專利名稱：一種純水中制備聯(lián)芳類化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其屬于有機化合物催化化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聯(lián)芳類化合物廣泛存在于天然產(chǎn)物、醫(yī)藥和多種有機功能材料中(Chem. Rev. 2002，102，1359 ；Chem. Rev. 2004，104，2127 J. Am. Chem. Soc. 2006，128，16641)。 鈀催化的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)是構(gòu)建Csp2-Csp2鍵最有效的方法之一(Chem. Rev. 1995,95, 2457) 0水相中的Suzuki反應(yīng)通常只適用于水溶性底物。對于非水溶性底物，一般通過加入有機共溶劑、表面活性劑、微波加熱等方式來解決反應(yīng)速率受底物水溶性限制的問題 (Chem. Rev. 2009，109,725 J. Org. Chem. 2011，76，4379 ；Chem. Commun. 2005,2881)。但是， 上述方法不僅不符合綠色化學(xué)理念，且存在產(chǎn)品分離復(fù)雜、表面活性劑合成困難、耗費能源等問題。因此，發(fā)展一種純水體系中，反應(yīng)速度不受底物水溶性限制的聯(lián)芳類化合物的制備方法具有重要應(yīng)用前景。
聚乙二醇修飾的膦配體在Suzuki反應(yīng)中得到廣泛的應(yīng)用(Chem. Eur. J. 2003， 9，1416 ；Org.Lett. 2009，11,2121 ；J. Catal. 2006,240,87 ；Chem. Eur. J. 2004，10，1789 ； J. Mol. Catal. A :Chem. 2004，222，127 ； J. Mol. Catal. A :Chem. 2003，198，23 ； J. Org. Chem. 1999，64，5188)。但膦配體對氧氣敏感，反應(yīng)體系需嚴格無氧環(huán)境。N-雜環(huán)卡賓具有較強的給電子能力、金屬配位能力和結(jié)構(gòu)易修飾及對氧氣不敏感等特點，已廣泛用于過渡金屬催化反應(yīng)中(Angew. Chem. Int. Ed. 2010，49，8810)。Pd/Ν-雜環(huán)卡賓化合物是繼傳統(tǒng) Pd/ 膦催化劑之后的另一類高效催化劑(Chem. Rev. 2011，111,2705 ；Dalton Trans. 2010， 39，7183)。到目前為止，聚乙二醇修飾的N-雜環(huán)卡賓配體鮮見報道(Dalton Trans. 2009， 6985 ；Organometallies 2011，30，684)。迄今，聚乙二醇修飾的N-雜環(huán)卡賓用于純水相 Suzuki反應(yīng)制備聯(lián)芳類化合物的方法未見報道。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好、高活性及通用的在純水中進行的鈀催化芳基鹵代物與芳基硼酸的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)制備聯(lián)芳化合物的催化新工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，首先依次將 0. 0025 0. 005mmol鈀催化劑、0. 01 0. 02mmol甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽、 0. 5mmol芳基鹵代物、0. 75mmol芳基硼酸，1. Ommol堿和ImL的水加入圓底燒瓶中，在100°C 攪拌進行Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)5 480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)， 反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類化合物。
上述制備方法中，所述鈀催化劑選自醋酸鈀或氯化鈀。
上述制備方法中，所述堿為三乙胺。
上述制備方法中，所述芳基鹵代物選自4-溴苯甲醚、4-溴苯甲腈、2-溴苯甲腈、 4-溴苯乙酮、4-溴硝基苯、4-溴苯酚、4-溴苯甲酸、3-溴吡啶、5-溴-2-甲氧基吡啶或4-氯硝基苯。
上述制備方法中，所述芳基硼酸選自苯硼酸、4-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸或4-溴苯硼酸。
上述制備方法中，所述咪唑鹽為按下述過程合成的甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽I-III
1)甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯的合成在250mL三口燒瓶上安裝上恒壓滴液漏斗、磁力攪拌和氮氣保護裝置，將0. (MmolCH3(OCH2CH2)nOH加入三口燒瓶；用油泵抽真空后充入N2,置換三到五次，在N2保護下進行以下操作向三口燒瓶中依次加入IOOmL無水無氧的甲苯和無水無氧的0. (MmolK3N,攪拌使固體完全溶解；然后在恒壓滴液漏斗中分別加入0. (MmolCH3SO2Cl和50mL無水無氧的甲苯；在冰水浴冷卻下，邊攪拌邊將漏斗中的液體滴加到反應(yīng)器中，30-60分鐘內(nèi)滴完；冰水浴下攪拌4小時，室溫下磁力攪拌12小時；反應(yīng)混合物經(jīng)過濾除去生成的固體K3N · HCl ；濾液再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑甲苯，得到白色或微黃色的蠟狀CH3 (0CH2CH2)n0S02CH3。
