CN114292153B - 一种芳基卤化物的高效合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效制备芳香基卤化物的方法，包括在三级胺催化剂、卤代试剂、溶剂存在条件下，对芳烃或杂环芳烃类化合物进行卤代反应，得到一系列芳香基卤化物。本发明利用能够高效和高选择性地实现芳烃的卤代反应，得到相应的芳基卤化物。本发明方法条件温和、收率高、后处理方便、原料廉价易得，能够实现反应的放大，具有广泛的应用前景和实用价值。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，特别涉及一种芳香基卤化物的高效合成方法。
背景技术
芳基卤代物在有机合成中一直扮演着至关重要的角色，尤其是应用在过渡金属催化的偶联反应中以及有机金属试剂的制备中。而且芳基卤代物也广泛存在于天然产物以及医药分子中，在生物活性调节以及材料化学中也有着广泛的应用。因此，芳基卤化物合成路线的开发不仅具有重要的理论研究意义，也有着重要的实用价值。传统的芳基卤化物的合成方法主要依靠高活性，但高毒性以及高腐蚀性的卤素作为反应物，不仅反应物危险性高操作繁琐，而且会产生高挥发性和腐蚀性的卤化氢气体副产物，进一步增加了反应过程以及后处理的复杂性。利用无机卤化物作为卤源，通过原位氧化实现芳基卤化物的合成是一类重要的芳基卤代反应的新途径，虽然避免了卤素的应用，然而该类反应需要氧化剂，反应条件苛刻且反应选择性较差。N-卤代丁二酰亚胺作为一类廉价易得、可操作性强的卤代试剂逐渐吸引着人们的目光，但是它们较低的反应活性使得其在芳基的卤代反应中的应用往往依赖于活化试剂，而有些活化试剂成本较高，需要繁琐的合成步骤。因此，开发一种绿色高效、条件温和以及成本低的芳基的卤代策略具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种芳基卤化物的高效合成方法。
一种芳基卤化物的高效合成方法，在三级胺催化剂、卤代试剂以及溶剂存在的条件下，对芳烃或杂环芳烃实现卤化反应；
该合成方法的反应路线如下：
其中，式1、式2中Het为苯环、取代苯环、萘环、取代萘环、吲哚环、取代吲哚环、噻吩环或取代噻吩环；
所述的卤代试剂为N-卤代丁二酰亚胺或1，3-二卤-5，5-二甲基海因，其中X表示Cl、Br或I；卤代试剂的结构为
所述溶剂为是1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺以及甲苯中的一种或几种的混合物，优选地，所述溶剂为二氯甲烷。
进一步的，所述三级胺催化剂为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯，三乙烯二胺或三乙胺之任意一种。
进一步的，所述三级胺催化剂为三乙烯二胺。
进一步的，所述Het中的取代基选自氢、卤素、羟基、苯基、氨基、烷基、羰基、烷氧基、烷基硅基、烷基氨基、醛基、酯基中的一个或多个。。
进一步的，所述芳基卤化物的合成过程在空气氛围进行。
进一步的，所述芳烃或杂环芳烃与卤化试剂的摩尔比为1∶1～1：2，优选为1∶1.1。
进一步的，芳烃或杂环芳烃与催化剂的摩尔比为1∶0.01～1。
进一步的，所述芳烃或杂环芳烃的浓度为0.1～1.0M，优选为0.25M。
进一步的，所述卤化反应的反应温度为25～80℃，优选为25℃。
进一步的，所述卤化反应的反应时间为0.5～6小时。
本发明合成反应包括以下步骤：在反应容器中加入式1芳烃、卤代试剂、催化剂以及溶剂，在室温下搅拌反应。反应完毕后，除去溶剂，经柱层析分离得到式2所示的芳基卤化产物。
本发明制备以下优势：
1、本发明为芳基的高效卤代反应提供了新策略，合成方法中的原料廉价易得、反应条件温和、操作简单而且后处理方便。
2、本发明所使用的催化剂价格低廉、用量少、取用简单，而且催化效率高，选择性好，催化剂活性不随时间出现明显弱化。
3、本发明的合成方法能够高效地合成一系列芳基卤化物，能够实现反应的放大，具有广泛的应用前景和实用价值。
具体实施方式
结合以下具体实施例对本发明作进一步详细说明，实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，以下实施例所给出的数据包括具体操作和反应条件及产物。
实施例1
化合物2a的合成
在一个25mL反应管中，加入间苯二甲醚(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2a(93％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.23(d,J＝8.6Hz,1H),6.50(d,J＝2.7Hz,1H),6.42(dd,J＝8.7,2.7Hz,1H),3.86(s,3H),3.78(s,3H).
