專利名稱：一種具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬領(lǐng)域為化學(xué)中間體的合成，特別是一種具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法。
環(huán)戊二烯及其衍生物是最為有用的有機(jī)化合物之一。作為常見的配體，環(huán)戊二烯及其衍生物的過渡金屬化合物在新材料合成科學(xué)、過渡金屬有機(jī)化學(xué)以及功能配位化學(xué)等方面發(fā)揮著極其重要的作用。高分子材料合成方面的一個里程碑是可溶性金屬茂的烯烴聚合反應(yīng)，被稱為第二代Ziegler-Natta烯烴聚合。該過程中的催化劑就是環(huán)戊二烯配位的過渡金屬。通過改變配體環(huán)戊二烯上的取代基，高分子材料化學(xué)家實現(xiàn)了他們多年的夢想通過改變烯烴聚合催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控聚合物的微觀結(jié)構(gòu)。因此，高選擇性高產(chǎn)率的合成多取代環(huán)戊二烯，尤其是具有特殊結(jié)構(gòu)如螺環(huán)的多取代環(huán)戊二烯衍生物一直是有機(jī)合成化學(xué)家及工業(yè)界極為感興趣的課題。
雖然已經(jīng)有一些方法用于合成環(huán)戊二烯衍生物，如申請?zhí)枮?0103315.8的專利申請方法，它僅適用與醛羰基化合物的反應(yīng)，并且要使用有機(jī)鋯和三氯化鋁。而合成1,2,3,4,5位上具有不同取代基的環(huán)戊二烯衍生物的合成方法還沒有簡便實用的方法，因而影響了多取代環(huán)茂二烯衍生物在作為過渡金屬配體方面具有的很好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)未來合成工業(yè)的趨勢，利用便宜易得的羰基化合物作為原料，與合成易得的1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物發(fā)生環(huán)化，高產(chǎn)率高選擇性地合成具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法。
本發(fā)明的從羰基化合物和有機(jī)鋰化合物直接合成具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法包括先將溶在溶劑中的1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物在-78至20℃的溫度下與有機(jī)鋰反應(yīng)，0.5-1小時后再加入羰基化合物，在-78至-55℃的溫度下反應(yīng)0.5-1小時后，淬滅反應(yīng)，經(jīng)萃取、洗滌、濃縮干燥、純化即得成品。
其中，所述反應(yīng)原料的摩爾比為1,-二碘-1,3-丁二烯衍生物∶正丁基鋰∶羰基化合物=1.0∶2.0∶1.0-1.2；或1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物∶叔丁基鋰∶羰基化合物=1.0∶4.0∶1.0-1.2。
所述1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物與溶劑的比例為1mmol的1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物使用的溶劑的體積為3-6ml。
所述溶劑可為經(jīng)過無水無氧處理的乙醚或四氫呋喃。所述無水無氧處理過程采用處理無水無氧溶劑的一般方法，即在高純氮氣保護(hù)下，向配有回流冷凝管和通氣活塞的三口圓底燒瓶中加入溶劑(乙醚或四氫呋喃)、幾小塊金屬鈉和適量二苯甲酮，加熱回流4至5小時后蒸餾，經(jīng)處理后的溶劑保存于氮氣下。
所述1,4二碘-1,3-丁二烯衍生物可包括如結(jié)構(gòu)式A、B和C所示的化合物，式中R1、R2、R3、R4為同種或異種取代基，取代基可為烷基(C1-C12)、芳基或三甲基硅基，如甲基、丁基、苯基，n可以為1、2、3、4；可根據(jù)如下所述文獻(xiàn)方法合成a)C.Xi,S.Huo,T.H.Afifi,R.Hara,T.Takahashi,TetrahedronLett,1997,38,4099-4102；b)S.L.Buchwald,R.B.Nielsen,J.Am.Chem,Soc.1989,Ⅲ,2870-2874；c)S.Yamaguchi,R.Jin,K.Tamao,F.Sato,J,Org,Chem.1998,63,10060-10062。 所述羰基化合物可以是醛、酮等含有C=O雙鍵的化合物。
所述有機(jī)鋰可為正丁基鋰或叔丁基鋰。所述正丁基鋰采用濃度為1.24M-1.60M的正丁基鋰-正己烷溶液；所述叔丁基鋰采用濃度為1.60M的叔丁基鋰-正戊烷溶液。
所述降溫過程可采用冷浴法，如干冰-丙酮浴。
所述淬滅反應(yīng)可采用1-3N的稀鹽酸、水或氯化銨水溶液。
所述萃取液的洗滌過程包括用水洗兩次、用飽和食鹽水洗一次。
