CN117902966A - 一种芳香醛的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳香醛的合成方法，包括下述步骤：在惰性气氛下，将式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物，在含有光催化剂、镍催化剂、配体、碱和水的有机溶剂中，在蓝光照射下进行反应，得到式Ⅲ所示的芳香醛；式Ⅰ、式Ⅱ和式Ⅲ为如下结构，环A选自苯、吡啶、噻吩、呋喃、哒嗪、吲唑、吲哚、异喹啉、喹啉、萘、苯并噻吩、二苯并呋喃或二苯并噻吩；
Description
技术领域
本发明属于有机化合物以及有机合成技术领域，尤其涉及一种芳香醛的合成方法。
背景技术
芳香醛作为一类重要的有机化合物，是合成药物、香料、精细化学品和天然产物中用途最广泛的中间体之一，具有较大的工业价值，是一种非常重要的化工原料，因此芳香醛的合成几十年来一直是有机和药物化学家关注的热点和非常具有挑战性的领域。尽管芳香醛应用极其广泛，但其制备方法却非常有限。
在传统的制备芳香醛的方法中，如在低温下向N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中加入格氏试剂制备芳香醛，但其却是以牺牲官能团兼容性为代价进行区域性控制。迄今为止，合成芳香醛最常用的方法是钯催化的芳基碘化物和溴化物的还原羰基化，该反应由Heck于1974年首次报道，其是在150℃中100个大气压下的合成气(1:1H2/CO)中完成反应。尽管该反应已在上吨级规模上进行，但由于既要使用强毒性的一氧化碳，又要使用处理高压合成气专用设备，该反应仍然存在一定的局限性。为了开发环境更友好的方法，Stille课题组与Buchman课题组报道了使用替代的凝聚相还原剂和CO替代物(如结晶N-甲酰基糖精)高效地实现卤代芳烃的选择性甲酰化反应。尽管如此，由于使用高反应温度和化学计量的还原剂，该还原甲酰基化反应仍然局限于简单的芳烃。
因此，发展更加容易操作和温和的反应方式来合成芳香醛是当前研究的热点和难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种绿色温和的芳香醛的合成方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种芳香醛的合成方法，包括下述步骤：
在惰性气氛下，将式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物，在含有光催化剂、镍催化剂、配体、碱和水的有机溶剂中，在蓝光照射下进行反应，得到式Ⅲ所示的芳香醛；
式Ⅰ、式Ⅱ和式Ⅲ为如下结构：
其中环A为苯、吡啶、噻吩、呋喃、哒嗪、吲唑、吲哚、异喹啉、喹啉、萘、苯并噻吩、二苯并呋喃或二苯并噻吩；
R选自F、Cl、CH3、t-Bu、OCH3、OBn、COOMe、CH2OH、C(CH3)2OH、Ph、
其中/>表示连接位点；
X选自Br、Cl、I或OTs；
R的个数n＝0、1或2。
作为进一步的改进，所述光催化剂包括[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)][PF6]、Ir(ppy)2dtbbpyPF6或4CzIPN中的一种或任意组合；和/或
所述镍催化剂包括溴化镍或二乙酰丙酮镍中的一种或组合；和/或
所述配体包括联吡啶、4,4-二-叔丁基联吡啶或4,4-二-甲氧基联吡啶中的一种或任意组合。
作为进一步的改进，所述光催化剂的用量为式II所示的化合物摩尔量的0.8～1.2％。
作为进一步的改进，所述镍催化剂的用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。
作为进一步的改进，所述配体的用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。
作为进一步的改进，所述碱采用强碱弱酸盐，其用量为式II所示的化合物摩尔量的150～200％。
作为进一步的改进，所述水与式II所示的化合物摩尔比为(20～30):1。
作为进一步的改进，所述式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物的摩尔比为(1.8～2.2):1。
作为进一步的改进，所述有机溶剂为二氯乙烷。
作为进一步的改进，所述反应温度为20～35℃，反应时间为20～30h。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过镍协同光氧化还原催化条件下产生甲酰基自由基，简洁高效“一锅”实现溴苯及其衍生物的甲酰基化，构建芳香醛，反应具有原料廉价易得、反应条件温和、合成过程可控、分离产率/收率高，绿色环保、底物适用性广泛等特点。利用该方法可进一步实现潜在药物分子的衍生化，例如应用于维生素E、果糖、胆固醇等衍生物的后期衍生化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的反应机理。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
在一些具体实施方式中，本发明的芳香醛的合成方法，包括以下步骤：
在惰性气氛下，将式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物，在含有光催化剂、镍催化剂、配体、碱和水的有机溶剂中，在蓝光照射下进行反应，得到式Ⅲ所示的芳香醛。反应式如下：
本发明的反应机理如图1。本发明通过II被氧化生成的N自由基阳离子经过C-C键的裂解生成碳中心自由基。镍催化剂的参与有助于C-C键的断裂以及后续C-C键的形成。反应物II结构N上有两个甲基会促进β位置碳碳键的断裂生成碳自由基，当N上只有一个甲基取代，反应分离产率大大降低。
在一些实施例中，镍催化剂可以采用溴化镍、二乙酰丙酮镍。镍催化剂的优选用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。在该用量范围内“一锅”反应顺利进行，且分离产率最高。
在一些实施例中，光催化剂可以采用[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)][PF6]、Ir(ppy)2dtbbpyPF6或4CzIPN。光催化剂的优选用量为式II所示的化合物摩尔量的0.8～1.2％。在该用量范围内“一锅”反应顺利进行，且分离产率最高。
在一些实施例中，配体可以采用联吡啶、4,4-二-叔丁基联吡啶或4,4-二-甲氧基联吡啶。配体的优选用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。
在一些实施例中，碱采用强碱弱酸盐，可以采用碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠。碱的优选用量为式II所示的化合物摩尔量的150～200％。
在一些实施例中，水与式II所示的化合物摩尔比优选为(20～30):1。水的加入大大促进水解为醛基的过程(如图1)。因此，本发明不需要额外加盐酸等酸促进水解。如果不加入水，分离产率会大大降低。水的添加量在上述范围内可以保证分离产率最高。如果水加入的太少，效果不明显，如果加入的水太多会导致原料溶解性降低。
在一些实施例中，式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物的摩尔比优选为(1.8～2.2):1。
在一些实施例中，有机溶剂优选为二氯乙烷。只有二氯乙烷反应效果较好，采用其它溶剂会导致分离产率降低。
在一些实施例中，所述蓝光波长为450-500nm。
在一些实施例中，反应在室温(20～35℃)下进行，反应时间为20～30h。
下述实施例中镍催化剂采用溴化镍，配体为dtbbpy(4,4-二-叔丁基联吡啶)，光催化剂为[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)][PF6]，碱为碳酸钾，溶剂为二氯乙烷。色谱柱纯化采用乙酸乙酯和石油醚(乙酸乙酯体积比为1％～5％)作为洗脱剂。
