成方法及合成原料如下：

取100ml单口圆底烧瓶，加入搅拌子，依次加入一定量的6-溴-2-萘酚，四(三苯基膦)钯，碳酸钠，然后加入甲苯和水的混合溶液，最后向圆底烧瓶中加入溶解有芳基硼酸的乙醇溶液，混合溶液在85℃下回流6h，反应结束后，旋走部分溶剂，残余物用乙酸乙酯和水萃取，用盐酸溶液调节混合溶液的pH到2，混合溶液中水层至少被乙酸乙酯萃取3次，萃取所得有机相依次被水，盐水洗涤，后用无水硫酸钠干燥，加入硅胶旋干，用快速制备色谱仪纯化得到产物。

通过该方法合成了以下原料，其他原料通过商业化渠道购买而得。

实施例10

按照通用方法，产率76％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.43(d,J＝9.8Hz,1H),8.14–8.04(m,2H),7.90(d,J＝9.0Hz,1H),7.76(dd,J＝8.9,1.6Hz,1H),7.50(d,J＝9.0Hz,1H),6.60(d,J＝9.8Hz,1H)。

实施例11

按照通用方法，产率71％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.47(d,J＝9.8Hz,1H),8.27(s,1H),8.20(d,J＝8.5Hz,1H),7.84(d,J＝8.1Hz,1H),7.71(t,J＝7.7Hz,1H),7.59(t,J＝7.5Hz,1H),6.62(d,J＝9.8Hz,1H)。

实施例12

按照通用方法，产率90％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.65(s,1H),8.50(d,J＝9.8Hz,1H),8.27(s,2H),8.10(d,J＝9.0Hz,1H),7.54(d,J＝9.0Hz,1H),6.62(d,J＝9.8Hz,1H),4.01(s,3H)。

实施例13

按照通用方法，产率59％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.41(d,J＝9.8Hz,1H),8.11(d,J＝9.2Hz,1H),7.87(d,J＝9.0Hz,1H),7.43(d,J＝9.0Hz,1H),7.34(dd,J＝9.1,2.4Hz,1H),7.21(d,J＝2.2Hz,1H),6.55(d,J＝9.8Hz,1H),3.95(s,3H)。

实施例14

按照通用方法，产率30％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.56(dd,J＝6.2,3.4Hz,1H),7.92–7.79(m,2H),7.72–7.60(m,3H),7.47(d,J＝8.5Hz,1H),6.53(d,J＝9.5Hz,1H)。

实施例15

按照通用方法，产率70％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.40(d,J＝9.8Hz,1H),7.88(d,J＝8.9Hz,1H),7.79(d,J＝8.9Hz,1H),7.47(d,J＝2.2Hz,1H),7.28(d,J＝8.9Hz,1H),7.20(dd,J＝8.9,2.4Hz,1H),6.52(d,J＝9.8Hz,1H),3.98(s,3H)。

实施例16

按照通用方法，产率33％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.66–8.52(m,3H),8.41(d,J＝9.8Hz,1H),8.14(d,J＝7.3Hz,1H),7.81–7.59(m,4H),6.58(d,J＝9.7Hz,1H)。

实施例17

按照通用方法，产率85％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.46(d,J＝9.8Hz,1H),8.24(d,J＝8.8Hz,1H),8.07(d,J＝1.7Hz,1H),8.00(d,J＝9.0Hz,1H),7.94(dd,J＝8.7,1.8Hz,1H),7.67(d,J＝8.4Hz,2H),7.54(d,J＝8.4Hz,2H),7.45(d,J＝9.0Hz,1H),6.57(d,J＝9.7Hz,1H),1.40(s,9H)。

实施例18

按照通用方法，产率85％。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.90(d,J＝9.9Hz,1H),8.54(d,J＝8.9Hz,1H),8.27(d,J＝1.7Hz,1H),8.20(d,J＝9.1Hz,1H),7.99(dd,J＝8.8,1.9Hz,1H),7.77(d,J＝8.8Hz,2H),7.55(d,J＝9.0Hz,1H),7.07(d,J＝8.8Hz,2H),6.62(d,J＝9.8Hz,1H),3.81(s,3H)。

实施例19

按照通用方法，产率81％。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.86(d,J＝9.8Hz,1H),8.51(d,J＝8.8Hz,1H),8.27(s,1H),8.18(d,J＝9.1Hz,1H),7.97(d,J＝8.7Hz,1H),7.69(d,J＝8.0Hz,2H),7.53(d,J＝9.0Hz,1H),7.30(d,J＝7.9Hz,2H),6.59(d,J＝9.7Hz,1H),2.35(s,3H)。

实施例20

按照通用方法，产率85％。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.92(d,J＝9.8Hz,1H),8.58(d,J＝8.9Hz,1H),8.34(d,J＝1.7Hz,1H),8.23(d,J＝9.1Hz,1H),8.03(dd,J＝8.8,1.9Hz,1H),7.87–7.78(m,2H),7.63–7.46(m,3H),7.41(t,J＝7.3Hz,1H),6.63(d,J＝9.8Hz,1H)。

实施例21

按照通用方法，产率80％。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)δ8.79(d,J＝9.8Hz,1H),8.47(d,J＝8.9Hz,1H),8.29(d,J＝1.6Hz,1H),8.14(d,J＝9.1Hz,1H),7.95(d,J＝8.2Hz,3H),7.78(d,J＝8.2Hz,2H),7.49(d,J＝9.0Hz,1H),6.56(d,J＝9.7Hz,1H)。

实施例22

按照通用方法，产率63％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.54(d,J＝9.7Hz,1H),8.33(d,J＝8.7Hz,1H),8.03(dd,J＝5.2,3.7Hz,2H),7.99–7.80(m,4H),7.63–7.40(m,5H),6.62(d,J＝9.7Hz,1H)。

实施例23

按照通用方法，产率78％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.53(d,J＝9.8Hz,1H),8.43–8.25(m,2H),8.15(s,1H),8.07(d,J＝9.0Hz,1H),8.03–7.85(m,3H),7.62(t,J＝7.7Hz,1H),7.52(d,J＝9.0Hz,1H),6.62(d,J＝9.8Hz,1H),2.71(s,3H)。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种合成萘并吡喃-2-酮类化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：在苯醌、醋酸钯、3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠和溶剂存在条件下，酚类化合物与丙烯酸丁酯反应得到萘并吡喃-2-酮类化合物，

所述酚类化合物选自以下结构之一：

所述萘并吡喃-2-酮类化合物选自以下结构之一：

所述R²选自氢或溴；

所述R¹选自氢、溴、甲氧基、-COOCH₃、

萘基；

所述R³选自氢、叔丁基、甲基、甲氧基、三氟甲基、乙酰基；

所述丙烯酸丁酯为丙烯酸正丁酯；

所述反应的温度为60℃；所述反应的时间为24h；所述溶剂为乙酸；所述苯醌的用量为酚类化合物的摩尔数的100％；所述酚类化合物与丙烯酸丁酯的摩尔比为3：4；所述醋酸钯的用量为酚类化合物的摩尔数的10％；所述3-(4-甲氧基苯基)硫代丙烷-1-磺酸钠的用量为酚类化合物的摩尔数的10％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酚类化合物选自以下结构之一：