所述濃縮過程是采用常壓蒸餾、減壓蒸餾等方法，如用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮。
所述有機(jī)相干燥過程是用無水MgSO4干燥30分鐘。
所述純化過程是采用石油醚作洗脫劑、200-300目硅柱分離。
采用本發(fā)明的合成過程得到的多取代環(huán)戊二烯衍生物的結(jié)構(gòu)式通式如Ⅰ-Ⅵ 式中R1、R2、R3、R4可以為烷基、芳基以及三甲基硅基，n=1、2、3、4 式中R1、R4可為各種烷基、芳基以及三甲基硅基，n、n’=1、2、3、4 式中R1、R4、R、R’可以為各種烷基、芳基以及三甲基硅基，n’=1、2、3、4 式中R1、R2、R3、R4、R、R’可以為烷基、芳基以及三甲基硅基 式中R1、R2可以為各種烷基、芳基以及三甲基硅基，n=1、2、3、4 式中R1、R2、R、R’可以為各種烷基、芳基以及三甲基硅基所述本發(fā)明的基本反應(yīng)過程的反應(yīng)式如下 本發(fā)明的從羰基化合物和有機(jī)鋰化合物直接合成具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法科學(xué)合理，將不同取代基的導(dǎo)入，可以更方便地調(diào)控配體的電子及立體效應(yīng)，從而研究開發(fā)具有一些獨特性質(zhì)的催化劑；原料不僅可以使用醛羰基化合物，也可以使用酮羰基化合物，便宜易得；由于使用了人們聽熟知的有機(jī)鋰化合物，因而更容易被人們所接受；可以合成得到其它方法不能合成的具有各種各樣取代基的多取代環(huán)戊二烯衍生物，尤其是合成具有多取代環(huán)戊二烯結(jié)構(gòu)的螺環(huán)衍生物，產(chǎn)率高，產(chǎn)品易于純化。
下面結(jié)合實施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實施例1合成結(jié)構(gòu)式中Ⅰ類化合物之一(R1=R2=R3=R4=nPr,n=3)反應(yīng)過程是在高純氮氣保護(hù)下，向20mL的Schlenk反應(yīng)管(無水無氧操作時常用的一種玻璃儀器)加入lmmol 4,7-二碘-5,6-二(正丙基)-4,6-奎二烯和5mL無水無氧處理過的乙醚溶劑。首先將以上乙醚溶液用冷浴(如干冰-丙酮浴)降至較低溫度(-78℃至-55℃)，然后在磁力攪拌下滴加2.1mmol正丁基鋰溶液(1.6M，正己烷溶液)。在-78℃至20℃溫度下攪拌反應(yīng)0.5小時后，在-78℃溫度下加入環(huán)己酮(1.2mmol)，并在-78℃溫度下繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.5小時后，加入約1mL稀鹽酸(3N)淬滅反應(yīng)；將反應(yīng)液用石油醚萃取三次(每次10mL)、萃取液用水洗二次(每次10mL)、飽和食鹽水10mL洗一次；然后將有機(jī)相用無水MgSO4干燥30分鐘；濃縮后用石油醚作洗脫劑柱分離(200-300目硅膠)，得到純度＞98％的無色液體產(chǎn)品226毫克。分離產(chǎn)率75％。
該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下1H NMR(300MHz,CDCL3,25℃,TMS):δ=0.81-1.01(m,12H),1.07-1.66(m,18H),2.03-2.16(m,6H),2.85(t,J=6.6Hz,1H),5.20(t,J=6.4Hz,1H)；13C NMR(75MHz):δ=14.48,14.77,15.01,15.20,20.26,22.09,23.04,23.45,23.75,24.31,26.06,27.04,28.11,29.12,33.14,35.64,45.14,50.88,118.70,135.91,147.56,149.44；HRMS calcd for C22H38:302.2974；found；302.2977。
實施例2
合成結(jié)構(gòu)式中Ⅱ類化合物之一(R1=R=nPr,n=n’=3)羰基化合物采用環(huán)己酮，1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物采用B式(R1=R4=nPr,n’=3)，有機(jī)鋰采用正丁基鋰。
除原料不同外，合成路線基本同上。得到純產(chǎn)品201毫克(純度＞98％，無色液體)。分離產(chǎn)率74％。該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下13CNMR(75MHz)for the mixture；δ=15.31,15.32,15.46,21.29,23.68,23.97,24.09,24.29,24.55,25.26,26.34,26.90,28.35,30.34,33.35,37.41,43.45,47.49,52.66,66.81,102.14,115.63,132.18,133.18,141.31,147.81,148.64,148.76；HRMS calcd for c20H32:272.2504；found:272.2496.
