一种富电子共轭二烯类化合物、制备方法及应用与流程

1.本发明涉及共轭二烯技术领域，具体涉及一种富电子共轭二烯类化合物、制备方法及应用。


背景技术：

2.1,3
‑
丁二烯类化合物作为有机合成中的重要骨架，具有共轭体系，在环加成和聚合反应中有着广泛的应用。其中富电子的共轭二烯是[4 2]环化的常用底物，其与亲双烯体(烯烃或炔烃)发生狄尔斯
‑
阿尔德反应可以用于构建六元环类化合物，是有机化学合成反应中非常重要的形成碳碳键的手段之一。同时也是合成生物活性类化合物的重要中间体，例如萘醌类化合物发生[4 2]环化可以为蒽醌类抗生素的合成提供一种可行方法。此外，此类富电子的共轭二烯在聚合反应等领域也有相关报道。
[0003]
目前，合成此类富电子的共轭二烯一种方法是通过烯醇醚
‑
炔烃在钌催化下发生分子间的复分解反应生成。此法主要是烷基的烯醇醚为底物，且存在立体选择性问题。或者通过叶立德反应，首先将一个底物制备成磷叶立德，再与相应的烯酮反应，此类方法缺点是反映过程中生成三苯氧磷后，存在后处理较繁琐，如果需要得到单一的e异构体，需使反应在较低温度下进行，反应时间长，反应步骤多的缺点。


