CN1262527C - 一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法 - Google Patents

一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,涉及有机中间体合成领域。本发明所提供的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,是在氮气保护的条件下,先将溶解在四氢呋喃溶剂中的炔烃和锆或钛金属配合物降温到-78℃——30℃,然后与有机锂或者格利雅试剂反应,再加入亚铜盐,N,N’-二羟甲基丙撑脲和乙二酰氯,在-20℃-25℃条件下反应30-90min,淬灭反应后得到产品。本发明利用简单易得、使用方便的草酰氯(乙二酰氯)和炔烃为原料,与锆(或者钛)配合物、有机锂或者格利雅试剂(Grignard reagent)发生反应,高产率、高选择性地合成环戊二烯酮衍生物。本发明具有原料易得、操作简便、反应条件温和、产率高等优点。

Description

一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法
技术领域
本发明涉及有机中间体的合成,特别是涉及一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法。
背景技术
环戊二烯酮衍生物是一种重要的有机化合物,是宝贵的有机合成原料和中间体。利用环戊二烯酮衍生物作为原料,可以合成各种有用的环状化合物。环戊二烯酮衍生物作为配体,在过渡金属有机化学和功能配位化学等方面发挥着重要的作用。目前合成环戊二烯酮衍生物的传统方法,合成产率低、选择性差,而且很难合成多取代和并环的环戊二烯酮衍生物。应用一氧化碳或者二氧化碳为原料合成环戊二烯酮的方法也有报道,但是操作比较困难,而且危险性比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种操作简便,效率较高的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法。
本发明所提供的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法是,在氮气保护的条件下,先将溶解在四氢呋喃溶剂中的炔烃和锆或钛金属配合物降温到-78℃--30℃,然后与有机锂或者格利雅试剂反应,再加入亚铜盐,N,N’-二羟甲基丙撑脲(DMPU)和乙二酰氯(草酰氯),在-20℃-25℃条件下反应30-90min,淬灭反应后得到产品。
其中优选的是,所述四氢呋喃溶剂为经过无水无氧处理的四氢呋喃(THF);所述炔烃为C4-C20的对称或不对称的炔烃;所述锆或钛金属配合物为二氯二茂锆或二氯二茂钛等类似的配合物。其中,无水无氧处理过程是采用获得无水无氧溶剂的一般方法,即在高纯氮气下向配有回流冷凝管和通气活塞的三口圆底烧瓶中加入THF、金属钠和二苯甲酮,加热回流4-5小时后蒸馏,然后在氮气下保存。
所述有机锂试剂包括正丁基锂或苯基锂,格利雅试剂(Grignard reagent)包括各种类型的格利雅试剂(Grignard reagent)。为了保存和使用方便,正丁基锂溶解在正己烷溶剂中,苯基锂溶解在环己烷和乙醚溶剂中,格利雅试剂溶解在乙醚或THF中。
所述亚铜盐通常为氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜或者氰化亚铜。
在反应中用到的DMPU是商品化的DMPU,草酰氯一般是购买的商品化试剂,使用时需先重新蒸馏。
降温过程可以采用冷浴法,如干冰-丙酮浴、液氮-丙酮浴、冰盐水浴等。
合成反应原料摩尔比为炔烃∶锆或钛配合物∶有机锂或格利雅试剂∶亚铜盐∶N,N’-二羟甲基丙撑脲∶乙二酰氯=2.0∶1.2∶2.4∶2.0∶3.0∶1.5-2.0。
合成反应结束后,可采用盐酸水溶液、氯化铵溶液、碳酸氢钠溶液或水来淬灭反应。
反应终止后,一般还需要经过萃取、洗涤、干燥、浓缩和柱层析等纯化过程得到产品。所述萃取是以石油醚为萃取剂;洗涤包括水洗两次和饱和食盐水洗一次;干燥是以无水硫酸镁、无水硫酸钠或氯化钙为干燥剂,干燥30分钟左右即可;浓缩采用常压蒸馏、减压蒸馏或者旋转蒸发方法等将溶剂蒸干;柱层析以200-300目硅胶为分离树脂,洗脱剂可以选择石油醚和二氯甲烷或石油醚和乙醚混合液等。
