CN111560624B - 一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法 - Google Patents

一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法 Download PDF

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CN111560624B CN202010498824.1A CN202010498824A CN111560624B CN 111560624 B CN111560624 B CN 111560624B CN 202010498824 A CN202010498824 A CN 202010498824A CN 111560624 B CN111560624 B CN 111560624B
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Abstract

本发明公开了一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法，将邻位乙烯基磺酰胺化合物1、二硒醚2和电解质溶于溶剂中，得到均相溶液；将均相溶液泵入到微通道反应装置中，进行连续电解反应，得到异苯并呋喃化合物3；所述的微通道反应装置为设有电极的微通道反应装置。与现有技术相比，本发明采用微通道反应装置，反应时间短，产物收率高，显著的提高了反应效率；同时，本发明无需添加昂贵的有机催化剂或金属催化剂，操作简便，绿色高效，成本低。

Description

一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的 方法
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法。
背景技术
异苯并呋喃是一类重要的杂环化合物，它的衍生物二氢异苯并呋喃是异苯并呋喃和其它重要杂环衍生物的合成前体，其已经开始作为合成中间体来合成具有生物活性的化合物，例如作用于结肠的药物酚酞片，抗抑郁药物氢溴酸西酞普兰等。同时，异苯并呋喃还是合成具有生物活性物质和功能材料的重要原料，尤其是异苯并呋喃具有双烯结构可以发生Diels-Alder反应，更加丰富了异苯并呋喃在有机合成上的应用范围。
目前，制备异苯并呋喃类化合物的方法主要有金属催化、碘催化、碱催化、酸催化等。这些方法都是合成异苯并呋喃衍生物的重要方法，一些金属显示了很好的催化活性，从而合成出一些丰富多彩的化合物。但是金属在合成中往往显示出两面性，比如生成副产物多、造成环境污染等。此外，这些方法还存在着反应时间长，反应温度高，催化剂昂贵，副产物多等问题。
随着绿色化学的发展，电化学已经成为一种高效的合成方法，它在氧化还原过程中采用了无限的电子作为试剂，从而避免了使用危险，成本高昂且对环境不友好的氧化剂和还原剂。因此，电合成通常具有高原子经济性，避免了不希望的废物的产生，能极大提高反应收率、选择性、安全性，以及产品的质量。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法，以克服了传统氧化体系的反应流程周期长、需要昂贵催化剂的问题。
发明思路：微通道反应器技术已逐渐成为国际精细化工技术领域的研究热点。微通道反应器是一种借助于特殊微加工技术以固定基质制造的可用于化学反应的三维结构元件。微通道反应器通常含有很小的通道尺寸(当量直径小于500μm)和通道多样性，流体在这些通道中流动、混合、反应。因此在这种微构造的化学设备中具有极大的比表面积(表面积/体积)。由此带来的优势是极大的传质和传热效率，即能实现对反应温度的精确控制和对反应物料以精确配比瞬间混合。这些都是提高收率、选择性、安全性，以及产品质量的关键。因此，本发明使用的微通道反应器是一种通道直径小、传质效率高的一种微通道反应器。利用微通道反应器快速合成异苯并呋喃化合物，有利于放大反应，并且反应过程安全、高效、绿色。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法，其反应式如下所示：
Figure BDA0002523913970000021
其中，R1选自4-甲基，4-叔丁基，2-甲基；R2选自氢、4-氯，2-氯，4-硝基，4-甲氧基，2-甲氧基，3-甲氧基。
具体的，将邻位乙烯基磺酰胺化合物1、二硒醚2和电解质溶于溶剂中，得到均相溶液；打开微通道反应器的电流，将均相溶液泵入到微通道反应装置中，进行连续电解反应，收集流出液，即得到异苯并呋喃化合物3；
Figure BDA0002523913970000022
其中，R1选自4-甲基，4-叔丁基，2-甲基；R2选自4-氯，2-氯，4-硝基，4-甲氧基，2-甲氧基，3-甲氧基。
