本發(fā)明屬于有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域，涉及合成β-異丁氰基苯乙烯類化合物的方法，具體涉及采用六水合三氯化鐵催化肉桂酸類化合物與偶氮二異丁腈經(jīng)脫羧偶聯(lián)反應(yīng)制備β-異丁氰基苯乙烯類化合物的方法。
背景技術(shù)：
β-異丁氰基苯乙烯類化合物本身具有明顯的生物活性；其結(jié)構(gòu)中具有雙鍵易發(fā)生共軛加成反應(yīng)，其所含有的氰基也可以通過官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為胺、酰胺、醛、酮及羧酸等其他類化合物，因此β-異丁氰基苯乙烯類化合物在有機(jī)合成領(lǐng)域中是一種重要的合成中間體，有著廣泛的應(yīng)用。
早期文獻(xiàn)報(bào)道的關(guān)于β-異丁氰基苯乙烯的合成方法是利用劇毒的氰化鹽類和其它氰化試劑作為氰基來源，比如氰化鉀、氰化鈉、三甲基氰硅烷等，室溫或加熱條件下氰基取代β-異丁醇基苯乙烯中的醇羥基或β-鹵代異丁基苯乙烯中的鹵原子得到β-異丁氰基苯乙烯類化合物。這些方法雖然具有較高收率和高選擇性的優(yōu)勢，但是其缺點(diǎn)在于所用氰基試劑毒性高，安全性低。2015年，毛金成等(Chem.Commun.,2015,51,13822-13825.)報(bào)道了一種利用芳基乙炔作為反應(yīng)底物與偶氮二異丁腈反應(yīng)，以醋酸銅為催化劑，80℃氬氣保護(hù)的條件下，制備得到β-異丁氰基苯乙烯類化合物。該方法收率高，底物適應(yīng)性強(qiáng)，但是原料芳基乙炔價(jià)格昂貴、毒性大且不穩(wěn)定。最近，黃漢民等(Org.Biomol.Chem.,2016,14,2399-2402.)報(bào)道了以肉桂酸類化合物為反應(yīng)原料，在溴化銅催化、醋酸銀和DABCO促進(jìn)下，與偶氮二環(huán)己基腈經(jīng)脫羧偶聯(lián)反應(yīng)得到β-環(huán)己基氰基苯乙烯類化合物。然而在同樣條件下，與偶氮二異丁腈反應(yīng)得到β-異丁氰基苯乙烯產(chǎn)物的收率極低，僅有百分之九。這些方法對于β-異丁氰基苯乙烯的制備存在明顯不足，如使用劇毒的氰基化試劑、昂貴的原料以及較低的收率等，不符合原子經(jīng)濟(jì)性與綠色化學(xué)的要求。
因此，仍然需要發(fā)展和優(yōu)化新的制備β-異丁氰基苯乙烯類化合物的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的主要是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種制備β-異丁氰基苯乙烯類化合物的方法。本發(fā)明利用肉桂酸類化合物與偶氮二異丁腈為原料，六水合三氯化鐵為催化劑，在乙腈中加熱經(jīng)脫羧偶聯(lián)反應(yīng)生成β-異丁氰基苯乙烯類化合物。該制備方法原料、催化劑廉價(jià)易得、反應(yīng)體系溫和、操作簡單，無需配體、堿、氧化劑等參與。同時(shí)，使用無毒的偶氮二異丁腈作為氰基來源，具有突出的安全、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明合成路線原理如下：
其中，R表示為H；或?yàn)榧谆⒁一?、甲氧基、乙氧基、羥基、二甲氨基、氟、氯、溴、硝基、三氟甲基，這些取代基可在苯環(huán)的鄰、間、對位以及多位取代。
為了達(dá)到上述目的，合成上述化合物，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案：
向耐壓管中依次加入肉桂酸類化合物1、偶氮二異丁腈2、六水合三氯化鐵、乙腈，加畢，將耐壓管密封后置于油浴中加熱反應(yīng)。待反應(yīng)完全后，將耐壓管從油浴中取出，冷卻至室溫，萃取、柱層析分離得到β-異丁氰基苯乙烯類化合物3。
上述方法中所述的肉桂酸類化合物1結(jié)構(gòu)中R表示為H；或?yàn)榧谆?、乙基、甲氧基、乙氧基、羥基、二甲氨基、氟、氯、溴、硝基、三氟甲基，這些取代基可在苯環(huán)的鄰、間、對位以及多位取代。
上述方法中所述的β-異丁氰基苯乙烯類化合物3結(jié)構(gòu)中R表示為H；或?yàn)榧谆?、乙基、甲氧基、乙氧基、羥基、二甲氨基、氟、氯、溴、硝基、三氟甲基，這些取代基可在苯環(huán)的鄰、間、對位以及多位取代。
上述方法中所述的置于油浴中反應(yīng)的溫度是100攝氏度。
上述方法中所述的置于油浴中反應(yīng)的時(shí)間是24小時(shí)。
上述方法中所述的肉桂酸類化合物1與偶氮二異丁腈2的物質(zhì)的量之為1:1～1:4。
上述方法中所述的肉桂酸類化合物1與六水合三氯化鐵的物質(zhì)的量之為1:0.1～1:0.5。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)路線相比較，有如下優(yōu)勢：
(1)采用廉價(jià)、無毒的偶氮二異丁腈作為氰基來源，反應(yīng)成本低，安全、綠色環(huán)保。
(2)采用廉價(jià)的六水合三氯化鐵作為催化劑，反應(yīng)成本低，且毒性低，對環(huán)境友好。
(3)提供了一種簡單、高效且優(yōu)于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的利用銅鹽催化、銀鹽和有機(jī)堿促進(jìn)的肉桂酸類化合物脫羧偶聯(lián)制備β-異丁氰基苯乙烯類化合物的方法。
(4)本發(fā)明的方法底物適用范圍廣，反應(yīng)條件溫和，后處理過程簡單，產(chǎn)物收率較高。
具體實(shí)施方式
結(jié)合具體的實(shí)例對發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍不僅限于此。
