一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种含桥环和并环结构的(E)‑α‑亚甲基‑γ‑丁内酯或呋喃化合物的合成方法。该方法以包括炔酸、炔酸酯、炔酰胺或炔丙醇的底物以及降冰片烯为原料，在钯催化剂作用下首先发生卤钯化得到烯基钯物种，再和降冰片烯发生烯烃的迁移插入得到烷基钯中间体，最后通过还原消除得到含桥环和并环结构的(E)‑α‑亚甲基‑γ‑丁内酯或呋喃化合物，同时零价钯被氧气氧化成二价钯返回到催化循环体系。本发明专利技术合成方法条件温和、操作安全，绿色无污染，具有高效、便捷、原子经济性、底物适应性广的特点，合成的含桥环和并环结构的(E)‑α‑亚甲基‑γ‑丁内酯或呋喃化合物分子结构与天然产物及药物的分子结构很相似，具有潜在的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法。
技术介绍
α-亚甲基-γ-丁内酯结构骨架广泛出现在天然产物以及药物分子中，其独特的结构特性赋予其重要的生理活性，比如消炎、退烧、杀毒以及抗肿瘤等一些特性，近年来对于这类化合物的合成越来越受到有机合成者的关注。通过文献查阅得知，传统的构建这类结构的方法主要有(1)无金属条件下：通过底物设计，以本身就带有C＝C双键的γ-羟基羧酸为底物发生分子内酯化反应得到目标产物，该方法的最明显的不足之处主要有两点：第一，首先要对反应底物进行巧妙设计，这就导致得到的产物结构单一；第二，反应时间长，传统的合成方法一般需要数天的反应时间，这就大大增加了能耗。(2)过渡金属催化条件下：一般是过渡金属钯催化下，以高炔丙醇为反应底物通过CO的插入得到目标产物，该类方法也仅仅局限于末端炔烃。(TetrahedronLetters，2014，55，2075；TetrahedronLetters，2002，45，753)。特别地，桥环和并环结构普遍存在于天然产物中，尤其在倍半萜类化合物中广泛存在，往往是桥环和并环结构在这些化合物的生理活性方面起到至关重要的作用。在有机合成领域，桥环结构的构建受到有机合成家的广泛关注(J.Nat.Prod.2008，71，852-855；J.Comb.Chem.2006，8，268；J.Am.Chem.Soc.2003，125，12108)。α-亚甲基-γ-丁内酯结构具有桥环和并环结构，而且和很多天然产物以及药物分子的结构非常相近。传统的合成含有桥环和并环结构的α-亚甲基-γ-丁内酯往往需要经过两步甚至多步来实现，而通过过渡金属催化的烯炔烃分子间交叉偶联一步构建含有桥环和并环结构的α-亚甲基-γ-丁内酯还未有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法。该合成方法以包括炔酸、炔酸酯、炔酰胺或炔丙醇的底物以及降冰片烯为原料，在钯催化剂作用下首先发生卤钯化得到烯基钯物种，再和降冰片烯发生烯烃的迁移插入得到烷基钯中间体，最后通过还原消除得到含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物，同时零价钯被氧气氧化成二价钯返回到催化循环体系。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法，包括如下步骤：在反应器中，依次加入含炔基的底物原料、降冰片烯、钯催化剂、共氧化剂和溶剂，O2气氛下搅拌进行反应；通过薄层色谱分析(TLC)检测反应，反应结束后，产物经分离纯化，得到所述含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物。优选的，所述含炔基的底物原料为具有如下结构式的化合物：式中，R1选自包括氢、碳原子数1～7的烷基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基苯基、3，4-二甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、各类供电子基苯基、各类吸电子基苯基、单取代苯基、多取代苯基或噻吩基；R2选自包括氢、甲基或乙基；R3选自包括氢、苯基或者苄基；R4选自包括氢或甲基；R5选自包括苯基；具体合成路线如下所示：进一步优选的，所述含炔基的底物原料包括炔酸酯、炔酰胺、炔酸或炔丙醇。进一步优选的，所述炔基的底物原料为具有结构式的化合物时，得到含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯化合物。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为具有结构式的化合物时，得到含桥环和并环结构的呋喃化合物。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为炔酸酯、炔酰胺或炔酸时，得到含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯化合物。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为炔丙醇时，得到含桥环和并环结构的呋喃化合物。优选的，所述含炔基的底物原料与降冰片烯的摩尔比为1∶1.2。优选的，所述钯催化剂为氯化钯(PdCl2)，钯催化剂的加入量与含炔基的底物原料的摩尔比为0.05∶1。优选的，所述共氧化剂为CuCl2·2H2O，CuCl2·2H2O的加入量与含炔基的底物原料的摩尔比为2.00∶1。优选的，所述溶剂选自包括CH3CN，或者体积比1∶1的乙酸/乙酸酐(HOAc/Ac2O)混合溶剂。