非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法技术

本发明专利技术提供了一种非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C‑O键合成苯并呋喃衍生物的方法，包括以下步骤：步骤一，制备烯烃：以苯酚衍生物为原料，经过三步反应，得到作为反应底物的烯烃；步骤二，将步骤一制备得到的反应底物中加入非金属路易斯酸和甲苯，反应得到所述苯并呋喃衍生物。本发明专利技术在反应过程成使用了非金属路易斯酸作为催化剂，避免了残留金属催化剂对产物的污染，也省去了麻烦的后处理。

Synthesis of benzofuran derivatives by addition of C-O bonds in olefin molecules catalyzed by nonmetal Lewis acid

The invention provides a method for synthesizing benzofuran derivatives by intramolecular addition of olefins to C_O bonds catalyzed by non-metallic Lewis acid. The method comprises the following steps: step 1, olefins are prepared by taking phenol derivatives as raw materials and through three-step reaction, olefins are obtained as reaction substrates; step 2, the reaction obtained by preparing step 1. The benzofuran derivatives are obtained by adding nonmetal Lewis acid and toluene into the substrate. The invention uses non-metallic Lewis acid as catalyst in the reaction process, avoids the pollution of the product caused by residual metal catalyst and saves troublesome post-treatment.

【技术实现步骤摘要】
非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法
本专利技术属于有机合成
，特别涉及一种苯并呋喃衍生物的合成方法。
技术介绍
苯并呋喃类化合物是一类广泛存在于植物中的天然有机化合物，比如在丹参、百部、野茉莉、花椒等药用植物中。苯并呋喃类化合物具有良好的抗菌、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等生理活性，因此可以用于选择性腺苷A1受体拮抗剂、免疫抑制剂等。但是因为从天然产物中提取苯并呋喃类化合物无法满足人们的需求，因此通过人工合成方法得到就显得非常重要。烯烃加成反应是有机合成及药物化学中非常重要的一类化学转化反应。直接加成C-O键到烯烃是一种原子和步骤都非常经济高效的烯烃官能团化方法。尽管烯烃加成C-X(X为杂原子)已经获得了广泛的关注，但是因为C-O键的高稳定性，烯烃直接加成C-O键依然充满挑战。2012年，Nakao课题组利用协同的金属钯和硼酸催化剂实现了烯烃分子内加成C-O键，得到苯并呋喃类化合物，反应是在80摄氏度四氢呋喃溶剂中进行。反应虽然通过烯烃分子内加成C-O键实现了苯并呋喃的合成，但是在反应中应用了过渡金属钯。反应中利用过渡金属钯的高反应活性实现了C-O键的活化，但是祛除反应体系中的过渡金属残留是一件非常困难的事情。特别是在医药和生活用品中，对于过渡金属的残留值有着非常苛刻的要求。所以寻找非金属化合物催化苯并呋喃类化合物的合成具有重要的战略意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法，以解决现有技术存在的使用过渡金属催化剂导致过渡金属残留的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法，包括以下步骤：步骤一，制备烯烃：以苯酚衍生物为原料，经过如下述反应式所示的三步反应，得到作为反应底物的烯烃；反应式如下：其中R为H或OMe；步骤二，将步骤一制备得到的烯烃中加入非金属路易斯酸和甲苯，反应得到所述苯并呋喃衍生物；反应式如下：所述步骤一具体为：将碳酸钾、甲基烯丙基氯和化合物1加入到正在搅拌的丙酮溶液中，室温下将形成的混合物回流一夜，然后加入水，再用乙醚萃取，收集有机层并用NaOH洗涤，用MgSO4进行干燥，过滤并真空浓缩得到中间产物化合物2；将中间产物化合物2溶解在N,N-二甲基苯胺或者N，N-二甲基甲酰胺中，混合物在200-250℃温度下氮气氛围中回流1-5小时，然后冷却到室温，并在减压下浓缩，粗产品用快速柱层析提纯，得到黄色油状的化合物3；在惰性气体气氛下，将化合物3溶解于溶剂中，然后冷却至0℃，加入溴化氰，然后再将三乙胺滴加到混合物中，将混合物保持在0℃持续3h，沉淀物经硅藻土过滤，并通过己烷进行多次洗涤，再经旋转蒸发去除溶剂，得到化合物4，即为烯烃。所述溶剂为无水己烷和二乙醚按照体积比5:2的混合物。将步骤一制备得到的烯烃、非金属路易斯酸和甲苯混合，并置于密闭容器中，在90℃下反应12～24h；反应结束后，冷却至室温，并用乙醚稀释；最后用硅藻土浓缩，柱层析纯化产物，烘干后得到产物。所述步骤二中，非金属路易斯酸为B(C6F5)3。