实施例1
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-1(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射
下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-1，分离产率(产物/化合物II的摩尔百分比，下同)为63％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ10.03(s,1H),7.89(d,J＝7.0Hz,2H),7.64(t,J＝7.4Hz,1H),7.54(t,J＝7.5Hz,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-1的结构如下：
实施例2
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250
μL微量注射器向反应混合物中加入I-2(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-2，分离产率为60％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.96(s,1H),7.77(d,J＝8.1Hz,2H),7.33(d,J＝7.9Hz,2H),2.44(s,3H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-2的结构如下：
实施例3
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、
光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-3(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-3，分离产率为80％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.98(s,1H),7.82(d,J＝8.4Hz,2H),7.55(d,J＝8.3Hz,2H),1.36(s,9H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-3的结构如下：
实施例4
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-4(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-4，分离产率为55％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.99(s,1H),7.82(d,J＝8.4Hz,2H),7.51(d,J＝8.4Hz,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-4的结构如下：
实施例5
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-5(0.8mmol)和水(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-5，分离产率为45％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.87(s,1H),7.83(d,J＝8.7Hz,2H),7.49–7.29(m,5H),7.07(d,J＝8.7Hz,2H),5.14(s,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-5的结构如下：
实施例6
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-6(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到白色固体III-6，分离产率为70％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ10.04(s,1H),7.93(d,J＝8.3Hz,2H),7.73(d,J＝8.2Hz,2H),7.66–7.59(m,2H),7.49–7.38(m,3H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-6的结构如下：
实施例7
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-7(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-7，分离产率为30％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.97(s,1H),8.11–7.82(m,2H),7.29–7.16(m,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-7的结构如下：
实施例8
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-8(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-8，分离产率为59％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.99(s,1H),7.82(d,J＝8.4Hz,2H),7.51(d,J＝8.4Hz,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-8的结构如下：
实施例9
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-9(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-9，分离产率为37％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.99(s,1H),7.82(d,J＝8.4Hz,2H),7.51(d,J＝8.4Hz,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-9的结构如下：
实施例10
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-10(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-10，分离产率为48％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.98(s,1H),7.86(d,J＝8.1Hz,2H),7.52(d,J＝7.9Hz,2H),4.79(s,2H),2.41(s,1H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-10的结构如下：
实施例11
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-11(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-11，分离产率为53％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ9.97(s,1H),7.84(d,J＝8.4Hz,2H),7.66(d,J＝8.3Hz,2H),2.33(s,1H),1.61(s,6H)ppm.