本发明合成得到的多取代环戊二烯酮衍生物结构通式如式I和II所示。
Figure C20041003781600041
基本反应式如下:
Figure C20041003781600044
M=Zr,Ti
本发明利用简单易得、使用方便的草酰氯(乙二酰氯)和炔烃为原料,与锆(或者钛)配合物、丁基锂或者格利雅试剂(Grignard reagent)发生反应,高产率、高选择性地合成环戊二烯酮衍生物。本发明具有原料易得、操作简便、反应条件温和、产率高等优点。
具体实施方式
实施例1、2,3,4,5-四丁基环戊二烯酮的合成(结构式I中R1=R2=R3=R4=丁基)
1、2,3,4,5-四丁基环戊二烯酮的合成
在高纯氮气保护下,向20ml的Schlenk反应管加入1.2mmol二氯二茂锆,2.0mmol的5-癸炔以及5ml无水无氧处理过的四氢呋喃溶剂,搅拌均匀,用液氮-丙酮浴冷却到-78℃,加入2.4mmol正丁基锂溶液维持10分钟,然后在室温下反应1小时。加入2.0mmol氯化亚铜和3.0mmolDPMU,再加入2.0mmol新蒸馏的草酰氯,继续反应30分钟。加入1ml的盐酸(3N),用30ml石油醚萃取三次,滤液合并,用水洗涤两次,饱和食盐水洗涤一次。加入硫酸镁干燥30分钟,过滤,滤液旋转蒸发浓缩得到粗产物。粗产物用石油醚和二氯甲烷做洗脱剂(4∶1)柱分离(200-300目硅胶),得到纯度大于99%的桔红色液体产品2,3,4,5-四正丁基环戊二烯酮249mg,分离产率82%。
其中,无水无氧处理过程是采用无水无氧溶剂的一般方法,即在高纯氮气下向配有回流冷凝管和通气活塞的三口圆底烧瓶中加入THF、金属钠和二苯甲酮,加热回流四、五个小时后蒸馏,然后在氮气下保存。
2、2,3,4,5-四丁基环戊二烯酮的鉴定
红外光谱数据:IR(neat):1716cm-1(C=O)。
核磁共振数据1H NMR(C6D6,Me4Si)δ0.56-0.62(m,12H),1.00-1.27(m,16H),1.86-1.97(m,8H);13C NMR(C6D6,Me4Si)δ14.0,14.1,23.2,23.2,23.3,26.2,31.6,32.3,126.3,154.6,203.9。
高分辨质谱数据:HRMS calcd for C21H36O 304.2766,found 304.2757。
分析结果表明,获得的目的产物正确。
实施例2、2,3,4,5-四苯基环戊二烯酮的合成(结构式I中R1=R2=R3=R4=苯基)
1、2,3,4,5-四苯基环戊二烯酮的合成
在高纯氮气保护下,向20ml的Schlenk反应管加入1.2mmol二氯二茂锆,2.0mmol的二苯乙炔以及5ml无水无氧处理过的四氢呋喃溶剂,搅拌均匀,用液氮-丙酮浴冷却到-78℃,加入2.4mmol正丁基锂溶液维持10分钟,然后在室温下反应1小时。加入2.0mmol溴化亚铜和3.0mmolDPMU,再加入1.5mmol新蒸馏的草酰氯,继续反应30分钟。加入1ml的3N氯化铵溶液,用30ml石油醚萃取三次,滤液合并,用水洗涤两次,饱和食盐水洗涤一次。加入无水硫酸钠干燥30分钟,过滤,滤液旋转蒸发浓缩得到粗产物。粗产物用石油醚和乙醚(30∶1)做洗脱剂柱分离(200-300目硅胶),得到纯度大于99%的红色固体2,3,4,5-四苯基环戊二烯酮257mg,分离产率67%。
2、2,3,4,5-四苯基环戊二烯酮的鉴定
熔点212℃。
红外光谱:IR(neat):1712cm-1(C=O)。
核磁共振数据1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ6.75-7.08(m,7H),7.13(m,13H);13CNMR(CDCl3,Me4Si)δ125.3,127.4,128.0,128.0,128.5,129.3,129.9,130.1,130.3,154.5,200.3。
分析结果表明,获得的目的产物正确。
实施例3、2,3-二苯基-4,5-二丁基环戊二烯酮的合成(结构式I中R1=R2=苯基,R3=R4=正丁基)
1、2,3-二苯基-4,5-二丁基环戊二烯酮的合成