其中，所述的微通道反应装置为设有电极的微通道反应装置。
其中，所述的邻位乙烯基磺酰胺化合物1在均相溶液中的浓度为0.02～0.06mmol/mL，优选0.025mmol/mL。
其中，所述的二硒醚2在均相溶液中的浓度为0.01～0.09mmol/mL，优选0.025mmol/mL。
其中，所述的电解质在均相溶液中的浓度为0.01～0.18mmol/mL，优选0.05mmol/mL。
其中，所述的邻位乙烯基磺酰胺化合物1、二硒醚2和电解质的摩尔比为1：0.5～1.5：0.5～3，优选1：1：2。
其中，所述的均相溶液的溶剂为乙腈、二氯乙烷和六氟异丙醇中的任意一种或几种组合，优选乙腈。
其中，所述的电解质为高氯酸锂、四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基碘化铵、四乙基高氯酸铵和碘化钠中的任意一种或几种组合，优选高氯酸锂。
其中，所述微反应装置包括泵、阴极片、阳极片、微通道反应器和接收器；其中，微通道反应器的两侧分别设有阴极片和阳极片；其中，泵、微通道反应器和接收器以串联方式连接，所述连接为通过管道连接。
其中，所述的阴极片为铂片，所述的阳极片为石墨板。
其中，所述的微通道反应器的厂家为Syrris Ltd，名称为the Asia Flux module，型号为Model No.2200554。
其中，所述的微通道反应器的反应体积为225μL。
其中，所述的均相溶液泵入微通道反应器的流速为45～900μL/min，优选450μL/min。
其中，所述的电解反应的电流强度为5～20mA中的任意一种，优选15mA。
其中，所述的电解反应的温度为室温；反应停留时间为0.25～5min，优选15s～1min，进一步优选30s。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
(1)本发明首次报道了通过电化学氧化制备异苯并呋喃化合物；
(2)本发明采用微通道反应装置，反应时间短，产物收率高，显著的提高了反应效率；
(3)本发明无需添加昂贵的有机催化剂或金属催化剂，操作简便，绿色高效，成本低；
(4)本发明通过注射泵及微通道反应装置连续反应，制备工艺易操作控制，反应条件温和，安全性高，具有更好的工业放大潜力。
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是本发明微通道电合成反应装置图。
图2为本发明的反应路径图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
利用图1的装置图，以下实施例中所述的微通道反应器的厂家为Syrris Ltd，名称为the Asia Flux module，型号为Model No.2200554。
如图2所示，按照下述步骤：(1)将按比例配置好的均相溶液A添加到注射泵a中；(2)通过注射泵按照一定比例注入到微通道反应装置中进行混合和反应；(3)调节所需电流；(4)收集流出反应液，以过柱称重方法计算产物收率；通过高效液相测得产物收率，再经柱层析分离得到目标产物。
其中，如表1所示的异苯并呋喃化合物，均为通过本发明方法合成得到的产物，且经过核磁表征确证。
表1本发明的异苯并呋喃化合物
Figure BDA0002523913970000041
Figure BDA0002523913970000051
表2本发明的反应物
Figure BDA0002523913970000052
Figure BDA0002523913970000061
实施例1化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为86％，柱层析分离后得到产物3a。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.92(d,J＝8.2Hz,2H),7.82(d,J＝5.6Hz,1H),7.40(q,J＝7.8,5.7Hz,2H),7.36–7.31(m,1H),7.28(d,J＝7.2Hz,2H),7.22(d,J＝8.1Hz,2H),7.20–7.15(m,1H),7.12(t,J＝7.2Hz,2H),5.83–5.77(m,1H),3.31(dd,J＝13.3,4.6Hz,1H),3.13(dd,J＝13.3,6.6Hz,1H),2.34(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.04,145.43,142.46,137.18,133.17,132.78,128.79,128.26,128.16,127.49,126.91,126.82,124.40,121.12,85.07,30.27,20.59.
