CN1295226C - 乙酰基噻吩的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种乙酰基噻吩的制备方法，所述的方法是用卤代噻吩与乙烯基醚类化合物在离子液体中，在金属镍催化剂、配体、有机胺存在下，在20～150℃下搅拌反应1～50小时后，经分离纯化得到所述的乙酰基噻吩；本发明所述的乙酰基噻吩的制备方法采用金属镍为催化剂，降低了成本，易于工业化生产；使用离子液体，不易挥发，不易燃易爆安全性好，且对有机物和无机物均有良好的溶解性，反应在均相条件下进行，便于操作和处理，产物收率高；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且离子液体易回收。

Description

乙酰基噻吩的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种乙酰基噻吩的制备方法。
(二)背景技术
乙酰基噻吩是重要的化工原料和许多药物的重要中间体。在噻吩杂环化合物的环上引入乙酰基，一般在环的2位上比较容易，主要用羧基衍生物在Lewis酸催化下直接进行亲电酰化反应，以及通过某些具有碳正离子活性的中间体对芳烃进行亲电取代，再经分解后转化为酰基的间接反应。但是，在环的3位上采用上述方法进行乙酰化就比较困难。
Heck反应是在金属钯催化下由卤代芳烃合成烯基取代芳烃化合物的重要方法。由于金属钯价格昂贵，难以进行工业化生产。且该反应一般在有机溶剂中进行，而有机溶剂易挥发、对某些物质溶解性差。
在本发明中，利用离子液体作反应介质，由Heck反应在金属镍的催化下制备烯醇类化合物，然后酸化分解制得乙酰基取代噻吩化合物，再由次氯酸钠氧化制备噻吩羧酸，该合成工艺易于工业化生产，并且此方法尚未见报道。
采用离子液体为反应介质，是一种有应用前景的新颖的绿色合成技术。离子液体作为新兴的绿色化学溶剂，有望解决化学反应过程中可能出现的污染问题。与典型的有机溶剂不一样，离子液体不挥发，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。
(三)发明内容
为解决现有技术中乙酰基噻吩制备中钯催化剂昂贵、难以进行工业化生产、且使用有机溶剂易挥发、溶解性差的不足，本发明提供了一种利用金属镍为催化剂、离子液体作为反应介质，成本低，易于工业化生产、反应介质不易挥发、对有机物和无机物均有良好溶解性的乙酰基噻吩的合成方法。
为达到发明目的本发明采用的技术方案是：
一种乙酰基噻吩的制备方法，所述的方法是用如式(III)或式(IV)所示的卤代噻吩与如式(I)所示的乙烯基醚类化合物在如式(II)的离子液体中，在金属镍催化剂、配体、有机胺存在下，在20～150℃下搅拌反应1～50小时后，经分离纯化得到所述的乙酰基噻吩；
式(I)中，R表示碳原子数为1～8的烷基；
式(II)中，K表示H或碳原子数为1～18的烷基，L为下列之一：
①BF4、②PF6、③OAc、④CF3SO3、⑤N(SO2CF3)2；
式(III)及式(IV)中，X为Cl、Br、I之一。
所述的卤代噻吩、乙烯基醚类化合物、镍催化剂、配体、有机胺的摩尔比为1∶2～5∶0.05～0.1∶0.05～0.2∶0.1～0.4；对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2～4毫升。
优选的，所述的卤代噻吩、乙烯基醚类化合物、镍催化剂、配体、有机胺的摩尔比为1∶5∶0.05～0.1∶0.05～0.2∶0.1～0.4，对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2毫升。
特别的，所述的离子液体为下列之一：
①3-甲基咪唑四氟硼酸盐    ②1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
尤其的，所述的离子液体为下列之一：
①1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，②1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
所述的卤代噻吩为下列之一：
①2-溴噻吩 ②3-溴噻吩 ③2-氯噻吩 ④3-氯噻吩 ⑤2-碘噻吩 ⑥3-碘噻吩。
所述的配体为下列之一：
①1，2-双(二苯基瞵)乙烷    ②1，3-双(二苯基瞵)丙烷③1，4-双(二苯基瞵)丁烷。
所述的镍催化剂为二价镍化合物，可为下列之一：①醋酸镍    ②氯化镍。
所述的有机胺为三乙胺。
特别的，所述的方法是用2-溴噻吩与正丁基乙烯基醚在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中，在醋酸镍、1，3-双(二苯基瞵)丙烷、三乙胺存在下，在120℃下搅拌反应30小时后，经分离纯化得到所述的乙酰基噻吩；所述的2-溴噻吩、正丁基乙烯基醚、醋酸镍、1，3-双(二苯基瞵)丙烷、三乙胺的摩尔比为1∶5∶0.1∶0.12∶0.2，对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2毫升。
所述的分离纯化可以是：用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物。水溶液用二氯甲烷萃取离子液体，干燥，浓缩，再生使用。
本发明所述的乙酰基取代噻吩的制备方法的有益效果主要体现在：
(1)采用金属镍为催化剂，降低了成本，易于工业化生产；(2)使用离子液体，不易挥发，不易燃易爆安全性好，且对有机物和无机物均有良好的溶解性，反应在均相条件下进行，便于操作和处理，产物收率高；(3)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且离子液体易回收。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述：
实施例1：由2-溴噻吩制备2-乙酰基噻吩
将2-溴噻吩163毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基瞵)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，正丁基乙烯基醚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20毫升烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应30个小时。反应结束后，冷却。用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物113毫克，收率90％。
1H NMR(CDCl3)δ：2.57(s，3H)，7.14(m，1H)，7.64(m，1H)，7.71(m，1H)；13CNMR(CDCl3)δ：27.32，128.5，132.9，134.2，145.0，191.2。
MS(m/z)：126(M+)。
实施例2：由3-溴噻吩制备3-乙酰基噻吩
将3-溴噻吩163毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基瞵)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，正丁基乙烯基醚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20毫升烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应30个小时。反应结束后，冷却。用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物111毫克，收率88％。
1H NMR(CDCl3)δ：2.51(s，3H)，7.31(m，1H)，7.54(m，1H)，8.04(m，1H)；13CNMR(CDCl3)δ：27.40，126.8，127.3，132.5，143.1，192.7。
MS(m/z)：126(M+)。
实施例3：由3-氯噻吩制备3-乙酰基噻吩
将3-氯吡啶119毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基瞵)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，正丁基乙烯基醚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20毫升烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应30个小时。反应结束后，冷却。用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物101毫克，收率80％。
实施例4：由2-氯噻吩制备2-乙酰基噻吩
将2-氯吡啶119毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基瞵)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，正丁基乙烯基醚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20毫升烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应30个小时。反应结束后，冷却。用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物107毫克，收率85％。
实施例5：由2-碘噻吩制备2-乙酰基噻吩
将2-碘噻吩210毫克(1毫摩尔)，醋酸镍26毫克(0.1毫摩尔)，1，3-双(二苯基瞵)丙烷49毫克(0.12毫摩尔)，正丁基乙烯基醚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20毫升烧瓶中，搅拌加热，在120℃反应30个小时。反应结束后，冷却。用甲苯提取产物后，用水溶解离子液体，再用甲苯提取一次，合并甲苯溶液，干燥，浓缩，柱层析分离得产物118毫克，收率94％。