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ192.1,156.2,134.9,129.8,125.2,72.5,31.7ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+Na]+Calcd for C10H12NaO2 +187.0730；Found187.0722.
红外测试结果为：IR(neat)ν1688,1607,1289,1215,1168,1089,832,705cm-1；
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-11的结构如下：
实施例12
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-12(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-12，分离产率为64％，将液体进行核磁表征。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ10.14(s,1H),8.31(s,1H),8.06–7.84(m,4H),7.60(ddd,J＝22.7,8.2,6.9Hz,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-12的结构如下：
实施例13
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-13(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-13，分离
产率为25％，将黄色固体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(CDCl3,400MHz)δ10.08(s,1H),8.24(s,1H),7.95–7.85(m,2H),7.79(d,J＝8.5Hz,1H),7.22(dd,J＝8.9,2.5Hz,1H),7.17(d,J＝2.5Hz,1H),3.95(s,3H)ppm；
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ192.0,160.3,138.3,134.2,132.4,131.1,128.0,127.7,123.7,119.9,106.1,55.5ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M]Calcd for C12H10O2 186.0681；Found186.0687.
红外测试结果为：IR(neat)ν1675,1622,1478,1392,1267,1172,860,803cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-13的结构如下：
实施例14
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-14(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-14，分离
产率为57％，将黄色固体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.11(s,1H),8.56(s,1H),8.23–8.14(m,1H),7.97–7.87(m,2H),7.88–7.81(m,1H),7.56–7.45(m,2H)ppm；
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ191.7,146.0,139.7,135.9,134.9,133.2,127.6,126.9,125.1,123.4,123.2,122.9,121.9ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+H]+Calcd for C13H9OS+213.0369；Found213.0367.
红外测试结果为：IR(neat)ν1693,1587,1418,1316,1180,1077,893,758cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-14的结构如下：
实施例15
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-15(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-15分离产率为51％，将黄色固体进行核磁测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.56(s,1H),8.14(d,J＝7.6Hz,1H),8.00–7.87(m,2H),7.66(d,J＝8.3Hz,1H),7.51(t,J＝7.8Hz,1H),7.44(t,J＝7.6Hz,1H),7.39(t,J＝7.1Hz,1H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-15的结构如下：
实施例16
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-16(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射
器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-16分离产率为28％，将黄色固体进行核磁测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.20(s,1H),9.05(d,J＝4.2Hz,1H),8.39–8.29(m,2H),8.28–8.13(m,2H),7.53(dd,J＝8.3,4.2Hz,1H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-16的结构如下：
实施例17
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-17(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-17分离产率为25％，将黄色固体进行核磁测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.26(s,1H),9.37(s,1H),8.64(s,1H),8.20(d,J＝8.5Hz,1H),8.00(d,J＝8.6Hz,1H),7.89(t,J＝8.4Hz,1H),7.67(t,J＝8.0Hz,1H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-17的结构如下：
实施例18
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-18(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色液体III-18分离产率为38％，将黄色液体进行核磁测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.14(s,1H),8.68(d,J＝7.7Hz,1H),8.30(s,1H),7.87(d,J＝7.9Hz,1H),7.54–7.42(m,2H)ppm.
通过与已知化合物原有核磁对照，可得本实施例产物III-18的结构如下：
实施例19
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-19(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-19分离产率为51％，将无色液体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.01(s,1H),7.90(d,J＝8.2Hz,2H),7.61(d,J＝8.0Hz,2H),7.14(d,J＝7.7Hz,1H),6.79(d,J＝7.7Hz,1H),6.70(s,1H),5.13(s,2H),3.38(hept,J＝6.9Hz,1H),2.31(s,3H),1.24(d,J＝6.9Hz,6H)ppm；
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ191.9,155.4,144.7,136.5,135.9,134.4,130.0,127.2,126.2,121.9,112.7,69.3,26.7,22.9,21.4ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M]Calcd for C18H20O2 268.1463；Found268.1484.
