CN111302913B

CN111302913B - 一种多芳基取代醛类化合物的合成方法

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Publication number: CN111302913B
Application number: CN202010198770.7A
Authority: CN
Inventors: 高校飞; 杨国平; 李可
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2023-01-20
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: CN111302913A

Abstract

本发明公开了一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，属于有机合成技术领域。一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，包括如下步骤：(1)准备反应底物：二芳基甲醇类化合物和芳基‑1，2‑乙二醇类化合物，加入催化剂：多金属氧簇化合物，在有机溶剂条件下，进行反应；(2)反应结束得到产物多芳基取代醛类化合物。该方法催化效率高，反应条件温和，产物只有目标化合物和水，是一种简单高效、高产率、环境友好的绿色合成方法。

Description

一种多芳基取代醛类化合物的合成方法

技术领域

本发明涉及一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，属于有机合成技术领域。

背景技术

醛类化合物由于其良好的反应活性，在精细化学品和药物合成中起着非常重要的作用，尤其是多取代的芳基醛类化合物，广泛的应用天然产物、药物，有机高分子材料的合成中，对人类的生产、生活等方面有着非常重要的影响。多芳基取代醛类化合物的合成关键上是构筑新的C-C键。尽管已经有许多醛类化合物的合成方法被开发出来，比如选择性氧化醇类或烷烃类化合物、光催化偶联苯乙烯和乙烯醚、Pd/Rh催化卤代芳烃醛基的还原等。这些合成方法通常都需要外加化学计量的氧化剂，或者使用过渡金属催化剂，从而导致得到的醛基容易发生进一步的副反应，产生不必要的副产物。由于醛类化合物的高反应性，合成多取代芳基醛类化合物仍然面临巨大挑战。

酸催化是催化化学领域的一种重要方法，早已广泛应用于化工领域。在过去几十年中绿色环保的酸催化体系(比如酸性离子液体，固体酸等)受到了广泛的关注，尤其是多金属氧簇化合物催化体系。多金属氧簇(polyoxometalates，简写为POMs)是一类骨架结构中富含Mo、W、V、Nb和Ta 5种过渡元素的金属-氧簇合物(metal-oxygen clusters)。POMs作为酸催化剂，应用于诸多反应，如酯化、酯的水解、酯交换及相关反应，烷烃的异构化，缩合和聚合反应，烯烃的水合、重排和异构化反应等。由于POMs的酸性比传统的无机酸更强，所以它们作为更有效的质子给体，在催化活性方面更优于传统的无机酸。在构筑C-C键方面，POMs具有更优越的催化效果。

目前，合成多取代醛类化合物最主要的方法是芳基乙醛羰基α位官能团化反应，通过与卤代芳烃等亲电试剂反应合成多取代醛类化合物。例如通过α甲基苯乙醛和二苯基溴甲烷反应，能以52％-71％的产率得到相应的多取代醛类化合物(J.Am.Chem.Soc.2010.132.9286-9288.)，通过苄基酰胺与溴化苄经两步反应以77％的产率得到相应的多取代醛类化合物(Org.Lett.2014.16.680-683)。然后这些策略需要用到本身不稳定且昂贵的芳基乙醛类化合物作为原料，同时会产生有毒的溴化氢副产物，不符合绿色化学的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色催化剂(Keggin型多金属氧簇化合物)催化二苯基甲醇类化合物与芳基-1，2-乙二醇类化合物反应合成多芳基取代醛类化合物的新方法。本方法使用的催化剂高效、绿色、廉价、催化剂用量少、反应条件温和。反应采用“一锅煮”法一步合成，操作简单反应时间短，且唯一副产物为水，消除了化学反应副产物对环境的影响，是一种绿色环保的合成方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，包括如下步骤：(1)准备反应底物：二芳基甲醇类化合物和芳基-1，2-乙二醇类化合物，加入催化剂：多金属氧簇化合物，在有机溶剂条件下，进行反应；(2)反应结束得到产物多芳基取代醛类化合物。

芳基-1，2-乙二醇类化合物在多金属氧簇化合物的催化下，羟基活化，消去一分子水，形成2-芳基-乙烯醇类中间产物；二芳基甲醇类化合物在在多金属氧簇化合物的催化下，接受质子，羟基活化，消去一分子水，形成二芳基取代的碳正离子；高活性的碳正离子，与2-芳基-乙烯醇类中间产物反应生成多芳基取代醛类化合物。