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为炔酸酯时，溶剂为体积比1∶1的HOAc/Ac2O混合溶剂。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为炔酰胺时，溶剂为CH3CN。优选的，所述O2气氛的压力为1atm。优选的，所述反应的温度为室温至100℃，反应的时间为12h。进一步优选的，所述含炔基的底物原料为炔酰胺时，反应的温度为室温。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术合成方法的原料易得，且其中的底物原料炔酸酯可由各种取代基的碘苯或苯硼酸与丙炔酸酯经Sonogashira偶联反应得到，而原料降冰片烯为常用的廉价易得的化学试剂；(2)本专利技术合成方法条件温和、操作安全，采用氧化剂O2作为氧化剂，绿色无污染，且底物原料适用包括炔酸酯、炔酸、炔丙醇或炔酰胺，具有高效、便捷、原子经济性、底物适应性广的特点，有利于大规模化生产；(3)本专利技术合成方法合成的含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物，分子结构与天然产物以及药物的分子结构很相似，具有潜在的实用价值。附图说明图1为实施例1合成的目标产物的氢谱图；图2为实施例1合成的目标产物的碳谱图；图3为实施例2合成的目标产物的氢谱图；图4为实施例2合成的目标产物的碳谱图；图5为实施例3合成的目标产物的氢谱图；图6为实施例3合成的目标产物的碳谱图；图7为实施例4合成的目标产物的氢谱图；图8为实施例4合成的目标产物的碳谱图；图9为实施例5合成的目标产物的氢谱图；图10为实施例5合成的目标产物的碳谱图；图11为实施例6合成的目标产物的氢谱图；图12为实施例6合成的目标产物的碳谱图；图13为实施例7合成的目标产物的氢谱图；图14为实施例7合成的目标产物的碳谱图；图15为实施例8合成的目标产物的氢谱图；图16为实施例8合成的目标产物的碳谱图；图17为实施例9合成的目标产物的氢谱图；图18为实施例9合成的目标产物的碳谱图；图19为实施例9合成的目标产物的单晶衍射图；图20为实施例9合成的目标产物的NOE效应谱图。具体实施方式以下结合具体实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式及保护范围不限于此。实施例1含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯化合物的合成，具体步骤如下：在Schlenk管中加入0.025毫摩尔PdCl2、1.0毫摩尔CuCl2·2H2O、0.5毫摩尔苯丙炔酸乙酯和0.6毫摩尔降冰片烯，最后加入0.5毫升冰醋酸和0.5毫升醋酸酐，充入O2(1atm)，在600rpm转速下，100℃搅拌反应12小时，通过TLC检测反应；反应完毕停止搅拌，冷却至室温，加入3mL事先配置好的饱和NaHCO3溶液，摇匀直至没有气泡产生，再加入乙酸乙酯萃取3次合并有机相，用无水MgSO4干燥、过滤、减压旋蒸除去溶剂，以石油醚(PE)和乙酸乙酯(EA)为展本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含桥环和并环结构的(E)‑α‑亚甲基‑γ‑丁内酯或呋喃化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：在反应器中，依次加入含炔基的底物原料、降冰片烯、钯催化剂、共催化剂和溶剂，O2气氛下搅拌进行反应，反应结束后，产物经分离纯化，得到所述含桥环和并环结构的(E)‑α‑亚甲基‑γ‑丁内酯或呋喃化合物。

【技术特征摘要】
1.一种含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：在反应器中，依次加入含炔基的底物原料、降冰片烯、钯催化剂、共催化剂和溶剂，O2气氛下搅拌进行反应，反应结束后，产物经分离纯化，得到所述含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯或呋喃化合物。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述含炔基的底物原料为具有如下结构式的化合物：式中，R1选自包括氢、碳原子数1～7的烷基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基苯基、3，4-二甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、各类供电子基苯基、各类吸电子基苯基、单取代苯基、多取代苯基或噻吩基；R2选自包括氢、甲基或乙基；R3选自包括氢、苯基或者苄基；R4选自包括氢或甲基；R5选自包括苯基。3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述含炔基的底物原料包括炔酸酯、炔酰胺、炔酸或炔丙醇。4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述炔基的底物原料为具有结构式的化合物时，得到含桥环和并环结构的(E)-α-亚甲基-γ-丁内酯化合物；所述含炔基的底物原料为具有结构式的化合物时，得到含桥环和并环结构的呋喃化合物。...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍婉卿，李灿，江焕峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44