红外测试结果为：IR(neat)ν3049,2958,2066,1599,1505,1191,799,473cm–1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-19的结构如下：
实施例20
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-20(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-20分离产率为43％，将黄色固体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.95(s,1H),7.73(s,1H),7.70(d,J＝7.7Hz,1H),7.50–7.43(m,2H),7.34(d,J＝7.7Hz,1H),7.06–6.97(m,3H),6.68(d,J＝3.5Hz,1H),4.19(s,2H),2.40(s,3H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl3)δ-114.87ppm；
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ192.0,162.2(d,J＝246.9Hz),144.1,142.0(d,J＝10.7Hz),139.2,135.0,131.2,130.7,130.6,128.5,127.2(d,J＝7.9Hz),126.3,122.78,122.77,115.8(d,J＝21.7Hz),33.9,20.0ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+CH3CN+H]+Calcd for C21H19FNOS+352.1166；Found 352.1176.
红外测试结果为：IR(neat)ν1692,1606,1508,1440,1233,1160,828,810cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-20的结构如下：
实施例21
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-21(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-21分离产率为32％，将黄色固体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.01(s,1H),7.89(d,J＝8.0Hz,2H),7.59(d,J＝7.9Hz,2H),7.20(d,J＝8.6Hz,1H),6.77(d,J＝8.5Hz,1H),6.72(s,1H),5.12(s,2H),2.95–2.85(m,2H),2.56–2.44(m,1H),2.38(dt,J＝13.6,3.7Hz,1H),2.25(q,J＝6.7Hz,1H),2.14–1.89(m,4H),1.64–1.43(m,6H),0.90(s,3H)ppm；
13C{1H}NMR(100MHz,CDCl3)δ191.9,156.4,144.3,138.0,132.8,130.0,127.4,126.5,114.9,112.3,69.2,50.4,48.0,44.0,38.3,35.9,31.6,29.7,26.5,25.9,21.6,13.9ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+CH3CN+H]+Calcd for C28H32NO3 +430.2377；Found 430.2368.
红外测试结果为：IR(neat)ν1731,1682,1610,1494,1252,1161,1057,813cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-20的结构如下：
实施例22
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-22(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射
器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到无色液体III-22分离产率为50％，将无色液体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.04(s,1H),7.91(d,J＝8.1Hz,2H),7.66(d,J＝8.0Hz,2H),4.79(s,2H),2.59(t,J＝6.8Hz,2H),2.20(s,3H),2.15(s,3H),2.11(s,3H),1.86–1.74(m,2H),1.62–1.48(m,4H),1.45–1.35(m,4H),1.31–1.23(d,J＝13.8Hz,9H),1.16–1.00(m,7H),0.89–0.84(m,12H)ppm；
13C{1H}NMR(101MHz,CDCl3)δ192.0,147.9,145.1,129.9,127.8,127.6,117.7,74.9,73.8,40.0,39.4,37.50,37.48,37.4,37.3,32.8,32.7,31.3,28.0,24.8,24.5,23.9,22.7,22.6,21.0,20.7,19.8,19.7,12.9,12.0,11.8ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+CH3CN+H]+Calcd for C28H32NO3 +430.2377；Found 430.2368.
红外测试结果为：IR(neat)ν1731,1682,1610,1494,1252,1161,1057,813cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-22的结构如下：
实施例23
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-23(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色液体III-23分离产率为31％，将黄色液体进行核磁测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.11(s,1H),8.25–8.16(m,2H),7.95(d,J＝8.3Hz,2H),4.97(td,J＝10.9,4.4Hz,1H),2.14–2.09(m,1H),1.95(pd,J＝7.0,2.8Hz,1H),
1.81–1.69(m,2H),1.64–1.51(m,2H),1.22–1.07(m,2H),0.94(dd,J＝6.8,4.4Hz,7H),0.81(d,J＝6.9Hz,3H)ppm.
结合核磁的测试结果，可得本实施例产物III-23的结构如下：
实施例24
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-24(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色液体III-24分离产率为30％，将黄色液体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.11(s,1H),8.24(d,J＝8.3Hz,2H),7.96(d,J＝8.3Hz,2H),4.72(d,J＝11.7Hz,1H),4.65(d,J＝7.9Hz,1H),4.45(d,J＝2.6Hz,1H),4.37(d,J＝11.7Hz,1H),4.27(d,J＝7.9Hz,1H),3.96(d,J＝13.0Hz,1H),3.81(d,J＝13.0Hz,1H),1.56(s,3H),1.46(s,3H),1.37(s,3H),1.35(s,3H)ppm；
13C{1H}NMR(101MHz,CDCl3)δ192.0,147.9,145.1,129.9,127.8,127.6,117.7,74.9,73.8,40.0,39.4,37.50,37.48,37.4,37.3,32.8,32.7,31.3,28.0,24.8,24.5,23.9,22.7,22.6,21.0,20.7,19.8,19.7,12.9,12.0,11.8ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+H]+Calcd for C20H24NaO8 +415.1363；Found415.1372.