技术实现要素：

[0004]
本发明针对现有技术的问题提供一种具有较好的立体选择性、操作简单、便捷的富电子共轭二烯类化合物、制备方法及应用。
[0005]
本发明采用的技术方案是：一种富电子共轭二烯类化合物，其结构如下：
[0006][0007]
式中：ar为苯基，4
‑
甲基苯基，4
‑
叔丁基苯基，4
‑
甲氧基苯基，4
‑
苯基，4
‑
氟苯基，4
‑
氯苯，4
‑
三氟甲基苯基，3
‑
甲氧基苯基，2
‑
甲基苯基，2
‑
甲氧基苯基，1,2
‑
亚甲二氧基苯基，2
‑
萘基，3
‑
噻吩基中的一种。
[0008]
富电子共轭二烯类化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
步骤1：将n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙、碱和催化剂混合；
[0010]
步骤2：加入膦配体、芳基卤化物和溶剂，在磁力搅拌、90℃温度、氮气气氛中充分反应；
[0011]
步骤3：冷却后，提纯即可得到所需富电子共轭二烯类化合物。
[0012]
富电子共轭二烯类化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0013]
步骤1：将3
‑
(苄氧基)环丁烷
‑1‑
酮、对甲苯磺酰肼和溶剂混合，在磁力搅拌、60℃温度条件下，充分反应；
[0014]
步骤2：冷却后，向步骤1得到的反应混合物中加入碱、金属钯、膦配体、芳基卤化物
和溶剂；在磁力搅拌条件、90℃温度、氮气气氛中充分反应；
[0015]
步骤3：冷却后，提纯即可得到所需富电子共轭二烯类化合物。
[0016]
进一步的，所述碱为碳酸铯，催化剂为金属钯，膦配体为二苯基环己基膦，溶剂为1,4二氧六环。
[0017]
进一步的，所述催化剂为醋酸钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、双(乙腈)二氯化钯(ⅱ)、氯化烯丙基钯(ⅱ)二聚物中的一种。
[0018]
进一步的，所述芳基卤化物和n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙或对甲苯磺酰肼的摩尔比均为1:1～1.5。
[0019]
进一步的，所述催化剂和膦配体的摩尔比1:2～4，芳香卤化物和催化剂的摩尔比为1:0.04，芳香卤化物和碱的摩尔比1:2.5～3。
[0020]
进一步的，所述3
‑
(苄氧基)环丁烷
‑1‑
酮和芳基卤化物的摩尔比为6:5。
[0021]
一种富电子共轭二烯类化合物的应用，富电子共轭二烯类化合物作为[4 2]环化的底物，与亲双烯体反应构建六元环类化合物。
[0022]
本发明的有益效果是：
[0023]
(1)本发明制备方法具有z/e选择性，得到的富电子共轭二烯是结构单一e型1,3
‑
丁二烯；
[0024]
(2)本发明通过简单易得的溴苯、环丁酮衍生的对甲苯磺酰腙一步合成富电子的共轭二烯，制备方法简单，操作方便；
[0025]
(3)本发明得到的富电子的共轭二烯是[4 2]环化的常用底物，能以85％以上的收率构建六元环类化合物。
附图说明
[0026]
图1为实施例1～3制备流程示意图。
[0027]
图2为实施例4制备流程示意图。
[0028]
图3为实施例5制备流程示意图。
[0029]
图4为实施例1产物的核磁共振氢谱。
[0030]
图5为实施例1产物的核磁共振碳谱。
[0031]
图6为实施例1产物的高分辨质谱。
[0032]
图7为实施例5产物的核磁共振氢谱。
[0033]
图8为实施例5产物的核磁共振碳谱。
[0034]
图9为实施例5产物的高分辨质谱。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
[0036]
一种富电子共轭二烯类化合物，其结构如下：
[0037][0038]
式中：ar为苯基，4
‑
甲基苯基，4
‑
叔丁基苯基，4
‑
甲氧基苯基，4
‑
苯基，4
‑
氟苯基，4
‑
氯苯，4
‑
三氟甲基苯基，3
‑
甲氧基苯基，2
‑
甲基苯基，2
‑
甲氧基苯基，1,2
‑
亚甲二氧基苯基，2
‑
萘基，3
‑
噻吩基中的一种。
[0039]
富电子共轭二烯类化合物的制备方法如图1所示，包括以下步骤：
[0040]
步骤1：将n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙、碱和催化剂混合；
[0041]
步骤2：加入膦配体、芳基卤化物和溶剂，在磁力搅拌、90℃温度、氮气气氛中充分反应；
[0042]
步骤3：冷却后，提纯即可得到所需富电子共轭二烯类化合物。
[0043]
富电子共轭二烯类化合物的制备方法如图2所示，包括以下步骤：
[0044]
步骤1：将3
‑
(苄氧基)环丁烷
‑1‑
酮、对甲苯磺酰肼和溶剂混合，在磁力搅拌、60℃温度条件下，充分反应；
[0045]
步骤2：冷却后，向步骤1得到的反应混合物中加入碱、金属钯、膦配体、芳基卤化物和溶剂；在磁力搅拌条件、90℃温度、氮气气氛中充分反应；
[0046]
步骤3：冷却后，提纯即可得到所需富电子共轭二烯类化合物。提纯采用硅胶柱层进行。
[0047]
碱为碳酸铯，催化剂为金属钯，膦配体为二苯基环己基膦，溶剂为1,4二氧六环。催化剂为醋酸钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、双(乙腈)二氯化钯(ⅱ)、氯化烯丙基钯(ⅱ)二聚物中的一种。芳基卤化物和n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙或对甲苯磺酰肼的摩尔比均为1：1～1.5。催化剂和膦配体的摩尔比1:2～4，芳香卤化物和催化剂的摩尔比为1:0.04，芳香卤化物和碱的摩尔比1:2.5～3。3
‑
(苄氧基)环丁烷
‑1‑
酮和芳基卤化物的摩尔比为6:5。
[0048]
富电子共轭二烯类化合物作为[4 2]环化的底物，与亲双烯体反应构建六元环类化合物。
[0049]
芳香卤化物为芳基溴代物，为以下结构中的任一化合物：
[0050][0051]
富电子共轭二烯类化合物，为以下结构中的任一化合物：
237.1274。
[0068]
实施例2
[0069]
按照以下步骤制备富电子1,3丁二烯：
[0070]
步骤1：向装有磁力搅拌棒的8ml小瓶中加入0.5mmol碳酸铯、0.24mmol n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙、0.004mmol三(二亚苄基丙酮)二钯，将小瓶用螺帽密封并转移到手套箱中。
[0071]
步骤2：向小瓶中加入0.008mmol二苯基环已基膦，2.0ml 1,4
‑
二氧六环和0.2mmol芳基溴化物(ar为萘基)，盖好螺帽并转移出手套箱。置于90℃的磁力搅拌器上搅拌16小时。
[0072]
步骤3：冷却到室温，将所得反应液用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗脱，在真空状态下旋干，转移到硅胶层析柱上，用洗脱剂(pe/ea＝100:1)洗脱，得到无色油状的目标物(rf＝0.5(pe
·
ea＝40:1))，产率60％。
[0073]
反应过程如下：
[0074][0075]
产物的核磁共振氢谱为：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.83
‑
7.76(m,4h),7.50
‑
7.44(m,3h),7.39
‑
7.28(m,5h),6.58(d,j＝12.7hz,1h),5.98(d,j＝12.7hz,1h),5.18(s,1h),5.04(s,1h),4.81(s,2h)。
[0076]
产物的核磁共振碳谱为：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ150.7,145.4,138.3,136.8,133.4,132.9,128.6,128.1,128.1,127.6,127.6,126.7,126.5,126.1,125.9,112.5,108.9,72.0.
[0077]
产物的高分辨质谱为：hrms(esi,m/z):c
21
h
19
o[m h]