實施例3合成結(jié)構(gòu)式中Ⅲ類化合物之一(R1=R4=R=R’=nPr,n’=3)羰基化合物采用羰基化合物采用4-庚酮，1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物采用B式(R1=R1=nPr,n’=3)，有機(jī)鋰采用正丁基鋰。
除原料不同外，合成路線基本同上。得到純產(chǎn)品264毫克(純度＞98％，無色液體)。分離產(chǎn)率92％。該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下1HNMR(300MHz,CDCI3,25℃,TMS)δ=0.71-0.95(m,16H),1.12-1.68(m,12H),1.96(t,J=6.4Hz,4H),2.40-2.48(br,4H)；13C NMR(75MHz):δ=14.50,15.16,16.50,21.74,24.14,28.24,29.41,38.12,61.57,136.63,140.56。
實施例4合成結(jié)構(gòu)式中Ⅲ類化合物之二(R1=R4=nPr,R=R’=Ph,n’=3)羰基化合物采用二苯甲酮，1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物采用B式(R1=R4=nPr,n’=3)，有機(jī)鋰采用正丁基鋰。
除原料不同外，合成路線基本同上。得到純產(chǎn)品267毫克(純度＞98％，無色粘稠液體)。分離產(chǎn)率75％。該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)下如1H NMR(300MHz,CDCI3,25℃,TMS):δ=0.50-0.85(m,10H)；1.18-1.57(m,4H),1.99(t,J=7.0Hz,4H),2.30-2.36(br,4H),7.06-7.17(m,10H)；13C NMR(75MHz):δ=13.60,20.84,22.77,23.55,28.41,71.45,124.96,126.88,127.44,136.17,141.01,144.69；HRMS calcd for c27H32:356.2504；found:356.2488。
實施例5合成結(jié)構(gòu)式中Ⅳ類化合物之一(R1=R2=nBu,R3=R4=Me,R=R’=Ph)羰基化合物采用二苯甲酮，1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物采用A式(R1=R2=nBu,R3=R4=Me’)，有機(jī)鋰采用正丁基鋰。
除原料不同外，合成路線基本同上。得到純產(chǎn)品238毫克(純度＞98％，無色液體)。分離產(chǎn)率67％。該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下1HNMR(300MHz,CDCI3,25℃,TMS)δ=0.64-1.28(m,14H),1.63(S,3H),1.85(S,3H),2.11(t,J=8.4Hz,2H),2.26(t,J=7.6Hz,2H),7.08-7.25(m,10H)；13C NMR(75MHz) δ=11.15,11.37,13.64,14.10,23.22,26.24,26.94,29.44,32.17,32.25,71.66,125.96,128.04,128.40,135.72,141.28,142.25,142.37,147.88；HRMS calcdfor c27H34:358.2661；found:358.2669。
實施例6合成結(jié)構(gòu)式中Ⅳ類化合物之二(R1=R2=R3=R4=nPr,R=Ph,R’=H)羰基化合物采用苯甲醛，1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物采用A式(R1=R2=R3=R4=nPr)，有機(jī)鋰采用正丁基鋰。
除原料不同外，合成路線基本同上。得到純產(chǎn)品174毫克(純度＞98％，無色液體)。分離產(chǎn)率56％，該化合物的核磁及高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下1HNMR(CDCI3,TMS)δ=0.77-1.02(m,14H),1.30-1.62(m,8H),2.02-2.44(m,6H),3.61(t,J=6.4Hz,1H),7.10-7.38(m,5H)；13C NMR(CDCI3TMS):δ=14.50(3 CH3) , 14.58 (CH3),16.18(CH2),23.70,23.96,24.05,27.86,28.69,29.12,30.57,52.69,(CH),125.38,128.02,128.46,137.96,140.61,141.76,142.45,144.33；HRMS calcd forc23H31:310.2661；found:310.2656。