2)甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽的合成依次將0. 005mol甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯和相應(yīng)的0. 006mol咪唑加入到15mL的密閉玻璃管中，在無溶劑和 100°C條件下，反應(yīng)M小時，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)柱層析分離得到甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽1-111。
權(quán)利要求
1.一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于首先依次將0. 0025 0. 005mmol鈀催化劑、0. 01 0. 02mmol甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽、0. 5mmol芳基鹵代物、0. 75mmol芳基硼酸，1. Ommol堿和ImL的水加入圓底燒瓶中，在100°C攪拌進行 Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)5 480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)，反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于 所述鈀催化劑選自醋酸鈀或氯化鈀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于 所述堿為三乙胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于 所述芳基鹵代物選自4-溴苯甲醚、4-溴苯甲腈、2-溴苯甲腈、4-溴苯乙酮、4-溴硝基苯、 4-溴苯酚、4-溴苯甲酸、3-溴吡啶、5-溴-2-甲氧基吡啶或4-氯硝基苯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于 所述芳基硼酸選自苯硼酸、4-甲基苯硼酸、4-氟苯硼酸、4-甲氧基苯硼酸或4-溴苯硼酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其特征在于 所述咪唑鹽為按下述過程合成的甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽I-III 1)甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯的合成在250mL三口燒瓶上安裝上恒壓滴液漏斗、磁力攪拌和氮氣保護裝置，將0. (MmolCH3(OCH2CH2)nOH加入三口燒瓶；用油泵抽真空后充入N2，置換三到五次，在N2保護下進行以下操作向三口燒瓶中依次加入IOOmL無水無氧的甲苯和無水無氧的0. (MmolK3N,攪拌使固體完全溶解；然后在恒壓滴液漏斗中分別加入0. (MmolCH3SO2Cl和50mL無水無氧的甲苯；在冰水浴冷卻下，邊攪拌邊將漏斗中的液體滴加到反應(yīng)器中，30-60分鐘內(nèi)滴完；冰水浴下攪拌4小時，室溫下磁力攪拌12小時；反應(yīng)混合物經(jīng)過濾除去生成的固體K3N · HCl ；濾液再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑甲苯，得到白色或微黃色的蠟狀 CH3 (OOl2CH2) n0S02CH3。2)甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽的合成依次將0.005mol甲氧基封端的聚乙二醇單甲醚磺酸酯和相應(yīng)的0. 006mol咪唑加入到15mL的密閉玻璃管中，在無溶劑和100°C 條件下，反應(yīng)M小時，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)柱層析分離得到甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽 1-111。
全文摘要
一種在純水溶液中制備聯(lián)芳類化合物的方法，其屬于催化化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。該方法是通過芳基鹵代物與芳基硼酸的Suzuki交叉偶聯(lián)反應(yīng)制備聯(lián)芳類化合物的方法。它是將芳基鹵代物、芳基硼酸、堿、催化劑和甲氧基封端的聚乙二醇修飾的咪唑鹽按摩爾比為0.5∶0.75∶1.0∶0.0025～0.005∶0.01～0.02加到1mL水中，于100℃反應(yīng)5～480分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，加入15mL飽和食鹽水淬滅反應(yīng)，反應(yīng)混合物3次用15mL乙酸乙酯萃取反應(yīng)產(chǎn)物，合并有機相，濾液濃縮，用柱層析分離，得到分析純的聯(lián)芳類化合物。該方法的特點是反應(yīng)在綠色溶劑純水中進行，無需加入任何有機溶劑；解決了純水體系中非水溶性底物反應(yīng)困難的問題；反應(yīng)過程中無需惰性氣體保護，操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C07C49/784GK102491862SQ201110405889
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者劉寧, 劉春 , 金子林 申請人:大連理工大學(xué)