羧甲基纖維素/納米銅在超臨界二氧化碳中催化合成1,3-丁二炔類(lèi)化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于端基炔類(lèi)化合物的氧化偶聯(lián)反應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羧甲基纖維 素/納米銅在超臨界二氧化碳中催化合成1，3-丁二炔類(lèi)化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1，3-二炔化合物是天然產(chǎn)物合成和功能材料合成中的重要中間體。自1869年 Glaser首次合成1，4_二苯基-1,3-丁二炔以來(lái)，二炔化合物的合成方法已得到廣泛的研究。 在高能藥物、醫(yī)藥、農(nóng)藥、化學(xué)傳感器和精細(xì)有機(jī)合成中都有著很大的應(yīng)用潛力，并且它的 產(chǎn)物共輒二炔在許多反應(yīng)中可作為支架分子發(fā)揮相當(dāng)大的作用。在過(guò)去的一百多年間，發(fā) 現(xiàn)了很多應(yīng)用于該該反應(yīng)的催化體系，主要有鈀、鎳、銅和金等。
[0003] Beifuss等人以CuCl作為催化劑，空氣為氧化劑，以DBU作為堿，TMEDA為配體，在乙 腈中完成了末端炔烴的自偶聯(lián)反應(yīng)。因?yàn)橹咀迥┒巳矡N沒(méi)有芳香族炔烴的酸性強(qiáng)，因此， 活性相對(duì)要差，若用一當(dāng)量的DABC0作為堿來(lái)替換DBU，脂肪族的末端炔烴自偶聯(lián)反應(yīng)收率 會(huì)相對(duì)提尚。
[0005] 2009年，Radivoy等人發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)體系中即使無(wú)其他催化劑、氧化劑，體系中的零 價(jià)銅納米顆粒(CuNPs)便可實(shí)現(xiàn)末端炔的自偶聯(lián)，該反應(yīng)對(duì)于脂肪族和芳香族的末端炔烴 偶聯(lián)均適用。
[0007] Jiang等人研究過(guò)使Glaser偶聯(lián)反應(yīng)在超臨界二氧化碳中進(jìn)行，用超臨界二氧化 碳和甲醇混合溶液為溶劑，利用CuCl2作為氧化劑，以無(wú)機(jī)堿醋酸鈉代替有機(jī)胺類(lèi)的堿，在 多種端炔的偶聯(lián)反應(yīng)中均能有較好收率。
[0009] 2009年，Lei小組發(fā)現(xiàn)了 Ni鹽催化的末端炔烴偶聯(lián)反應(yīng)，該反應(yīng)適用于各類(lèi)端炔的 反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)改變?nèi)矡N的摩爾比來(lái)實(shí)現(xiàn)不同炔烴間的不對(duì)稱(chēng)偶聯(lián)。
[0011] 2008年，Krafft發(fā)現(xiàn)了另一種鈷催化試劑，用硝基苯作為氧化劑，在lOmol% CoBr2，Znl2和鋅粉條件下可以得到二炔化合物，且收率較高。
[0013] 然而，目前關(guān)于羧甲基纖維素/納米銅在超臨界二氧化碳中催化合成1，3-丁二炔 類(lèi)化合物的方法未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種羧甲基纖維素/納米銅在超臨界二氧化碳中 催化合成1，3-丁二炔類(lèi)化合物的方法，該合成方法無(wú)需配體和堿，在超臨界二氧化碳中，以 氧氣為氧化劑，將端基炔類(lèi)化合物在羧甲基纖維素/納米銅的催化體系下氧化偶聯(lián)得到1， 3_ 丁二炔類(lèi)化合物，底物適用范圍廣，收率較好。
[0015] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，羧甲基纖維素/納米銅在超臨界 二氧化碳中催化合成1，3-丁二炔類(lèi)化合物的方法，其特征在于具體步驟為:在高壓反應(yīng)釜 中依次加入端基炔類(lèi)化合物、羧甲基纖維素/納米銅和四氫呋喃，然后在高壓反應(yīng)釜中依次 充入0 2和C02至設(shè)定的壓力，在電磁攪拌下用油浴加熱至25-66°C反應(yīng)，反應(yīng)完后將高壓反應(yīng) 釜冷卻，放出氣體，并用乙醚解吸，過(guò)濾除去不溶物，濾液蒸發(fā)濃縮后得到目標(biāo)產(chǎn)物1，3_丁 二炔類(lèi)化合物，其中端基炔類(lèi)化合物為苯乙炔、對(duì)乙基苯乙炔、苯氧丙炔、對(duì)丙基苯乙炔、對(duì) 甲氧基苯乙炔、對(duì)甲氧基苯氧丙炔、對(duì)戊基苯乙炔、間氯苯乙炔、間甲基苯乙炔、對(duì)甲基苯乙 炔或?qū)Ψ揭胰病?br>[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的端基炔類(lèi)化合物與羧甲基纖維素/納米銅的摩爾比為1:0.02-0.1。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的四氫呋喃的用量為lmmol端基炔類(lèi)化合物對(duì)應(yīng)四氫呋喃的體 積為2mL。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的羧甲基纖維素/納米銅的具體制備過(guò)程為:取300mL質(zhì)量濃度 為1 %的羧甲基纖維素鈉水溶液，攪拌條件下滴加150mL質(zhì)量濃度為10 %的CuS〇4水溶液，有 淺藍(lán)色絮狀固體生成，離心脫水后用去離子水洗滌至水相無(wú)色，然后加入25mL水合肼于室 溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，離心脫水后用去離子水洗滌并冷凍干燥至恒重得到鋁箱紙狀羧甲基纖維 素/納米銅。