權(quán)利要求
1.一種從羰基化合物和有機(jī)鋰化合物直接合成具有螺環(huán)結(jié)構(gòu)的多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法，其特征是先將溶在溶劑中的1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物在-78至20℃的溫度下與有機(jī)鋰反應(yīng)，0.5-1小時后再加入羰基化合物，在-78至-55℃的溫度下反應(yīng)0.5-1小時后，淬滅反應(yīng)，經(jīng)萃取、洗滌、濃縮干燥、純化即得成品。
2.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述反應(yīng)原料的摩爾比為1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物∶正丁基鋰∶羰基化合物=1.0∶2.0∶1.0-1.2；或1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物∶叔丁基鋰∶羰基化合物=1.0∶4.0∶1.0-1.2。
3.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物與溶劑的比例為1mmol的1,4-二碘-1,3-丁二烯衍生物使用的溶劑的體積為3-6ml。
4.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述溶劑為經(jīng)過無水無氧處理的乙醚或四氫呋喃。
5.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述1,4二碘-1,3-丁二烯衍生物包括如結(jié)構(gòu)式A、B和C所示的化合物，式中R1、R2、R3、R4為同種或異種的烷基(C1-C12)、芳基或三甲基硅基取代基，n為1、2、3、4。
6.如權(quán)利要求5所述的合成方法，其特征是所述1,4二碘-1,3-丁二烯衍生物結(jié)構(gòu)式中的取代基為甲基、丁基、苯基。
7.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述羰基化合物是含有C=O雙鍵的醛、酮化合物。
8.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述有機(jī)鋰為正丁基鋰或叔丁基鋰。
9.如權(quán)利要求8所述的合成方法，其特征是所述正丁基鋰采用濃度為1.24M-1.60M的正丁基鋰-正己烷溶液；所述叔丁基鋰采用濃度為1.60M的叔丁基鋰-正戊烷溶液。
10.如權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征是所述淬滅反應(yīng)采用1-3N的稀鹽酸、水或氯化銨水溶液；所述萃取液的洗滌過程包括用水洗兩次、用飽和食鹽水洗一次；所述濃縮過程采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮；所述有機(jī)相干燥過程用無水MgSO4干燥30分鐘；所述純化過程采用石油醚作洗脫劑、200-300目硅柱分離。
全文摘要
本發(fā)明為一種從羰基化合物和有機(jī)鋰化合物直接合成多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法。它包括先將溶在溶劑中的1,4－二碘－1,3－丁二烯衍生物在－78℃至20℃溫度下與有機(jī)鋰反應(yīng)，1小時后，淬滅反應(yīng)，經(jīng)萃取、洗滌、干燥、濃縮、純化即得純品。本發(fā)明的從羰基化合物及有機(jī)鋰化合物直接合成多取代環(huán)戊二烯衍生物的合成方法科學(xué)合理，可以得到具有各種各樣取代基的螺環(huán)的多取代環(huán)戊二烯衍生物，產(chǎn)率高，產(chǎn)品易于純化，原料便宜易得。
文檔編號C07C13/15GK1317469SQ0110967
公開日2001年10月17日 申請日期2001年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月16日
發(fā)明者席振峰, 宋秋玲, 陳敬龍 申請人:席振峰, 宋秋玲, 陳敬龍