实施例2化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol四丁基六氟磷酸铵(0.155g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为70％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例3化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol四丁基四氟硼酸铵(0.132g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为77％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例4化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于二氯甲烷(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为58％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例5化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于六氟异丙醇(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为72％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例6化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为225μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间1min；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为85％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例7化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为900μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间15s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为61％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例8化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为10mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为72％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例9化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(8mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为20mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为78％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例10化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(4mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为60％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例11化合物3a的合成：
将0.2mmol(0.060g)化合物1a，0.2mmol(0.062g)二苯基二硒醚2a和0.4mmol高氯酸锂(0.043g)溶于乙腈(16mL)中，得到均相溶液A，添加到注射泵a中；注射泵a的注射流速为450μL/min；施加电流为15mA；微通道反应器反应体积V＝225μL，反应时间30s；在微通道反应器反应历经一个周期后，收集反应液体，以HPLC的方法计算产物收率为80％，柱层析分离后得到产物3a。
实施例12化合物3b的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物1b，收率为86％，柱层析分离后得到产物3b。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.96(d,J＝8.3Hz,2H),7.87–7.79(m,1H),7.47–7.37(m,4H),7.35–7.26(m,3H),7.15(dq,J＝14.7,7.2,6.4Hz,3H),5.84–5.76(m,1H),3.29(dd,J＝13.3,4.5Hz,1H),3.13(dd,J＝13.3,6.7Hz,1H),1.26(s,9H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.01,155.39,145.47,137.16,133.13,132.83,128.78,128.34,128.27,127.53,126.92,126.64,124.55,124.45,121.12,85.04,34.11,30.25,30.11.
实施例13化合物3c的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物1c，收率为83％，柱层析分离后得到产物3c。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.12(d,J＝7.9Hz,1H),7.83(s,1H),7.47–7.35(m,4H),7.33–7.21(m,4H),7.15(dt,J＝14.5,7.9Hz,3H),5.82–5.76(m,1H),3.35(dd,J＝13.3,3.8Hz,1H),3.07(dd,J＝13.2,7.1Hz,1H),2.68(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.13,145.58,138.79,136.88,133.14,132.82,131.58,131.07,128.83,128.36,128.26,127.86,127.43,126.92,124.65,124.26,121.26,84.98,30.19,19.68.
实施例14化合物3d的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2b，收率为84％，柱层析分离后得到产物3d。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.92(d,J＝8.0Hz,2H),7.83(s,1H),7.47–7.39(m,2H),7.29–7.21(m,3H),7.21–7.17(m,2H),7.08(d,J＝8.2Hz,2H),5.83(t,J＝5.2Hz,1H),3.30(dd,J＝13.5,4.5Hz,1H),3.21(dd,J＝13.5,6.0Hz,1H),2.35(s,3H).13CNMR(101MHz,Chloroform-d)δ165.86,145.26,142.47,137.33,134.29,133.29,133.20,128.89,128.45,128.38,128.19,126.79,125.83,124.51,120.92,84.86,30.89,20.59.
实施例15化合物3e的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2c，收率为81％，柱层析分离后得到产物3e。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.90(d,J＝8.3Hz,2H),7.80(d,J＝7.3Hz,1H),7.45–7.35(m,3H),7.26–7.18(m,4H),7.09(td,J＝7.7,1.6Hz,1H),7.01(td,J＝7.6,1.4Hz,1H),5.87–5.81(m,1H),3.41(dd,J＝13.4,4.7Hz,1H),3.15(dd,J＝13.4,6.5Hz,1H),2.31(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ165.90,145.35,142.51,137.21,135.57,133.31,132.61,128.92,128.70,128.18,127.85,126.81,126.46,124.48,121.07,84.97,28.86,20.57.
实施例16化合物3f的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2d，收率为58％，柱层析分离后得到产物3f。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.99–7.93(m,2H),7.89(d,J＝8.3Hz,2H),7.83(d,J＝5.5Hz,1H),7.44(ddt,J＝9.0,7.4,1.9Hz,4H),7.29(dd,J＝5.7,2.4Hz,1H),7.23(d,J＝8.3Hz,2H),5.96(t,J＝5.0Hz,1H),3.47(dd,J＝5.0,1.8Hz,2H),2.34(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ165.52,145.92,144.93,142.56,138.04,137.30,133.36,131.35,129.13,128.49,128.24,126.65,124.62,122.93,120.75,84.63,30.33,20.58.
