CN1290839C - 2－甲基－2－芳基－1，3－二氧杂戊环化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，包括以下步骤：卤代芳烃与2-羟基乙基乙烯基醚在离子液体中，在镍络合物催化剂、磷配体、有机胺存在下，于20℃～150℃下搅拌反应1～50小时，反应结束后处理得产物2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物；本发明所述的制备方法，制备工艺简单、收率高，易操作，对环境污染小。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种杂戊环化合物的制备方法，尤其涉及2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法。
(二)背景技术
芳环上连接有杂氧环的化合物是天然物和许多药物的重要中间体，是一个具有多功能性的化合物，由该化合物进行天然物的合成和新药的开发或对相应药物进行传统工艺的改造，有着重要的学术意义和广阔的应用前景。
目前，关于2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物是通过芳基乙酮类化合物与二醇缩合或卤代芳烃与相应的格氏试剂进行反应制得。但是芳基乙酮类化合物是由Friedel-Crafts酰化反应制得，而格氏反应反应条件要求较高，因此，利用Heck偶联反应进行2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的合成可以祢补上述不足，且该方法尚未见报道。
Heck偶联反应在C-C键形成反应中具有重要地位，通常是在金属钯催化下由卤代芳烃合成官能化芳烃化合物，是Friedel-Crafts反应的一个补充。Heck偶联反应中使用的金属钯催化剂价格贵，催化体系的循环使用是一个需要解决的问题。
离子液体作为新兴的绿色化学溶剂，是完全由离子组成的液体化合物，通常是由烷基咪唑或烷基吡啶季铵阳离子与四氟硼酸和六氟磷酸及氯铝酸等酸根负离子组成。离子液体与有机溶剂相比具有不挥发，不易燃易爆，对有机物和无机物有良好的溶解性，使反应可在均相进行，对水和空气稳定，便于反应操作和处理，易回收。离子液体还可催化加速化学反应的过程及提高反应的选择性。同时使用离子液体为反应介质，合成具有官能化芳烃化合物，也是一种有应用前景的的绿色合成技术。
(三)发明内容
本发明目的在于提供一种工艺简单、对环境污染小的制备2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的方法，所采用的技术方案为：
一种2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，包括以下步骤：卤代芳烃与2-羟基乙基乙烯基醚在离子液体中，在镍络合物催化剂、磷配体、有机胺存在下，于20℃～150℃下搅拌反应1～50小时，反应结束后处理得产物2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物；
所述的离子液体为如式(I)所示的3-甲基咪唑无机酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑无机酸盐[Bmim]+L-，式(I)中R1表示H或含碳原子数为n＝1～18的烷基，L为下列之一：BF4、PF6、OAC、CF3SO3、N(SO2CF3)2；离子液体优选为3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，烷基为含碳原子数n＝1～18的烷基；更优选为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述的磷配体为1，2-双(二苯基膦)乙烷或1，3-双(二苯基膦)丙烷或1，4-双(二苯基膦)丁烷。
上述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物和卤代芳烃优选为如式(II)和(III)的化合物，
其中式(II)和(III)中，R2为氢、吸电子或推电子取代基，如：-CHO，-CN，-F，-COCH3，-CF3，-CH3，-OCH3，-OC2H5，-OC3H7，-COOCH3，-Ph，-OH，-NH2等，R2优选下列之一：H，-CN，-COCH3，-CH3；X为氯或溴或碘。
作为本发明的另一优选，所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物和卤代芳烃分别为2-甲基-2-(2’-萘基)-1，3-二氧杂戊环和2-溴萘。
所述的金属镍催化剂为二价或零价的镍化合物，如Ni(OAc)2，NiCl2，等，特别优选为醋酸镍。
所述的有机胺优选为三乙胺。
所述的产物后处理可以是：将反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物。
所述的反应温度优选为50℃～140℃，反应时间优选为5～40小时；
本发明所述的各物质推荐按如下配比进行反应：
卤代芳烃、2-羟基乙基乙烯基醚、镍催化剂、磷配体、有机胺的摩尔比为1∶2～5∶0.04～0.1∶0.08～0.2∶0.16～0.4。
本发明中所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环优选按以下步骤制备：
将卤代芳烃1毫摩尔，醋酸镍0.1毫摩尔，1，3-双(二苯基膦)丙烷(Dppp)0.2毫摩尔，2-羟基乙基乙烯基醚3毫摩尔，三乙胺0.16毫摩尔或0.2毫摩尔，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于10毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应12个小时。反应结束后，冷却，后处理，将产物用核磁共振谱和质谱进行鉴定。
上述反应的反应式为：
所述的镍催化剂和离子液体反应结束后，可回收循环使用。
本发明所述的制备方法工艺简单、收率高，易操作，对环境污染小。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1由溴苯制备2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环
将溴苯157毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环140毫克，收率85％。
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实施例2由氯苯制备2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环
将氯苯113毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环132毫克，收率80％。
实施例3由4-溴苯乙酮制备2-甲基-2-(4′-乙酰基苯基)-1，3-二氧杂戊环
将4-溴苯乙酮198毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺17毫克(0.16毫摩尔)，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于500毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应10个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(4′-乙酰基苯基)-1，3-二氧杂戊环155毫克，收率75％。mp 54-55℃。
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实施例4利用回收离子液体，由2-溴萘制备2-甲基-2-(2′-萘基)-1，3-二氧杂戊环
将2-溴萘207毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，实施例1回收的离子液体2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(2′-萘基)-1，3-二氧杂戊环189毫克，收率88％。
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HRMS Calc for C14H15O2：215.1072.Found：215.1074.