在高纯氮气保护下,向20ml的Schlenk反应管加入1.2mmol二氯二茂锆,1.0mmol的二苯乙炔以及5ml无水无氧处理过的四氢呋喃溶剂,搅拌均匀,用液氮-丙酮浴冷却到-78℃,加入2.4mmol乙基溴化镁溶液维持10分钟,然后在零度下反应1小时。加入1.2mmol的5-癸炔,升温到50℃继续反应1小时。降温至0℃加入2.0mmol碘化亚铜和3.0mmolDPMU,再加入1.8mmol新蒸馏的草酰氯,继续反应1小时。加入1ml的3N碳酸氢钠溶液,用30ml石油醚萃取三次,滤液合并,用水洗涤两次,饱和食盐水洗涤一次。加入硫酸镁干燥30分钟,过滤,滤液旋转蒸发浓缩得到粗产物。粗产物用石油醚和乙醚(40∶1)做洗脱剂柱分离(200-300目硅胶),得到纯度大于99%的深红色油状液体产品2,3-二苯基-4,5-二丁基环戊二烯酮168mg,分离产率49%。
2、2,3-二苯基-4,5-二丁基环戊二烯酮的鉴定
红外光谱:IR(neat):1709,1696cm-1(C=0)。
核磁共振数据:1H NMR(C6D6,Me4Si)δ0.63(t,J=6.8Hz,3H),0.91(t,J=7.3Hz,3H),1.02-1.06(m,4H),1.32-1.40(m,2H),1.54-1.60(m,2H),2.22(t,J=7.2Hz,2H),2.32(t,J=7.5Hz,2H),6.93-7.04(m,8H),7.42-7.45(m,2H);13C NMR(C6D6,Me4Si)δ13.7,14.2,22.8,23.2,23.3,26.3,30.6,32.3,125.0,126.8,127.3,128.2,128.3,128.5,128.8,130.3,131.6,135.2,154.2,156.3,202.1。
高分辨质谱数据HRMS calcd for C25H28O,344.2139,found 344.2148。
分析结果表明,获得的目的产物正确。
实施例4、2,3-二丙基-4,5-二丁基环戊二烯酮的合成(结构式I中R1=R2=正丙基,R3=R4=正丁基)
1、2,3-二丙基-4,5-二丁基环戊二烯酮的合成
在高纯氮气保护下,向20ml的Schlenk反应管加入1.2mmol二氯二茂锆,1.0mmol的5-癸炔及5ml无水无氧处理过的四氢呋喃溶剂,搅拌均匀,用液氮-丙酮浴冷却到-78℃,加入2.4mmol乙基溴化镁溶液维持10分钟,然后在零度下反应1小时。加入1.0mmol的4-辛炔,升温到50℃继续反应1小时。降温至-10℃加入2.0mmol氯化亚铜和3.0mmolDPMU,再加入2.0mmol新蒸馏的草酰氯,继续反应1小时。加入1ml水,用30ml石油醚萃取三次,滤液合并,用水洗涤两次,饱和食盐水洗涤一次。加入硫酸镁干燥30分钟,过滤,滤液旋转蒸发浓缩得到粗产物。粗产物用石油醚和二氯甲烷(5∶1)做洗脱剂柱分离(250-300目硅胶),得到纯度大于99%的桔红色油状液体产品2,3-二丙基-4,5-二丁基环戊二烯酮138mg,分离产率50%。
2、2,3-二丙基-4,5-二丁基环戊二烯酮的鉴定
红外光谱IR(neat):1716cm-1(C=O)。
核磁共振数据1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ0.86-1.02(m,14H),1.26-1.54(m,12H),2.09-2.09(m,2H),2.21-2.26(m,2H),2.60-2.67(m,2H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ13.9,14.0,14.3,14.4,22.5,22.6,22.9,23.0,23.323.5,24.9,26.5,31.3,31.9,122.0125.8135.9,155.0 204.9。
高分辨质谱数据HRMS calcd for C19H32O,276.2453,found 276.2449。
分析结果表明,获得的目的产物正确。
实施例5、2,3-二丁基-茚酮的合成(结构式II中R1=R2=正丁基)
1、2,3-二丁基-茚酮的合成