实施例2
化合物2b的合成
在一个25mL反应管中，加入邻苯二甲醚(0.5mmol)，1,3-二卤-5,5-二甲基海因(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2b(96％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.90–6.82(m,2H),6.76(d,J＝8.5Hz,1H),3.85(s,3H),3.84(s,3H).
实施例3
化合物2c的合成
在一个25mL反应管中，加入对苯二甲醚(0.5mmol)，1,3-二卤-5,5-二甲基海因(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2c(95％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.96(d,J＝3.0Hz,1H),6.89–6.83(m,1H),6.77(dd,J＝9.0,3.0Hz,1H),3.85(s,3H),3.76(s,3H).
实施例4
化合物2d的合成
在一个25mL反应管中，加入均三甲氧基苯(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2d(98％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.19(s,2H),3.88(s,6H),3.82(s,3H).
实施例5
化合物2e的合成
a)在一个25mL反应管中，加入2-乙氧基萘(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2e(99％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.22(d,J＝8.6Hz,1H),7.79(d,J＝8.2Hz,1H),7.75(d,J＝9.0Hz,1H),7.56(ddd,J＝8.4,6.8,1.3Hz,1H),7.40(ddd,J＝8.1,6.9,1.1Hz,1H),7.29(d,J＝9.0Hz,1H),4.27(q,J＝7.0Hz,2H),1.51(t,J＝7.0Hz,3H).
b)在一个250mL反应管中，加入2-乙氧基萘(10mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(11mmol)，三乙烯二胺(0.5mmol)和二氯甲烷(40mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2e(92％)。
实施例6
化合物2f的合成
在一个25mL反应管中，加入对溴苯胺(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2f(60％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.37(d,J＝2.3Hz,1H),7.16(dd,J＝8.5,2.2Hz,1H),6.64(d,J＝8.6Hz,1H),4.04(s,2H).
实施例7
化合物2g的合成
在一个25mL反应管中，加入香兰素(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌6小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2g(53％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ9.79(s,1H),7.50(d,J＝1.7Hz,1H),7.34(d,J＝1.7Hz,1H),6.44(s,1H),3.99(s,3H).
实施例8
化合物2h的合成
在一个25mL反应管中，加入吲哚(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2h(92％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.01(s,1H),7.57(d,J＝7.8Hz,1H),7.29(d,J＝8.0Hz,1H),7.20–7.12(m,2H),7.10(d,J＝2.6Hz,1H).
实施例9
化合物2i的合成
在一个25mL反应管中，加入1-甲基吲哚(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2i(79％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.66(d,J＝7.9Hz,1H),7.35–7.27(m,2H),7.21(ddd,J＝8.0,6.3,1.8Hz,1H),7.03(s,1H),3.76(s,3H).
实施例10
化合物2j的合成
在一个25mL反应管中，加入1-二甲基叔丁基硅基吲哚(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌2小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2j(63％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.67–7.62(m,1H),7.53–7.48(m,1H),7.25–7.18(m,2H),7.15(s,1H),0.96(s,9H),0.62(s,6H).
实施例11
化合物2k的合成
在一个25mL反应管中，加入2-吲哚甲酸乙酯吲哚(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌2小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2k(87％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.94(s,1H),7.72(dd,J＝8.1,1.0Hz,1H),7.42–7.35(m,2H),7.23(ddd,J＝8.0,5.7,2.2Hz,1H),4.47(q,J＝7.1Hz,2H),1.46(t,J＝7.1Hz,3H).
实施例12
化合物2l的合成
在一个25mL反应管中，加入间苯二甲醚(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2l(89％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.40(d,J＝8.7Hz,1H),6.48(d,J＝2.7Hz,1H),6.39(dd,J＝8.7,2.8Hz,1H),3.86(s,3H),3.79(s,3H).
实施例12
化合物2m的合成
在一个25mL反应管中，加入均三甲氧基苯(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2m(99％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.18(s,2H),3.88(s,6H),3.82(s,3H).
实施例13
化合物2n的合成
在一个25mL反应管中，加入N,N-二甲基苯胺(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2n(65％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.26–7.16(m,2H),6.57–6.36(m,2H),2.83(s,6H).
