一種合成聯苯型化合物的方法
2023-06-02 15:10:46 1
一種合成聯苯型化合物的方法
【專利摘要】本發明公開了一種聯苯的製備方法，以芳香硼酸為反應底物，鈀催化劑，加入催化量的鹼，在醯胺類溶劑中，室溫下反應3-8h，自身發生偶聯，反應後處理得到目標產物聯苯型化合物。本發明的製備方法反應條件溫和，催化劑用量少，原子經濟性高，操作簡單，底物的適用範圍廣，具有工業實用性。
【專利說明】一種合成聯苯型化合物的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種催化芳香硼酸自身偶聯成聯苯的方法，具體涉及一種鈀催化芳香硼酸製備聯苯型化合物的方法。
【背景技術】
[0002]聯苯是重要的有機原料，廣泛用於醫藥、農藥、染料、液晶材料等領域。可以用來合成增塑劑、防腐劑，還可以用於製造燃料、工程塑料和高能燃料等。
[0003]聯苯類化合物的合成方法主要是交叉偶聯反應。最具有代表性的是Ullmann反應，用滷代芳烴在銅作還原劑的情況下發生還原偶聯反應生成聯苯類化合物。這類方法需要較高的溫度、反應時間也比較長、產物的收率低、成本高。
[0004]廣泛在有機合成中使用的鈕催化的Suzk1-Miyaura偶聯反應,用芳香滷化物與芳香硼酸或者芳香硼酸酯反應得到聯苯類化合物。這類方法通常鈀催化劑用量比較大反應一般需要添加一些複雜的配體，即增加了成本，又不容易進行後處理。
[0005]另外一種方法是用芳基滷化物與芳基格氏試劑在鈀配合物催化下進行偶聯反應，得到目標產物。這類方法需要製備芳基格氏試劑，格氏試劑在空氣中不穩定，還需要合成能提高反應活性的配體，操作複雜，成本高。
[0006]芳基硼酸化合物的製備簡單，其在空氣中穩定存，因此，相對於Ullmann、Suzk1-Miyaura反應,直接用芳香硼酸化合物自身發生偶聯反應生成聯苯類化合物也是一個很好的方法。這樣操作簡單，降低了成本，對環境汙染小，更具有工業應用價值。目前，文獻報導的用芳香硼酸化合物自身偶聯合成聯苯類化合物比較少:
[0007]Mao J.C 等在 Catalysis Communications2008, 9，97-100 上公開了一種芳香硼酸自身偶聯合成聯苯類化合物的方法，該方法是用3mol%的Pd (OAc) 2作為催化劑，加入2.5個當量的K2CO3作為添加劑，丙酮/水(V:V=l:l，4mL)作為溶劑，室溫空氣下反應24h。產物的收率在25-91%。該方法儘管在室溫條件下反應，但是催化劑的用量大，反應時間長，還需要加入大量的K2C03。
[0008]Yamamoto Y.等在 Eur.J.0rg.Chem.2009, 1864-1867 公開了 2_4mol% 的CuOAc-Phen催化的芳香硼酸化合物的自身偶聯反應，沒有加入其他添加劑，2-丙醇作為溶劑，28° C空氣下反應2-24h，產物的收率在19-92%。該方法儘管在室溫不加入其他添加劑條件下能夠順利進行，但是需要加入配體才能實現Cu的催化活性，而且產物的收率不高。
[0009]Mao J.C 等在 Eur.J.0rg.Chem.2009, 2262-2266 上公開了一種芳香硼酸自身偶聯合成聯苯類化合物的方法。該方法的反應條件為:1個當量的I2，加入5個當量的K2CO3作為添加劑，PEG-400作為溶劑，空氣下，140° C，反應48h，產物的收率為10_97%。該方法儘管無金屬催化劑，但是反應條件苛刻，不適宜大規模的生產。
【發明內容】
[0010]本發明提高一種溫和條件下芳香硼酸自身偶聯合成聯苯型化合物的方法。[0011]本發明採用的技術方案是:在空氣氛圍中，鈀催化劑，底物芳香硼酸化合物，以醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀或者碳酸銫中的一種為鹼性添加劑，以N，N-二甲基乙醯胺(DMA)、N，N- 二甲基甲醯胺(DMF)、N，N- 二乙基甲醯胺(DEF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP )中的一種為溶劑，於室溫下，反應3-8h，反應產物後處理得到所述的聯苯型化合物。
[0012]上述技術方案中，所述的鈀催化劑優選為PdCl2。
[0013]上述技術方案中，所述的鹼性添加劑優選為醋酸鈉。
[0014]上述技術方案中，所述的溶劑優選為N，N-二甲基乙醯胺(DMA)。
[0015]上述技術方案中，催化劑PdCl2的用量與底物芳香硼酸化合物摩爾比
0.5:100~2:100。
[0016]上述技術方案中，醋酸鈉的用量與底物芳香硼酸化合物摩爾比為10:100。
[0017]上述技術方案中，所述的芳香硼酸化合物，苯環上的取代基有氫、甲基、甲氧基、氯、氟、硝基、乙醯基，取代基的位置在硼酸基的鄰位、對位、間位。
[0018]由於上述方案運用，本發明與現有的技術相比具有下列優點:
[0019]1.本發明所採用的催化體系反應條件溫和，不需要加熱和加熱設備，操作簡單:反應在室溫，空氣條件下進行；反應完後用乙醚和水對反應液進行簡單的萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸出乙醚，最後直接用石油醚作為洗脫劑，過快速矽膠柱分離得到目標產物。
[0020]2.本發明催化體系催化劑PdCl2的用量可以低至底物量的千分之五，從而降低了反應成本，具有潛在的應有價值。
[0021]3.本發明催化體系添加劑鹼的用量少，只有底物量的百分之十，最後產生的無機廢物少，所以對環境友好。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例詳述本發明，但本發明範圍並不限於下述的實施例。
[0023]實施例1聯苯的合成