实施例17化合物3g的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2e，收率为85％，柱层析分离后得到产物3g。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.91(d,J＝8.3Hz,2H),7.82(d,J＝7.2Hz,1H),7.47–7.33(m,3H),7.22(dd,J＝8.7,2.6Hz,4H),6.69–6.63(m,2H),5.78–5.73(m,1H),3.70(s,3H),3.18(ddd,J＝13.2,4.7,1.5Hz,1H),3.06(dd,J＝13.3,6.6Hz,1H),2.34(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.09,158.88,145.65,142.42,137.31,135.44,133.18,128.77,128.33,128.16,126.82,124.44,121.14,117.43,113.96,85.18,54.33,30.95,20.59.
实施例18化合物3h的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2f，收率为80％，柱层析分离后得到产物3h。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.89(d,J＝8.3Hz,2H),7.77(d,J＝7.4Hz,1H),7.47–7.33(m,3H),7.22–7.12(m,4H),6.77–6.66(m,2H),5.77(dd,J＝7.1,4.8Hz,1H),3.77(s,3H),3.37(dd,J＝13.2,4.7Hz,1H),2.94(dd,J＝13.2,7.2Hz,1H),2.30(s,3H).13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.18,157.52,145.83,142.41,137.28,133.19,132.99,128.75,128.46,128.14,128.03,126.80,124.28,121.39,120.38,115.82,109.78,85.62,54.85,27.38,20.57.
实施例19化合物3i的合成：
与实施例1方法相同，所不同的是，参与反应的是化合物2g，收率为81％，柱层析分离后得到产物3i。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.94–7.89(m,2H),7.81(d,J＝6.6Hz,1H),7.45–7.38(m,2H),7.35–7.30(m,1H),7.22(d,J＝8.1Hz,2H),7.05(t,J＝7.9Hz,1H),6.88(d,J＝7.6Hz,1H),6.80–6.76(m,1H),6.73–6.68(m,1H),5.80(dd,J＝6.3,4.8Hz,1H),3.68(s,3H),3.32(dd,J＝13.3,4.7Hz,1H),3.14(dd,J＝13.3,6.6Hz,1H),2.33(s,3H).13CNMR(101MHz,Chloroform-d)δ166.02,158.69,145.47,142.45,137.27,133.11,129.06,128.78,128.45,128.30,128.16,126.84,124.76,124.40,121.17,118.07,112.69,85.06,54.31,30.26,20.57.
本发明提供了一种利用微通道反应装置连续制备异苯并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 (5)

1.一种利用微通道反应装置连续制备异苯并呋喃类化合物的方法，其特征在于，将邻位乙烯基磺酰胺化合物1、二硒醚2和电解质溶于溶剂中，得到均相溶液；将均相溶液泵入到微通道反应装置中，进行连续电解反应，得到异苯并呋喃化合物3；
Figure 79846DEST_PATH_IMAGE001
其中，R1选自4-甲基，4-叔丁基，2-甲基；R2选自氢、4-氯，2-氯，4-硝基，4-甲氧基，2-甲氧基，3-甲氧基；
其中，所述的微通道反应装置为设有电极的微通道反应装置；
其中，所述的邻位乙烯基磺酰胺化合物1在均相溶液中的浓度为0.02~0.06 mmol/mL；
其中，所述的二硒醚2在均相溶液中的浓度为0.01~0.09 mmol/mL；
其中，所述的电解质在均相溶液中的浓度为0.01~0.18 mmol/mL；
其中，所述的均相溶液的溶剂为乙腈、二氯乙烷和六氟异丙醇中的任意一种或几种组合；
其中，所述的电解反应的电流强度为5 ~20 mA中的任意一种；
其中，所述电解反应的温度为室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电解质为高氯酸锂、四丁基六氟磷酸铵、四丁基四氟硼酸铵、四丁基碘化铵、四乙基高氯酸铵和碘化钠中的任意一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微通道 反应装置包括泵、阴极片、阳极片、微通道反应器和接收器；其中，微通道反应器的两侧分别设有阴极片和阳极片；其中，泵、微通道反应器和接收器以串联方式连接，所述连接为通过管道连接。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的阴极片为铂片，所述的阳极片为石墨板。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的电解反应的反应停留时间为0.25~5min。
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