实施例14
化合物2o的合成
在一个25mL反应管中，加入对溴苯胺(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2o(83％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.53(d,J＝2.2Hz,1H),7.19(dd,J＝8.5,2.2Hz,1H),6.64(d,J＝8.6Hz,1H),4.10(s,2H).
实施例15
化合物2p的合成
在一个25mL反应管中，加入2-乙氧基萘(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2p(98％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.24(dd,J＝8.6,1.0Hz,1H),7.83–7.77(m,2H),7.57(ddd,J＝8.5,6.8,1.3Hz,1H),7.41(ddd,J＝8.1,6.8,1.2Hz,1H),7.28(d,J＝3.5Hz,1H),4.28(q,J＝7.0Hz,2H),1.54(t,J＝7.0Hz,3H).
实施例16
化合物2q的合成
在一个25mL反应管中，加入2-吲哚甲酸乙酯(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌2小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2q(85％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ9.03(s,1H),7.68(dd,J＝8.2,1.0Hz,1H),7.44–7.33(m,2H),7.23(s,1H),4.46(d,J＝7.2Hz,2H),1.46(s,3H).
实施例17
化合物2r的合成
在一个25mL反应管中，加入2-苯基噻吩(0.5mmol)，N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2r(98％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.54–7.49(m,2H),7.38(s,2H),7.30(d,J＝7.3Hz,1H),7.04(d,J＝5.7Hz,2H).
实施例18
化合物2s的合成
在一个25mL反应管中，加入间苯二甲醚(0.5mmol)，N-碘代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2s(69％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.61(d,J＝8.6Hz,1H),6.43(d,J＝2.6Hz,1H),6.32(dd,J＝8.6,2.7Hz,1H),3.85(s,3H),3.79(s,3H).
实施例19
化合物2t的合成
在一个25mL反应管中，加入均三甲氧基苯(0.5mmol)，N-碘代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2t(98％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.15(s,2H),3.87(s,6H),3.83(s,3H).
实施例20
化合物2u的合成
在一个25mL反应管中，加入N,N-二甲基苯胺(0.5mmol)，N-碘代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌1小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2u(95％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.47(d,J＝8.9Hz,2H),6.49(d,J＝8.9Hz,2H),2.92(s,6H).
实施例20
化合物2v的合成
在一个25mL反应管中，加入2-吲哚甲酸乙酯(0.5mmol)，N-碘代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌2小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2v(94％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ9.18(s,1H),7.62–7.55(m,1H),7.41–7.34(m,2H),7.26–7.20(m,1H),4.47(q,J＝7.1Hz,2H),1.47(t,J＝7.1Hz,3H).
实施例21
化合物2w的合成
在一个25mL反应管中，加入均三甲氧基苯(0.5mmol)，N-氯代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，三乙烯二胺(0.025mmol)和二氯甲烷(2mL)，在25℃条件下搅拌0.5小时，随后加入N-溴代琥珀酰亚胺(0.55mmol)，再搅拌0.5小时，反应完毕后，浓缩，经柱层析分离得到产物2w(94％)。1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.37(s,1H),3.92(s,3H),3.91(s,3H),3.88(s,3H)。
Claims (7)
1.一种芳基卤化物的合成方法，其特征在于：在三级胺催化剂、卤代试剂以及溶剂存在的条件下，对芳烃或杂环芳烃实现卤化反应；
该合成方法的反应路线如下：
；
其中，1、2中Het为苯环、取代苯环、萘环、取代萘环、吲哚环、取代吲哚环、噻吩环或取代噻吩环；
所述的卤代试剂为N-卤代丁二酰亚胺或1，3-二卤-5，5-二甲基海因，其中X表示Cl、Br或I；所述卤代试剂的结构为：
；
所述溶剂是1，2-二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈中的一种或几种；
所述三级胺催化剂为三乙烯二胺；
所述Het中的取代基选自氢、卤素、羟基、苯基、氨基、醛基中的一个或多个。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述芳基卤化物的合成过程在空气氛围进行。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述芳烃或杂环芳烃与卤化试剂的摩尔比为1∶1～1：2。
4. 如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：芳烃或杂环芳烃与催化剂的摩尔比为1∶0 .01～1。
5. 如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述芳烃或杂环芳烃的浓度为0.1～1.0M。
6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述卤化反应的反应温度为25～80℃。
7.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述卤化反应的反应时间为0.5～6小时。
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