一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法与流程

1.本发明是属于氮氧杂环类有机化合物的制备技术领域，特别是关于一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法。


背景技术：

[0002]
3-苯基苯并[d]异噁唑是一类重要的氮氧杂环，是农药分子、药物分子、材料分子及光电分子的重要合成切片，含有异噁唑环母体片段在农业上用作杀虫杀螨、杀菌和除草剂均有报道，其中以除草剂报道最多。对于苯并异噁唑而言，其具有n、o两个杂原子，利用其孤对电子及共轭效应，实现了分子内的电子流动的区域的扩大，即增大了分子的共轭体系，从而也实现了分子的荧光性能的增效，因而苯并异噁唑母体也是理想的光电材料的潜在骨架。现阶段合成此类化合物主要有以下几种方法。
[0003]
方法i：唐渝小组报道了一例格氏试剂参与合成3-苯基苯并[d]异噁唑的方法(org.lett.2017,19,1792)，该方法利用邻腈基苯酚为原料，以四氢呋喃/甲苯作为溶剂，利用原位生成的芳基格氏试剂实现对于腈基的加成，得到苯并异噁唑-mg物种，随后发生消除偶联得到目标产物，收率92％，反应式如下：
[0004][0005]
上述方法i需使用格氏试剂作为芳基源实现高效的串联过程，但是格氏试剂对于体系要求较高，需保持无水、无氧状态也进一步加剧了反应的操作难度，此外由于镁盐水解导致会悬浮溶液表面，导致处理难度加剧，后期三废处理需求多。使用混合溶剂作为反应溶剂，后期再利用难度大。
[0006]
方法ii：chen等人利用ncs(n-氯代丁二酰亚胺)实现亚胺的氯化修饰，随后发生亲核加成过程实现n-o键的构建(org.lett.2011,13,6300)，以亚胺的酚类底物作为原料，ncs实现亚胺氮氢的攫取得到n-cl中间体，随后去氯得到腈正离子，随后酚实现亲核加成得到目标产物，收率91％，反应式如下。
[0007][0008]
上述方法ii需要预先合成二芳基的亚胺类化合物，增加了反应的路线成本，使用ncs作为氧化剂及氯源，实现环化过程，但反应原子利用率低，反应后需处理丁二酰亚胺这
类三废，增加了反应成本。
[0009]
方法iii：南京大学赵劲小组利用o-n骨架作为导向基实现了[4 1]环化合成3-苯基苯并[d]异噁唑新策略(chem.sci.,2014,5,1574)，利用o-n骨架实现了pd催化剂的催化活化芳基邻位，实现了五元环状pd物种，随后以苯甲醛实现邻位的羰基化修饰，再发生亲核加成脱水过程，以86％的收率得到目标产物，反应式如下：
[0010][0011]
上述方法iii需要使用贵金属pd作为催化剂成本高，后期会存在着金属残留问题，此反应需要预先对酚类化合物进行官能团化修饰，增加了反应的步骤，体系脱除乙酰基，原子经济性差，不符合绿色化学的要义。
[0012]
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