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:催化體系廉價(jià)易得，底物適用范圍廣， 總產(chǎn)率較高。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] 取質(zhì)量濃度為1%的羧甲基纖維素鈉水溶液300mL，攪拌條件下緩慢滴加150mL質(zhì) 量濃度為10%的CuS〇4水溶液，有淺藍(lán)色絮狀固體生成，離心脫水后用去離子水洗滌至水相 無(wú)色，再加入25mL(過(guò)量)水合肼室溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，離心脫水后用去離子水洗滌并冷凍干燥 至恒重得到錫箱紙狀羧甲基纖維素/納米銅催化劑。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 在微型高壓反應(yīng)釜中依次加入催化劑羧甲基纖維素/納米銅0.0063g(0.02mmol)、 苯乙炔0.1020g(lmmol)和四氫呋喃2mL，然后在高壓反應(yīng)釜中依次充入0 2和C02至設(shè)定的壓 力，在電磁攪拌下用油浴加熱至66°C反應(yīng)，反應(yīng)完后將高壓反應(yīng)釜用冰浴冷卻，緩慢放出氣 體，并用乙醚解吸，過(guò)濾除去不溶物，濾液蒸發(fā)濃縮后，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率通過(guò)GC測(cè)定收率95%。 其核磁數(shù)據(jù)為：4 NMR(400MHz，CDC13): δ = 7 · 56(dd，J = 9 · 5Hz，J = 1 · 8Hz，4H)，7 · 42-7 · 35 (m，6H)ppm.13C NMR(100MHz，CDCl3):S = 132.5，129.3，128.5，121.8,81.6,73.9ppm。
[0025] 實(shí)施例3
[0026] 在微型高壓反應(yīng)釜中依次加入催化劑羧甲基纖維素/納米銅0.0061g(0.02mmol)、 對(duì)乙基苯乙炔0.13118(1111111〇1)和四氫呋喃21^，然后在高壓反應(yīng)釜中依次充入0 2和〇)2至設(shè) 定的壓力，在電磁攪拌下用油浴加熱至66°C反應(yīng)，反應(yīng)完后將高壓反應(yīng)釜用冰浴冷卻，緩慢 放出氣體，并用乙醚解吸，過(guò)濾除去不溶物，濾液蒸發(fā)濃縮后，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率通過(guò)GC測(cè)定收 率93%。其核磁數(shù)據(jù)為： 1!1匪1?(40冊(cè)泡，〇0(：13):3 = 7.47((1，了 = 8.0!^，4!1)，7.19((1，了 = 8.0Hz，4H)，2.68(q，J = 8.0Hz，4H)，1.26(t，J = 8.0Hz，6H)ppm.13C NMR(100MHz，CDC13):S = 145.8，132.5,128.1，119.0,81.6,73.5,29.0,15.3ppm。
[0027] 實(shí)施例4
[0028] 在微型高壓反應(yīng)釜中依次加入催化劑羧甲基纖維素/納米銅0.0061g(0.02mmol)、 苯氧丙炔〇.1327g(lmmol)和四氫呋喃2mL，然后在高壓反應(yīng)釜中依次充入0 2和C02至設(shè)定的 壓力，在電磁攪拌下用油浴加熱至66°C反應(yīng)，反應(yīng)完后將高壓反應(yīng)釜用冰浴冷卻，緩慢放出 氣體，并用乙醚解吸，過(guò)濾除去不溶物，濾液蒸發(fā)濃縮后，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率通過(guò)GC測(cè)定收率 89 %。其核磁數(shù)據(jù)為：4 匪R(400MHz，CDC13): δ = 7 · 33 (t，J = 8 · 0Hz，4H)，7 · 03 (t，J = 8.0Hz，2H)，6.97(d，J = 8.0Hz，4H)，4.77(s，4H)ppm.13C 匪R(100MHz，CDC13) :δ = 157·4， 129.6,121.8,114.9,74.7,71.0,56.2ppm。
[0029] 實(shí)施例5
[0030] 在微型高壓反應(yīng)釜中依次加入催化劑羧甲基纖維素/納米銅0.0301g(0.1mmol)、 對(duì)丙基苯乙炔0.1440g(lmmol)和四氫呋喃2mL，然后在高壓反應(yīng)釜中依次充入0 2和C02至設(shè) 定的壓力，在電磁攪拌下室溫反應(yīng)，反應(yīng)完后將高壓反應(yīng)釜用冰浴冷卻，緩慢放出氣體，并 用乙醚解吸，過(guò)濾除去不溶物，濾液蒸發(fā)濃縮后，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率通過(guò)GC測(cè)定收率94%。其核 磁數(shù)據(jù)為：4 NMR(400MHz，CDCl3):S = 7.44(d，J = 8.0Hz，4H)，7.15((1,J = 8.0Hz，4H) ,2.60 (t，J = 8.0Hz，4H)，1.69-1.60(m，4H)，0.94(t，J = 8.0Hz，6H)ppm.13C NMR(100MHz，CDC13):S =144.3,132.4,128.6,119.0,81.6,73.5,38.1,24.3,13.8ppm。
[0031]