针对现有的方法中产率低、副产物多和催化剂昂贵等问题，本发明使用的是廉价高效绿色的催化剂——Keggin型多金属氧簇催化二苯基甲醇类化合物与苯乙醛类化合物合成多取代芳基醛化合物，使用的催化剂高效、绿色、廉价、反应条件温和，产率高，且唯一副产物为水。反应采用“一锅煮”法一步合成，操作简单，且催化剂绿色环保廉价，降低了对环境的污染，是一种绿色环保的合成方法，有很好的工业化生产前景。

进一步地，所述溶剂至少为下列物质之一：碳酸丙烯酯、六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、1,2-二氯乙烷、二元酯混合物、甲苯、氯苯、环己烷、硝基甲烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃、乙腈等。

进一步地，所述反应底物二芳基甲醇类化合物的芳基上含有取代基，取代基R₁和R₂包含且不限于H、甲基(-CH₃)、甲氧基(-OCH₃)、氟、氯、溴等(见附图1)；

进一步地，芳基-1，2-乙二醇类化合物的方基上含有取代基，取代基R包含且不限于H、氟、氯、溴等(见附图2)。

进一步地，所述步骤(1)中反应温度为70～120℃；时间为1～2小时。

进一步地，所述反应底物二芳基甲醇类化合物与芳基-1，2-乙二醇类化合物用量(物质的量)比用量为1:1～1:1.5。

进一步地，催化剂多金属氧簇为Keggin型杂多酸，通式为[XM₁₂O₄₀]^n-(X＝P、Si、Ge、As······，M＝Mo、W、V)，用量为所述反应底物用量的2～5％mol。

附图说明：

图1为反应底物二芳基甲醇类化合物的结构通式(R₁/R₂＝H,CH,OCH₃,F,Cl,Br等)；

图2为反应底物芳基-1，2-乙二醇类化合物的结构通式(R＝H,F,Cl,Br等)；

图3为反应示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例来详述本发明。

本申请中的一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，包括如下步骤：(1)准备反应底物：二芳基甲醇类化合物和芳基-1，2-乙二醇类化合物，加入催化剂：多金属氧簇化合物，在有机溶剂条件下，进行反应(反应示意图如图3)；

(2)反应结束得到产物多芳基取代醛类化合物。

其中，所述步骤(1)中起始原料均可商购，无需进一步纯化即可使用；

其中，所述步骤(2)中的产物可利用气相色谱、核磁共振仪、质谱等手段表征。这里使用石油醚(60-90℃)和乙酸乙酯作为流动相，硅胶(200-300目)为固定相上，通过柱色谱分离产物。产物产率用日本岛津GC-2014型气相色谱仪(毛细管柱型号为HP-5，30m×0.25μm，检测器为火焰离子检测器)鉴定。产物的¹HNMR和¹³C NMR使用BrukerAscend400M核磁共振仪测定，测定方法中以氘带氯仿为溶剂，四甲基硅烷为内标，¹HNMR化学位移参考残留溶剂，相对于氘带氯仿(7.26ppm)和四甲基硅烷(0.00ppm)的氢共振测定。¹³C NMR化学位移，相对于氘带氯仿(77.0ppm)和四甲基硅烷(0.0ppm)的碳共振测定。经比对，与相关文献报道的相一致。产物电子电离质谱数据在Aglient 7890A型质谱仪上收集。

实施例1

称取0.2mmol二苯基甲醇，0.24mmol 1-苯基-1，2-乙二醇和3mol％H₃PW₁₂O₄₀催化剂于4mL反应瓶中内，加入1mL硝基甲烷溶剂，加入搅拌磁子后封口，90℃条件下反应2小时。反应结束后，通过柱层析分离得到目标产物，产率为87％。

具体结果如下：

¹HNMR(400MHz,CDCl₃):δ(ppm)9.69(s,1H),7.37-7.39(m,2H),7.30(t,J＝14.4,7.2Hz,2H),7.08-7.24(m,10H),6.99-7.02(m,1H),4.77(d,J＝12Hz,1H),4.51(d,J＝12Hz,1H)；¹³C NMR(100.6MHz,CDCl₃):δ(ppm)198.85,142.13,141.51,134.41,129.44,128.91,128.89,128.35,128.28,128.13,127.62,126.91,126.34,63.38,52.09。