[0024]將4.425mgPdCl2 (0.5mol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmLDMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入609.6mg(5mmol)苯硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應3h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物聯苯354.6mg，白色固體，收率92%。熔點69-71° C。1HNMR (400MHz, CDCl3) δ ppm:7.61 (m, 4H)，7.45 (m, 4Η)，7.36 (m, 2Η) ; 13CMMR (IOOMHz，CDCl3)δ ppm: 141.9，128.9，127.6，127.2.[0025]實施例24，4- 二甲基聯苯的合成
[0026]將4.425mgPdCl2(0.5mol%)，41mgNa0Ac(10mol%)，IOmLDMA 依次加入到 5OmL的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入679.8mg(5mmol)4-甲基苯硼酸，然後該體系在空氣中室溫條件下反應3h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物4，4-二甲基聯苯409.7mg,白色固體，收率 90%。熔點 122-124。 Co 1H NMR (400MHz，CDCl3) δ ppm:7.47 (d, 4H)，7.23 (d, 4H)，
2.39 (s, 6H) ; 13CNMR (IOOMHz，CDCl3) δ ppm: 139.5，137.5，130.1, 127.2，22.3.[0027]實施例33，3- 二甲基聯苯的合成[0028]將4.425mgPdCl2 (0.5mol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmLDMA 依次加 Λ 到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入679.8mg(5mmol) 3-甲基苯硼酸，然後該體系在空氣中室溫條件下反應3h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物3，3- 二甲基聯苯409.7mg,無色液體，收率90%。1H NMR (400MHz，CDCl3) δ ppm:7.41 (s, 2H), 7.40 (d, 2H), 7.32 (t, 2Η), 7.17 (d, 2Η),
2.43 (s, 6Η) ; 13CNMR (IOOMHz，CDCl3) δ ppm: 141.6，138.2，128.6，128.2，128.1, 124.2，21.5.[0029]實施例44，4- 二甲氧基聯苯的合成
[0030]將4.425mgPdCl2 (0.5mol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmLDMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入760.3mg(5mmol)4-甲氧基苯硼酸，然後該體系在空氣中室溫條件下反應4h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物4，4- 二甲氧基聯苯454.9mg,白色固體，收率 85%。熔點 173-175。 C。1H NMR(400MHz，CDCl3) δ ppm:7.47 (d, 4H)，6.96 (d, 4H)，
3.85 (s, 6H) ; 13CNMR (IOOMHz，CDCl3) δ ppm: 158.9，133.8，127.6，114.6，55.4.[0031 ] 實施例54，4- 二氯聯苯的合成
[0032]將8.85mgPdCl2 (lmol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmLDMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後,加入780.0mg(5mmol)4-氯苯硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應6h，反應液用3X 5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物4，4-二氯聯苯416.2mg，白色固體，收率75%。熔點150-155° C。1H 匪R(400MHz，CDCl3) δ ppm:7.48 (d, 4H)，7.41 (d, 4H) ; 13C匪R(100MHz, CDCl3) δ ppm:138.9，133.8，129.6，128.3.[0033]實施例63，3-二硝基聯苯的合成
[0034]將17.7mgPdCl2 (2mol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmLDMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後,加入835.0mg(5mmol)4-氯苯硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應6h，反應液用3 X 5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物3，3-二硝基聯苯396.5mg，黃色固體，收率65%。熔點201-203° C。1HNMR (400MHz, CDCl3) δ ppm:8.50 (t, 2H)，8.32 (dq, 2Η), 7.98 (dq, 2Η), 7.77 (t, 2Η) ; 13CNMR (10OMHz, CDCl3) δ ppm: 148.9，140.8，133.6，130.3，123.3，122.5.[0035]實施例74，4- 二甲醯基聯苯的合成