實(shí)施實(shí)例1：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，131mg(0.8mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體29mg，收率為43％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.41(d,J＝7.3Hz,2H),7.36(t,J＝7.4Hz,2H),7.31(s,1H),6.78(d,J＝15.9Hz,1H),6.06(d,J＝15.9Hz,1H),1.57(d,J＝1.6Hz,6H).實(shí)施實(shí)例1的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例2：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，197mg(1.2mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體33mg，收率為48％。實(shí)施實(shí)例2的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例3：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體36mg，收率為52％。實(shí)施實(shí)例3的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例4：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中110℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體32mg，收率為47％。實(shí)施實(shí)例4的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例5：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，54mg(0.2mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體34mg，收率為49％。實(shí)施實(shí)例5的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例6：將59mg(0.4mmol)肉桂酸1a，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，32mg(0.12mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基苯乙烯3a，黃色液體29mg，收率為43％。實(shí)施實(shí)例5的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例7：將65mg(0.4mmol)對甲基肉桂酸1b，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基對甲基苯乙烯3b，黃色液體40mg，收率為54％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.32(d,J＝8.1Hz,2H),7.19(d,J＝8.0Hz,2H),6.77(d,J＝15.9Hz,1H),6.03(d,J＝15.9Hz,1H),2.39(s,3H),1.58(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ138.1,133.05(s),129.78(s),129.43(d,J＝4.7Hz),126.5,123.6,34.9,27.8,21.2.實(shí)施實(shí)例7的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例8：將71mg(0.4mmol)對甲氧基肉桂酸1c，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基對甲氧基苯乙烯3c，黃色液體39mg，收率為48％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.36(d,J＝8.7Hz,2H),6.91(d,J＝8.7Hz,2H),6.74(d,J＝15.9Hz,1H),5.94(d,J＝15.9Hz,1H),7.66–0.93(m,24H),3.86(s,3H),1.58(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ159.7,129.0,128.7,128.3,127.8,114.6,55.0,34.9,27.8,23.5.實(shí)施實(shí)例8的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例9：將95mg(0.4mmol)3,4,5-三甲氧基肉桂酸1d，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝30/1]，得到β-異丁氰基3,4,5-三甲氧基苯乙烯3d，黃色液體38mg，收率為36％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ6.72(d,J＝15.9Hz,1H),6.64(s,2H),5.98(d,J＝15.8Hz,1H),3.90(d,J＝18.0Hz,10H),1.59(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ153.5,138.4,131.4,129.9(d,J＝9.5Hz),123.5,103.8,61.0,56.2,35.0,27.8.