在高纯氮气保护下,向20ml的Schlenk反应管加入1.2mmol二氯二茂锆,5ml的四氢呋喃溶剂,搅拌均匀,用液氮-丙酮浴冷却到-78℃,加入2.4mmol苯基锂溶液维持10分钟,然后在零度下反应1小时。加入1.2mmol的5-癸炔,升温到70℃继续回流反应24小时。降温至0℃加入2.0mmol氯化亚铜和3.0mmolDPMU,再加入2.0mmol新蒸馏的草酰氯,继续反应60分钟。加入1ml的3N盐酸,用30ml石油醚萃取三次,滤液合并,用水洗涤两次,饱和食盐水洗涤一次。加入硫酸镁干燥30分钟,过滤,滤液旋转蒸发浓缩得到粗产物。粗产物用石油醚和二氯甲烷(3∶1)做洗脱剂柱分离(200-300目硅胶),得到纯度大于99%的浅绿色液体产品2,3-二丁基-茚酮145mg,分离产率60%。
2、2,3-二丁基-茚酮的鉴定
红外光谱IR(neat):1718cm-1(C=O)。
核磁共振数据1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ0.81-0.91(m,6H),1.23-1.55(m,8H),2.17(t,J=7.5Hz,2H),2.45(t,J=7.5Hz,2H),6.93-7.29(m,4H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ13.88(2CH3),22.6,22.8,23.0,26.0,29.9,31.4,118.9,121.6,127.8,131.1,133.1,134.8,145.6,157.7,198.5。
高分辨质谱数据HRMS calcd for C17H22O 242.1671,found 242.1679。
分析结果表明,获得的目的产物正确。

Claims (9)

1、一种合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,是在氮气保护的条件下,先将溶解在四氢呋喃溶剂中的炔烃和锆或钛金属配合物降温到-78℃--30℃,然后与有机锂或者格利雅试剂反应,再加入亚铜盐,N,N’-二羟甲基丙撑脲和乙二酰氯,在-20℃-25℃条件下反应30-90min,淬灭反应后得到产品。
2、根据权利要求1所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述四氢呋喃溶剂为经过无水无氧处理的四氢呋喃溶剂;所述炔烃为C4-C20的对称或不对称的炔烃;所述锆金属配合物为二氯二茂锆,钛金属配合物为二氯二茂钛。
3、根据权利要求1所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述有机锂为正丁基锂或苯基锂。
4、根据权利要求1所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述亚铜盐为氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜或者氰化亚铜。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于,所述反应原料摩尔比为炔烃∶锆或钛配合物∶有机锂或格利雅试剂∶亚铜盐∶N,N’-二羟甲基丙撑脲∶乙二酰氯=2.0∶1.2∶2.4∶2.0∶3.0∶1.5-2.0。
6、根据权利要求1所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述淬灭反应采用盐酸水溶液、氯化铵溶液、碳酸氢钠溶液或水。
7、根据权利要求1所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述得到产品还需要经过纯化过程。
8、根据权利要求7所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述纯化过程包括萃取、洗涤、干燥、浓缩和柱层析。
9、根据权利要求8所述的合成多取代环戊二烯酮衍生物的方法,其特征在于:所述萃取是以石油醚、正己烷或正戊烷为萃取剂;所述洗涤包括水洗两次和饱和食盐水洗一次;所述干燥是以无水硫酸镁、无水硫酸钠或氯化钙为干燥剂;所述柱层析是以200-300目硅胶为分离柱,洗脱剂为石油醚和二氯甲烷或石油醚和乙醚。
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