有益效果：本专利技术在反应过程成使用了非金属路易斯酸作为催化剂，通过路易斯酸与反应底物中氰基的络合作用，抽取O-C键中的电子，弱化了O-C键的化学键强度。从而使烯烃对O-C键的加成容易进行，得到目标产物苯并呋喃衍生物。路易斯酸的这种活化模式和过渡金属不同，但是实现了过渡金属同样的效果。同时，避免了金属催化剂对反应体系的污染，也省去了麻烦的后处理。附图说明图1为实施例1得到的原料烯烃的HNMR谱图；图2为实施例1得到的原料烯烃的13CNMR谱图；图3为实施例1得到的最终产物苯并呋喃衍生物A的HNMR谱图；图4为实施例1得到的最终产物苯并呋喃衍生物A的13CNMR谱图；图5为实施例2得到的原料烯烃的HNMR谱图；图6为实施例2得到的原料烯烃的13CNMR谱图；图7为实施例2得到的最终产物苯并呋喃衍生物B的HNMR谱图；图8为实施例2得到的最终产物苯并呋喃衍生物B的13CNMR谱图；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做更进一步的解释。实施例1本实施例合成苯并呋喃衍生物A，包括以下步骤：(1)制备烯烃：反应式为：将12克碳酸钾、8.6mL甲基烯丙基氯和7.6克苯酚(化合物1)加入到的20.0毫升正在搅拌的丙酮溶液中，室温下将形成的混合物回流一夜，之后加入100毫升水，然后乙醚萃取(12×10ml)。收集有机层用浓度为2M的NaOH(3x80mL)洗涤，用MgSO4进行干燥，过滤并真空浓缩得到4.8克中间产物化合物2，可直接使用，不需要提纯。将4.8克化合物2溶解在4.0mLN,N-二甲基苯胺中，混合物在205℃氮气氛中回流5小时。冷却到室温，加入400毫升二乙醚，用浓度为1M的HCl(3x200ml)清洗反应混合物。水层用二乙醚(3x200ml)进一步萃取。有机层用水和盐水清洗。然后在MgSO4上干燥，并在减压下浓缩。粗产品用快速柱层析(SiO2,PET/EtOAc30:1-5:1)提纯，得到黄色油状的1.48克中间产物2-(2-甲基烯丙基)苯酚，即化合物3。在氩气气氛下将1.48克2-(2-甲基烯丙基)苯酚溶解于无水己烷和二乙醚的混合物中，其中，无水己烷和二乙醚的体积比为5：2；将混合后的反应溶液冷却到0℃，然后一次性加入1.27克溴化氰；随后，将1.21克三乙胺滴加到反应混合物中；将反应混合物保持在0℃持续3h，沉淀物经过一层硅藻土过滤，并通过己烷进行多次洗涤。通过旋转蒸发去除溶剂，得到粗产品，即化合物4；1HNMR(400MHz,CDCl3)δ1.72(s,3H),3.34(s,2H),4.60(s,1H),4.84(s,1H),7.24–7.27(m,2H),7.33(dd,J＝6.2,3.3Hz,1H),7.45(d,J＝8.3Hz,1H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ22.3,37.4,109.0,112.6,114.5,126.8,128.0,128.3,131.9,142.6,151.3。粗产品的纯度可用于下一步的催化反应，无需进一步提纯。本步骤中，所有的操作都必须在通风良好的通风橱中进行，因为溴化氰的毒性很强，可以在水解过程中产生氰化氢。(2)制备苯并呋喃衍生物A：反应式为：取一个微量的反应瓶，加入磁性搅拌子，放入一个充满氮气的手套箱中。在反应瓶中依次加入步骤一制备好的173毫克化合物4、511毫克非金属路易斯酸B(C6F5)3和5mL甲苯。用聚四氟乙烯密封帽盖紧反应瓶，然后从手套箱中拿出；将反应瓶加热到90℃下反应24h；反应结束后，冷却至室温，用10.0毫升乙醚稀释；通过TLC薄层色谱分析(1:4EtOAc/hexanes)起始反应物的完全消耗；反应结束后的溶液用硅藻土浓缩，用快速柱层析(1:9→1:4乙醚/己烷)纯化产物，得到产物为147毫克黄色固体，产率85％，即为产物苯并呋喃衍生物A。1H-NMR(300MHz,CDCl3)δ1.67(s,3H),2.71(d,J＝16.5Hz,1H),2.77(d,J＝16.5Hz,1H),3.14(d,J＝16.4Hz,1H),3.23(d,J＝16本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C‑O键合成苯并呋喃衍生物的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，制备烯烃：以苯酚衍生物为原料，经过如下述反应式所示的三步反应，得到作为反应底物的烯烃；反应式如下：

【技术特征摘要】
1.一种非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，制备烯烃：以苯酚衍生物为原料，经过如下述反应式所示的三步反应，得到作为反应底物的烯烃；反应式如下：其中R为H或OMe；步骤二，将步骤一制备得到的烯烃中加入非金属路易斯酸和甲苯，反应得到所述苯并呋喃衍生物；反应式如下：2.根据权利要求1所述的非金属路易斯酸催化烯烃分子内加成C-O键合成苯并呋喃衍生物的方法，其特征在于：所述步骤一具体为：将碳酸钾、甲基烯丙基氯和化合物1加入到正在搅拌的丙酮溶液中，室温下将形成的混合物回流一夜，然后加入水，再用乙醚萃取，收集有机层并用NaOH洗涤，用MgSO4进行干燥，过滤并真空浓缩得到中间产物化合物2；将中间产物化合物2溶解在N,N-二甲基苯胺或者N，N-二甲基甲酰胺中，混合物在200-250℃温度下氮气氛围中回流1-5小时，然后冷却到室温，并在减压下浓缩，粗产品用快速柱层析提纯，得到黄色油状的化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继阳，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32