实施例2

称取0.2mmol 1-苯基-1-(4-氯苯基)甲醇，0.24mmol 1-苯基-1，2-乙二醇和3mol％H₃PW₁₂O₄₀催化剂于4mL反应瓶中内，加入1mL硝基甲烷溶剂，加入搅拌磁子后封口，90℃条件下反应2小时。反应结束后，通过柱层析分离得到目标产物，产率为89％。

具体结果如下：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ(ppm)9.68(s,1H),7.28-7.35(m,4H),7.17-7.25(m,6H),7.04-7.10(m,3H),6.99-7.01(m,1H),4.75(d,J＝12Hz,1H),4.47(d,J＝12Hz,1H)；¹³C NMR(100.6MHz,CDCl₃):δ(ppm)198.44,141.06,140.88,133.92,132.66,129.48,129.45,129.00,128.47,128.22,127.77,126.56,63.40,51.37。

实施例3

称取0.2mmol二(4-氯苯基)甲醇，0.24mmol 1-苯基-1，2-乙二醇和3mol％H₃PW₁₂O₄₀催化剂于4mL反应瓶中内，加入1mL硝基甲烷溶剂，加入搅拌磁子后封口，90℃条件下反应2小时。反应结束后，通过柱层析分离得到目标产物，产率为90％。

具体结果如下：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ(ppm)9.68(s,1H),7.26-7.28(m,6H,包含CDCl₃峰),7.18-7.24(m,2H),7.14(d,J＝7.2Hz,2H),7.07(d,J＝8Hz,2H),6.96(d,J＝8Hz,2H),4.73(d,J＝12Hz,1H),4.43(d,J＝12Hz,1H)；¹³C NMR(100.6MHz,CDCl3):δ(ppm)197.98,140.39,139.71,133.54,132.88,132.34,129.54,129.46,129.34,129.15,129.11,128.62,127.98,63.28,50.71。

实施例4

称取0.2mmol 1-苯基-1-(2-甲基苯基)甲醇，0.24mmol 1-苯基-1，2-乙二醇和3mol％H₃PW₁₂O₄₀催化剂于4mL反应瓶中内，加入1mL硝基甲烷溶剂，加入搅拌磁子后封口，90℃条件下反应2小时。反应结束后，通过柱层析分离得到目标产物，产率为77％。

具体结果如下：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃):δ(ppm)9.69(s,1H),7.34-7.36(m,2H),7.28-7.29(m,2H),7.15-7.25(m,8H),7.03-7.04(m,1H),6.95(s,1H),5.08(d,J＝12Hz,1H),4.52(d,J＝12Hz,1H),2.26(s,3H)；¹³C NMR(100.6MHz,CDCl₃):δ(ppm)198.97,141.51,139.27,136.09,134.38,130.58,129.20,128.87,128.77,128.58,127.59,127.45,126.80,126.24,125.94,63.76,46.57,20.01。

本发明包括但不限于以上实例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）准备反应底物：二芳基甲醇类化合物和芳基-1，2-乙二醇类化合物，加入催化剂：多金属氧簇化合物H₃PMo₁₂O₄₀，在有机溶剂条件下，进行反应；

（2）反应结束得到产物多芳基取代醛类化合物, 结构通式如下：

其中R选自氢、氟、氯、溴，R¹、R²选自氢、氯、甲基。

2.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为至少下列有机溶剂之一：碳酸丙烯酯、六氟异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、1,2-二氯乙烷、二元酯混合物、甲苯、氯苯、环己烷、硝基甲烷、1,4-二氧六环、四氢呋喃和乙腈。

3.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应的温度为70~120℃。

4.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中反应的时间为0~3 h。

5.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中催化剂用量为反应底物用量的2~5%。

6.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述反应底物芳基-1，2-乙二醇类化合物结构中芳环上含有取代基，取代基R包含H、氟、氯、溴，具体结构通式如下：

。

7.根据权利要求1所述的多芳基取代醛类化合物的合成方法，其特征在于：所述反应底物二芳基甲醇与芳基-1，2-乙二醇类化合物用量比为1:1~1:1.5，用量为物质的量。