实施例5由3-溴苯乙腈制备2-甲基-2-(3′-氰基苯基)-1，3-二氧杂戊环
将3-溴苯乙腈182毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺17毫克(0.16毫摩尔)，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(3′-氰基苯基)-1，3-二氧杂戊环135毫克，收率71％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.52-7.58(m，4H)，3.97-4.01(m，2H)，3.66-3.70(m，2H)，1.55(s，3H)；
13C NMR(400MHz，CDCl3)δ127.7，131.2，125.2，117.7，110.8，107.2，63.5，26.4；Cl-MS m/z 207(M++NH3，100)，190(M+，53)，174(M+-O，56)；
HRMS Calc for C11H12NO2：190.0868.Found：190.0869.
实施例6由4-溴甲苯制备2-甲基-2-(4′-甲基苯基)-1，3-二氧杂戊环
将4-溴甲苯171毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基膦)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(4′-甲基苯基)-1，3-二氧杂戊环159毫克，收率89％。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.40(d，J＝10.01，2H)，7.12-7.15(d，J＝9.74，2H)，3.95-4.01(m，2H)，3.74-3.76(m，J＝23.17，2H)，2.33(s，3H)，1.64(s，3H)；
13C NMR(400MHz，CDCl3)δ140.8，137.8，129.3，125.3，109.3，65.0，32.0，27.7；
Cl-MS m/z 179(M+，100)；
HRMS Calc for C11H15O2：179.1072.Found：179.1073.
实施例7由3-溴苯乙腈制备2-甲基-2-(3′-氰基苯基)-1，3-二氧杂戊环
将3-溴苯乙腈182毫克(1毫摩尔)，氯化镍24毫克(0.1毫摩尔)，1，4-双(二苯基膦)丁烷51毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺17毫克(0.16毫摩尔)，1-十二烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(3′-氰基苯基)-1，3-二氧杂戊环135毫克，收率71％。
实施例8由4-溴甲苯制备2-甲基-2-(4′-甲基苯基)-1，3-二氧杂戊环
将4-溴甲苯171毫克(1毫摩尔)，氯化镍24毫克(0.1毫摩尔)，1，4-双(二苯基膦)丁烷51毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-(4′-甲基苯基)-1，3-二氧杂戊环159毫克，收率89％。
实施例9由溴苯制备2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环
将溴苯157毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，2-双(二苯基膦)乙烷47毫克(0.12毫摩尔)，2-羟基乙基乙烯基醚500毫克(5毫摩尔)，三乙胺20毫克(0.2毫摩尔)，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐2毫升，置于50毫升三口烧瓶中，搅拌加热，在110℃反应15个小时。反应结束后，冷却，反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得产物2-甲基-2-苯基-1，3-二氧杂戊环140毫克，收率85％。
Claims (9)
1、一种2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：卤代芳烃与2-羟基乙基乙烯基醚在离子液体中，在镍络合物催化剂、磷配体、有机胺存在下，于20℃～150℃下搅拌反应1～50小时，反应结束后处理得产物2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物；
所述的离子液体为如式(I)所示的3-甲基咪唑无机酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑无机酸盐[Bmim]+L-，式(I)中R1表示H或含碳原子数为n＝1～18的烷基，L为下列之一：BF4、PF6、OAC、CF3SO3、N(SO2CF3)2；
所述的磷配体为1，2-双(二苯基膦)乙烷或1，3-双(二苯基膦)丙烷或1，4-双(二苯基膦)丁烷，所述的镍络合物催化剂为醋酸镍或氯化镍。
2、根据权利要求1所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物和卤代芳烃分别为如式(II)和(III)的化合物，
其中式(II)和(III)中，R2为氢、吸电子或推电子取代基，X为氯或溴或碘。
3、根据权利要求1所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物和卤代芳烃分别为2-甲基-2-(2’-萘基)-1，3-二氧杂戊环和2-溴萘。
4、根据权利要求2所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的R2代表下列之一：H，-CN，-COCH3，-CH3。
5、根据权利要求1所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的有机胺为三乙胺。
6、根据权利要求1所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的离子液体为3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，烷基为含碳原子数n＝1～18的烷基。
7、根据权利要求6所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐或1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
8、根据权利要求1～7之一所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的后处理为：将反应液分层除去离子液体，二氯甲烷萃取得2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物。
9、根据权利要求8所述的2-甲基-2-芳基-1，3-二氧杂戊环化合物的制备方法，其特征在于所述的反应温度为50℃～140℃，反应时间为5～40小时；卤代芳烃、2-羟基乙基乙烯基醚、镍络合物催化剂、磷配体、有机胺的摩尔比为1∶2～5∶0.04～0.1∶0.08～0.2∶0.16～0.4。
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