[0013]
本发明的目的在于提供一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，其能够解决现有技术中存在的后期处理难度大、产生大量三废和金属残留问题。
[0014]
为实现上述目的，本发明提供了一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，其步骤包括：以二苯甲酮、盐酸羟胺为基础反应原料，然后加入碱、溶剂，在电催化体系下经缩合得到肟中间体，随后实现氧自由基的关环，得到3-苯基苯并[d]异噁唑；其反应式如下：
[0015][0016]
上述碱用作束缚剂，可实现质子的中和，推动环化过程的正向进行。
[0017]
上述方法采用电催化诱导分子内合环构建c-o键，采用电催化机制下的单电子转移策略实现环化过程，无需外加氧化剂，通过一锅法就实现了杂环构架再构。
[0018]
在本发明的一实施方式中，所述二苯甲酮和盐酸羟胺的摩尔比为1:(0.5-3)。
[0019]
在本发明的一实施方式中，上述所述二苯甲酮和盐酸羟胺的摩尔比为1:(1-1.2)。
[0020]
在本发明的一实施方式中，所述碱选自碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铯、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氨、氨水、三乙胺、二异丙基乙胺、4-二甲氨基吡啶、吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶、n,n-二甲氨基苯、磷酸锂、磷酸钠、磷酸钾、磷酸铯中的任意一种。
[0021]
在本发明的一实施方式中，所述碱选自碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、甲基吡啶、二甲基吡啶的任意一种。
[0022]
在本发明的一实施方式中，上述碱选自碳酸钾、氢氧化钾、二甲基吡啶的任意一种。
[0023]
在本发明的一实施方式中，上述二甲基吡啶是2,6-二甲基吡啶。
[0024]
在本发明的一实施方式中，所述溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿、氯苯、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、乙醚、叔丁基二甲醚、1,4-二氧六环、丙酮、乙腈、乙酸乙酯中的任意一种。
[0025]
在本发明的一实施方式中，上述所述溶剂选自乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、乙腈中的任意一种。
[0026]
在本发明的一实施方式中，所述在电催化体系下经缩合得到肟中间体，随后实现氧自由基的关环的具体步骤是：向反应瓶内一次加入二苯基甲酮、盐酸羟胺、碱、溶剂；然后插入两根电极，通电源，进行缩合和关环反应。
[0027]
上述阳极发生的反应是：原位生成的肟在碱的作用及阳极作用下实现单电子转移过程得到肟自由基，随后发生自由基加成环化过程，随后发生氧化失电子得到碳正离子，去质子化得到目标产物。上述阴极发生的反应是：碱2,6-二甲基吡啶中和的盐在阴极实现单电子转移过程得到h2。
[0028]
在本发明的一实施方式中，所述缩合和关环反应的反应时间是4-10h。
[0029]
在本发明的一实施方式中，所述电极为铂负电极 碳正电极、铅负电极 铂正电极、镍负电极 碳正电极任意一种。
[0030]
在本发明的一实施方式中，进一步将得到的3-苯基苯并[d]异噁唑进行萃取、重结晶处理。
[0031]
在本发明的一实施方式中，采用水及乙酸乙酯进行萃取。
[0032]
与现有技术相比，根据本发明具有如下技术效果：
[0033]
本发明采用廉价易得的羟胺和二苯基甲酮为起始反应物，采用电催化机制下的单电子转移策略就能够实现环化过程，一锅法就能够实现酮的肟化过程，通过电催化策略实现了c-o键构建；另外，只需在室温操作就可以，无需外加氧化剂高效实现析氢偶联过程，因而操作简便、条件温和、生产成本低，利于工业化生产。
[0034]
本发明以绿色、无氧化剂的电催化机制替代了过渡金属参与的单电子转移策略，一锅法实现脱氢偶联过程，体系中无需加入氧化剂，体系更加的干净、绿色，后处理简单，三废产生量很少，同时避免了金属离子的残留，绿色高效，更加符合绿色化学的要义。
具体实施方式
[0035]
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0036]
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0037]
实施例1
[0038]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0039]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，
0.3mol)、19.82g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.6mol)、41.46g的碳酸钾(mr＝138.21，99％，0.3mol)，再加入200ml的dmf；然后，将铂电极及碳电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应6h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到12.46g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率21.3％。
[0040]
实施例2
[0041]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0042]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，0.3mol)、14.86g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.45mol)、41.46g的碳酸钾(mr＝138.21，99％，0.3mol)，再加入200ml的乙腈；然后，将铅电极及铂电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应8h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到17.21g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率29.40％。
[0043]
实施例3
[0044]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0045]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，0.3mol)、9.91g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.3mol)、33.67g的氢氧化钾(mr＝56.11，99％，0.6mol)，再加入200ml的乙腈；然后，将铅电极及铂电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应8h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到7.39g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率12.63％。
[0046]
实施例4
[0047]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0048]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，0.3mol)、14.86g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.45mol)、32.15g的2,6-二甲基吡啶(mr＝107.15，99％，0.3mol)，再加入200ml的dmf；然后，将铅电极及铂电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应6h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到25.65g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率43.83％。
[0049]
实施例5
[0050]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0051]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，0.3mol)、14.86g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.45mol)、32.15g的2,6-二甲基吡啶(mr＝107.15，99％，0.3mol)，再加入200ml的乙醇；然后，将镍电极及碳电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应6h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到51.35g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率87.75％。
[0052]
实施例6
[0053]
一种3-苯基苯并[d]异噁唑的合成方法，具体步骤包括：
[0054]
室温条件下，在500ml的四口烧瓶内加入54.62g的二苯甲酮(mr＝182.07，99.5％，0.3mol)、19.82g的羟胺(mr＝33.03，99％，0.6mol)、32.15g的2,6-二甲基吡啶(mr＝107.15，99％，0.3mol)，再加入200ml的乙醇；然后，将镍电极及碳电极插入液面以下，充当阴极和阳极，调整电流15ma，反应10h，薄层色谱分析(tlc)监测；反应结束后，过滤加入水(200ml)及乙酸乙酯(300ml)萃取，有机层脱溶；最后将得到粗品以异丙醇重结晶，得到54.54g的3-苯基苯并[d]异噁唑，收率93.21％。
[0055]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。