Claims (9)

1.一种乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的方法是用如式(III)或式(IV)所示的卤代噻吩与如式(I)所示的乙烯基醚类化合物在如式(II)的离子液体中，在金属镍催化剂、配体、有机胺存在下，在20～150℃下搅拌反应1～50小时后，经分离纯化得到所述的乙酰基噻吩；
Figure C2004100844770002C1
式(I)中，R表示碳原子数为1～8的烷基；
式(II)中，K表示H或碳原子数为1～18的烷基，L为下列之一：
①BF4、②PF6、③OAc、④CF3SO3、⑤N(SO2CF3)2；
式(III)及式(IV)中，X为Cl、Br、I之一；
所述的配体为下列之一：
①1，2-双(二苯基瞵)乙烷  ②1，3-双(二苯基瞵)丙烷
③1，4-双(二苯基瞵)丁烷。
2.如权利要求1所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的卤代噻吩、乙烯基醚类化合物、镍催化剂、配体、有机胺的摩尔比为1∶2～5∶0.05～0.1∶0.05～0.2∶0.1～0.4；对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2～4毫升。
3.如权利要求2所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的卤代噻吩、乙烯基醚类化合物、镍催化剂、配体、有机胺的摩尔比为1∶5∶0.05～0.1∶0.05～0.2∶0.1～0.4，对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2毫升。
4.如权利要求2或3所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的离子液体为1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
5.如权利要求4所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的离子液体为下列之一：
①1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐
②1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
6.如权利要求2或3所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的卤代噻吩为下列之一：①2-溴噻吩②3-溴噻吩③2-氯噻吩④3-氯噻吩⑤2-碘噻吩⑥3-碘噻吩。
7.如权利要求2或3所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的镍催化剂为下列之一：①醋酸镍②氯化镍。
8.如权利要求2或3所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的有机胺为三乙胺。
9.如权利要求1所述的乙酰基噻吩的制备方法，其特征在于所述的方法是用2-溴噻吩与正丁基乙烯基醚在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中，在醋酸镍、1，3-双(二苯基瞵)丙烷、三乙胺存在下，在120℃下搅拌反应30小时后，经分离纯化得到所述的乙酰基噻吩；所述的2-溴噻吩、正丁基乙烯基醚、醋酸镍、1，3-双(二苯基瞵)丙烷、三乙胺的摩尔比为1∶5∶0.1∶0.12∶0.2，对应1毫摩尔卤代噻吩所使用的离子液体为2毫升。
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