红外测试结果为：IR(neat)ν2989,1704,1375,1251,1104,1068,888,756cm-1；
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-24的结构如下：
实施例25
向配备有磁力搅拌棒的15mL反应管中，加入镍催化剂(13mol％)、配体(13mol％)、
光催化剂(1mol％)和碱(0.8mmol)。随后对反应体系进行氩气保护。在氩气氛围条件下通过5.0mL注射器加入干燥的溶剂(4.0mL)，并在室温下搅拌混合物15分钟。随后，通过250μL微量注射器向反应混合物中加入I-25(0.8mmol)和H2O(12.0mmol)。通过100μL注射器向反应混合物中加入II(0.4mmol)。然后将反应混合物放置在室温30W蓝色LED的照射下搅拌24小时。随后，将反应液真空旋干，过色谱柱进行纯化，得到黄色固体III-25分离产率为35％，将黄色固体进行核磁、红外和质谱测试。
核磁测试结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.10(s,1H),8.20(d,J＝8.2Hz,2H),7.94(d,J＝8.3Hz,2H),5.43(d,J＝4.9Hz,1H),5.03–4.75(m,1H),2.48(d,J＝7.7Hz,2H),2.07–1.77(m,6H),1.63–1.47(m,6H),1.42–1.27(m,4H),1.19–0.96(m,13H),0.92(d,J＝6.5Hz,3H),0.87(d,J＝6.6Hz,6H),0.69(s,3H)ppm；
13C{1H}NMR(101MHz,CDCl3)δ192.0,147.9,145.1,129.9,127.8,127.6,117.7,74.9,73.8,40.0,39.4,37.50,37.48,37.4,37.3,32.8,32.7,31.3,28.0,24.8,24.5,23.9,22.7,22.6,21.0,20.7,19.8,19.7,12.9,12.0,11.8ppm；
质谱测试结果为：HRMS(ESI)m/z:[M+H]+Calcd for C35H50KO3 +557.3392；Found557.3389.
红外测试结果为：IR(neat)ν2937,1704,1270,1200,1104,850,758,685cm-1.
结合核磁、红外和质谱的测试结果，可得本实施例产物III-25的结构如下：
对比例1
与实施例1相比，唯一不同在于，本对比例不加入H2O。产物III-1分离产率为8％。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种芳香醛的合成方法，其特征在于，包括下述步骤：
在惰性气氛下，将式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物，在含有光催化剂、镍催化剂、配体、碱和水的有机溶剂中，在蓝光照射下进行反应，得到式Ⅲ所示的芳香醛；
式Ⅰ、式Ⅱ和式Ⅲ为如下结构：
其中环A选自苯、吡啶、噻吩、呋喃、哒嗪、吲唑、吲哚、异喹啉、喹啉、萘、苯并噻吩、二苯并呋喃或二苯并噻吩；
R选自F、Cl、CH3、t-Bu、OCH3、OBn、COOMe、CH2OH、C(CH3)2OH、Ph、 其中---表示连接位点；
X选自Br、Cl、I或OTs；
R的个数n＝0、1或2。
2.根据权利要求1所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述光催化剂包括[Ir(dF(CF3)ppy)2(dtbbpy)][PF6]、Ir(ppy)2dtbbpyPF6或4CzIPN中的一种或任意组合；和/或
所述镍催化剂包括溴化镍或二乙酰丙酮镍中的一种或组合；和/或
所述配体包括联吡啶、4,4-二-叔丁基联吡啶或4,4-二-甲氧基联吡啶中的一种或任意组合。
3.根据权利要求2所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述光催化剂的用量为式II所示的化合物摩尔量的0.8～1.2％。
4.根据权利要求2所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述镍催化剂的用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。
5.根据权利要求2所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述配体的用量为式II所示的化合物摩尔量的10～15％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述碱采用强碱弱酸盐，其用量为式II所示的化合物摩尔量的150～200％。
7.根据权利要求1～5任一项所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述水与式II所示的化合物摩尔比为(20～30):1。
8.根据权利要求1～5任一项所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述式Ⅰ所示的化合物和式Ⅱ所示的化合物的摩尔比为(1.8～2.2):1。
9.根据权利要求1～5任一项所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯乙烷。
10.根据权利要求1～5任一项所述的芳香醛的合成方法，其特征在于，所述反应温度为20～35℃，反应时间为20～30h。
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