實(shí)施實(shí)例9的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例10：將73mg(0.4mmol)間氯肉桂酸1e，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝25/1]，得到β-異丁氰基間氯苯乙烯3e，黃色液體30mg，收率為36％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.43(s,2H),7.38–7.23(m,4H),6.76(d,J＝15.9Hz,1H),6.09(d,J＝15.9Hz,1H),1.59(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ137.7,134.7,132.0,130.0,1288,128.2,126.4,125.0,123.6,35.0,27.6.實(shí)施實(shí)例10的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例11：將77mg(0.4mmol)間硝基肉桂酸1f，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝20/1]，得到β-異丁氰基間硝基苯乙烯3f，黃色液體33mg，收率為38％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.31(s,1H),8.17(dd,J＝8.2,1.2Hz,1H),7.72(d,J＝7.7Hz,1H),7.56(t,J＝7.9Hz,1H),6.88(d,J＝15.9Hz,1H),6.23(d,J＝15.9Hz,1H),1.62(s,7H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ137.6,133.7,132.8,130.0,128.0,123.0,121.4,121.0,39.4,35.0,27.6.實(shí)施實(shí)例11的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例12：將66mg(0.4mmol)對氟肉桂酸1g，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝25/1]，得到β-異丁氰基對氟苯乙烯3g，黃色液體36mg，收率為48％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.40(dd,J＝8.7,5.4Hz,2H),7.07(t,J＝8.6Hz,2H),6.77(d,J＝15.9Hz,1H),5.99(d,J＝15.9Hz,1H),1.59(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ131.98(d,J＝3.3Hz),130.25(d,J＝2.2Hz),128.8,128.2(d,J＝8.1Hz),123.4,115.8,115.6,77.3,77.0,76.8,34.9,27.7.實(shí)施實(shí)例12的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例13：將66mg(0.4mmol)間羥基肉桂酸1h，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝20/1]，得到β-異丁氰基間羥基苯乙烯3h，黃色液體25mg，收率為34％。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.25(t,J＝7.9Hz,1H),6.99(d,J＝7.7Hz,1H),6.91(s,1H),6.80(dd,J＝8.1,2.3Hz,1H),6.74(d,J＝15.9Hz,1H),6.05(d,J＝15.9Hz,1H),1.58(s,6H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ156.0,137.5,130.8,129.9,129.6,123.4,119.3,115.3,113.3,34.9,27.7.實(shí)施實(shí)例13的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例14：將86mg(0.4mmol)對三氟甲基肉桂酸1i，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝25/1]，得到β-異丁氰基對三氟甲基苯乙烯3i，黃色液體46mg，收率為48％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.62(d,J＝8.2Hz,2H),7.51(d,J＝8.1Hz,2H),6.83(d,J＝16.0Hz,1H),6.15(d,J＝15.9Hz,1H),1.59(s,6H).實(shí)施實(shí)例14的反應(yīng)原理如下式：
實(shí)施實(shí)例15：將86mg(0.4mmol)間三氟甲基肉桂酸1j，262mg(1.6mmol)偶氮二異丁腈2，43mg(0.16mmol)六水合三氯化鐵、2mL乙腈依次加入10ml的厚壁耐壓管中，油浴中100℃條件下，磁力攪拌反應(yīng)24h，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)結(jié)束后，柱層析分離[石油醚(60～90℃)/乙酸乙酯＝25/1]，得到β-異丁氰基間三氟甲基苯乙烯3j，黃色液體38mg，收率為40％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.66(s,1H),7.56(t,J＝7.1Hz,2H),7.49(d,J＝7.8Hz,1H),6.83(d,J＝15.9Hz,1H),6.13(d,J＝15.9Hz,1H),1.58(d,J＝5.3Hz,7H).實(shí)施實(shí)例15的反應(yīng)原理如下式：