287.1430,calcd for 287.1429。
[0078]
实施例3
[0079]
按照以下步骤制备富电子1,3丁二烯：
[0080]
步骤1：向装有磁力搅拌棒的8ml小瓶中加入0.5mmol碳酸铯、0.24mmol n
‑
(3
‑
(苄氧基)环丁基)
‑4‑
甲基苯磺酰腙、0.004mmol三(二亚苄基丙酮)二钯，将小瓶用螺帽密封并转移到手套箱中。
[0081]
步骤2：向小瓶中加入0.008mmol二苯基环已基膦，2.0ml 1,4
‑
二氧六环和0.2mmol芳基溴化物(ar为噻吩)，盖好螺帽并转移出手套箱。置于90℃的磁力搅拌器上搅拌16小时。
[0082]
步骤3：冷却到室温，将所得反应液用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗脱，在真空状态下旋干，转移到硅胶层析柱上，用洗脱剂(pe/ea＝100:1)洗脱，得到无色油状的目标物(rf＝0.5(pe
·
ea＝40:1))，产率73％。
[0083]
产物的核磁共振氢谱为：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.87
‑
7.74(m,2h),7.38
‑
7.23(m,8h),6.39(d,j＝12.6hz,1h),5.99(d,j＝12.7hz,1h),5.27(d,j＝2.0hz,1h),5.00(d,j＝2.1hz,1h),4.73(s,2h)。
[0084]
反应过程如下：
[0085][0086]
产物的核磁共振碳谱为：
[0087]
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ150.8,140.0,139.5,138.4,136.6,136.4,128.5,128.0,127.4,124.2,124.0,123.8,123.5,122.6,114.1,109.0,72.0。
[0088]
高分辨质谱为：hrms(esi,m/z):calcd for c
19
h
17
os[m h]

293.0995,found 293.0995。
[0089]
实施例4
[0090]
按照以下步骤制备富电子1,3丁二烯：
[0091]
步骤1：向装有磁力搅拌棒的8ml小瓶中加入0.24mmol 3
‑
(苄氧基)环丁烷
‑1‑
酮、0.24mmol对甲苯磺酰肼、1.0ml 1,4
‑
二氧六环。将所得溶液密封在60℃的磁力搅拌器上搅拌1小时。
[0092]
步骤2：反应溶液冷却到室温后，向反应混合物中加入0.5mmol碳酸铯、0.004mmol三(二亚苄基丙酮)二钯、0.008mmol二苯基环已基膦、1.0ml 1，4
‑
二氧六环和0.2mmol溴苯。盖好螺帽并转移出手套箱，置于90℃的磁力搅拌器上搅拌16小时。
[0093]
步骤3：冷却到室温，将所得反应液用硅藻土过滤，乙酸乙酯洗脱，在真空状态下旋干，转移到硅胶层析柱上，用(pe/ea＝100:1)洗脱剂洗脱，得到无色油状的目标物(rf＝0.5(pe
·
ea＝40:1))，产率67％。
[0094]
反应过程如下：
[0095][0096]
对部分化合物其[4 2]环化反应进行探索，其中富电子的共轭二烯是[4 2]环化的常用底物，其与亲双烯体(烯烃或炔烃)发生狄尔斯
‑
阿尔德反应可以用于构建六元环类化合物，是有机化学合成反应中非常重要的形成碳碳键的手段之一。以实施例5为例进行说明。
[0097]
实施例5
[0098]
按照以下步骤进行：
[0099]
将0.2mmol 1
‑
苯基
‑
1h
‑
吡咯
‑
2,5
‑
二酮装入装有磁性搅拌棒的4ml小瓶中，加入0.6ml甲苯。然后，加入0.2mmol共轭二烯。将所得反应混合物在80℃下在氮气氛围下搅拌15小时。冷却至室温后，反应混合物在真空中浓缩。通过硅胶(pe:ea＝5:1)柱层析纯化粗混合物，以88％产率提供白色固体的产品。产物结构如下：
[0100][0101]
反应过程如下：
[0102][0103]
产物的核磁共振氢谱如图7所示：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.48
‑
7.25(m,12h),7.24(s,1h),7.20
‑
7.12(m,2h),6.45(dd,j＝5.5,2.3hz,1h),4.77
‑
4.70(m,1h),4.58(d,j＝11.4hz,1h),4.50(d,j＝11.4hz,1h),3.37(td,j＝9.4,7.1hz,1h),3.25(dd,j＝9.8,4.5hz,1h),3.19
‑
3.04(m,2h)。
[0104]
产物的核磁共振碳谱如图8所示：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ179.0,175.8,143.2,139.7,137.8,132.1,129.0,128.5,128.4,128.3,128.2,127.6,127.5,126.7,125.6,123.2,123.1,70.7,70.6,45.0,37.6,25.4。
[0105]
产物的高分辨质谱如图9所示：hrms(esi,m/z):calcd for c
27
h
23
nnao3[m na]

432.1570,found 432.1574。
[0106]
本发明富电子共轭二烯化合物的制备方法与现有方法相比，富电子共轭二烯化合物主要是通过四元环的开环异构得到，具有立体专一性好，能选择性的得到e型产物。本法所得到得1，3丁二烯是通过四元环的热开环异构得到，四元环的热开环可以通过向内向外旋转得到z型或者e型或者两者的混合的产物。四元环的热开环的一个影响因素是环丁烯3位的取代基，随着其取代基的π供电子性质增加，其开环异构化的产物中取代基其向外的偏好增加。
[0107]
本发明采用的原料利于产生e型结构的产物。
[0108][0109]
本发明制备原料简单，反应条件温和，反应步骤少，反应操作简单。本发明中富电子的1,3丁二烯的制备方法，底物普适性好，官能团兼容性好，可在芳环上取代缺电子，富电子，杂环，萘环等基团，反应条件温和，所得到的产物结构单一且都为e型的1,3丁二烯。