[0036]將8.85mgPdCl2 (lmol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，IOmL DMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入750.0mg(5mmol)4-甲醯基苯硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應8h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物4，4- 二甲醯基聯苯315.0mg,白色固體，收率60%。熔點 148-150。Co 1H NMR (400MHz, CDCl3) δ ppm: 10.2 (s, 2H), 8.01 (d, 4Η), 7.82 (d, 4Η) ; 13CNMR(100MHz, CDCl3) δ ppm: 191.6，145.8，133.6，130.3，123.3.[0037]實施例84，4- 二乙醯基聯苯的合成
[0038]將8.85mg PdCl2 (lmol%)，4Img NaOAc (10mol%)，IOmL DMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入820.0mg(5mmol)4-乙醯基苯硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應8h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物4，4- 二乙醯基聯苯446.4mg,白色固體，收率75%。熔點 194-196。Co 1H NMR (400MHz, CDCl3) δ ppm:8.08 (d, 4H)，7.76 (d, 4H)，2.68 (s, 6H) ; 13CNMR(IOOMHz, CDCl3) δ ppm: 197.6，144.8，136.6，128.3，127.3，26.8.[0039]實施例92，2-聯二萘的合成
[0040]將17.7mg PdCl2 (2mol%)，4ImgNaOAc (10mol%)，10mL DMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後,加入860.0mg(5mmol) 2-萘硼酸,然後該體系在空氣中室溫條件下反應8h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物2，2-聯二萘222.2mg，白色固體，收率35%。熔點180-182° C。1HNMR (400MHz，CDCl3) δ ppm:8.18 (s, 2H)，7.96 (t, 4H)，7.88-7.94 (m, 4H)，7.48-7.57 (m, 4H) ;13CNMR(100MHz, CDCl3) δ ppm: 138.6，133.8，132.6，128.7，128.3，127.7，126.5，1260.125.8.[0041]實施例103，3-聯二噻吩的合成
[0042]將17.7mg PdCl2 (2mol%)，4Img NaOAc (10mol%)，IOmL DMA 依次加入到 50mL 的圓底燒瓶中，攪拌2min後，加入640.0mg(5mmol) 3-噻吩硼酸，然後該體系在空氣中室溫條件下反應8h，反應液用3X5mL乙醚/水(2:1)萃取，收集乙醚層，用無水硫酸鎂乾燥，過濾，蒸去乙醚，柱層析得到產物3，3-聯二噻吩290.5mg，白色固體，收率70%。熔點130-132。Co 1H NMR(400MHz, CDCl3) δ ppm:7.39 (d, 2H), 7.33 (m, 4Η) ; 13CNMR(IOOMHz，CDC13) δ ppm: 137.6，126.8，126.6，1205。
【權利要求】
1.一種合成聯苯型化合物的方法，其特徵在於:在空氣氛圍中，鈀催化劑，底物芳香硼酸化合物，以醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀或者碳酸銫中的一種為鹼性添加劑，以N，N-二甲基乙醯胺(DMA)、N，N-二甲基甲醯胺(DMF)、N，N-二乙基甲醯胺(DEF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一種為溶劑，於室溫下，反應3-8h，反應產物後處理得到所述的聯苯型化合物。
2.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:所述的鈀催化劑為PdCl2;催化劑PdCl2的用量與底物芳香硼酸化合物摩爾比為0.5:100^2:100.
3.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:鹼性添加劑與底物芳香硼酸化合物摩爾比為 5:100~10:100。
4.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:反應休系中，芳香硼酸化合物濃度為2-lOmol/L。
5.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述的鹼性添加劑為醋酸鈉。
6.根據權利要求1所述方法，其特徵在於，所述的溶劑為N，N-二甲基乙醯胺(DMA)。
7.根據權利要求1所述方法，其特徵在於:所述的芳香硼酸化合物為苯硼酸或於苯環上帶有硼酸基和除硼酸基之外其它取代基的芳香化合物，苯環上的其它取代基為甲基、甲氧基、氯、氟、硝基、乙醯基中的一種，苯環上的其它取代基數量為I個，取代基的位置在硼酸基的鄰位、對位或間位。
【文檔編號】C07C201/12GK103880573SQ201210560036
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2012年12月20日
【發明者】高爽, 王連月, 李軍 申請人:中國科學院大連化學物理研究所