一种炔基二酮类化合物及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种式(II)所示的炔基二酮类化合物的合成方法，是在甲苯中，90℃下，以α羟基酮与端炔为反应原料，以氧气为氧化剂，在铜催化剂的作用下，反应得到炔基二酮类化合物。本发明专利技术优点包括：反应高效，收率较高；氧气作为氧化剂；反应条件温和，无需强酸强碱；廉价金属催化；反应底物容易制备；反应放大后也可以实现。

【技术实现步骤摘要】
一种炔基二酮类化合物及其合成方法
本专利技术属于有机化合物工艺应用
，具体涉及一类炔基二酮类化合物及其绿色合成方法。
技术介绍
炔基二酮是具有密集官能团的亲电体。利用其1，2-二羰基的结构，它可以通过多种途径向一系列杂环转化。尽管其合成潜力非常巨大，但人们对它的探究相对较少。主要原因在于缺少普遍而实用的构建炔基二酮结构的方法。由于加成选择性难以控制，很难采用炔基金属试剂直接加成后再对产物进行氧化的策略来构建。炔基二酮化合物合成的常见方法是采用预先制备或是现场生成的酰氯和炔铜进行Stephens-Castro偶联的方法来实现。由于酰氯的毒性及敏感性，这类策略依然存在一些共同的缺陷。寻找一种简单、绿色、高效廉价、兼容性好、环境友好、条件温和和经济适用的构建炔基二酮化合物的新方法便显得尤其重要。本专利技术人经研究发现α羟基酮是一类独特的化合物，在羰基的α位极易形成自由基进而发生与端炔化合物的氧化偶联反应。鉴于此，本专利技术设计了铜催化氧气氧化的以α羟基酮和端炔为原料制备炔基二酮化合物的反应。
技术实现思路
本专利技术克服了传统酰氯偶联反应的诸多缺点，创新性地实现一种高效构建炔基二酮化合物的方法。本专利技术使用廉价铜试剂催化剂，以α羟基酮化合物、端炔为原料，以氧气为氧化剂，在反应溶剂中于90℃下有效地实现了相应转化，制备得到如式(II)所示的炔基二酮化合物。其中，所述反应过程如以下反应式所示。以上反应式中，Ar是苯环、杂环、取代苯环、或取代杂环。R是直链烷基、支链烷基、环状烷基、芳基、或含芳基烷基。优选地，Ar是苯基，2-噻吩基，2-呋喃基。优选地，R是优选地，Ar是4-甲酸甲酯苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、联苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、1-萘基、2-萘基、3-噻吩基、2-苯并呋喃基、2-苯并噻吩基、5-(2，3-二氢苯并呋喃基)。优选地，R是本专利技术中，Ar、R包括但不仅仅局限于上述基团。如以上反应式，本专利技术利用式(I)所示的α羟基酮和端炔作为起始原料，以氧气作为氧化试剂，在铜试剂催化剂的作用下，在反应溶剂中进行反应，合成如式(II)所示的炔基二酮化合物。本专利技术中，所述起始原料如式(I)所示的α羟基酮(底物1)和端炔的摩尔用量比例为1∶1-1∶15。优选地，两者用量比例为1∶5。本专利技术中，以氧气为氧化试剂。本专利技术中，所述铜催化剂是CuSO4，CuSO4·5H2O，Cu(OAc)2，Cu(NO3)2，Cu(TFA)2，Cu(OTf)2，CuCl2，CuBr2，Cu(acac)2，CuO，CuOAc，CuI，CuBr，CuCl，CuTc，Cu等。优选地，所述铜催化剂是CuTc。其中，所述催化剂的用量为如式(I)所示的原料α羟基酮化合物(底物1)的1-10mol％。优选地，所述催化剂用量为如式(I)所示的原料α羟基酮化合物的10mol％。本专利技术中，所述反应溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、水、DMSO、DMF、DMA、乙腈、丙酮、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿之任意一种或任意组合。优选地，所述溶剂为甲苯。本专利技术合成反应包括以下步骤：(1)在反应容器中加入α羟基酮化合物、铜催化剂、溶剂，在氧气氛围中，在室温至回流条件下搅拌反应；(2)向步骤(1)得到的反应体系中加入端炔，在氧气氛围中，在室温至回流条件下搅拌反应，得到式(II)所示的炔基二酮类化合物。优选地，步骤(1)在90℃温度下进行反应。优选地，步骤(2)在90℃温度下进行反应。在一个具体实例中，本专利技术合成反应是在反应瓶A中，加入α羟基酮化合物(Xmmol)，催化剂CuTC(Zmmol)，溶剂(VmL)，反应体系在氧气氛围中，在90℃下搅拌2小时；之后，向反应体系中加入端炔(式I，Wmmol)，反应体系在氧气氛围中，在90℃的条件下，搅拌4-24小时。监测反应进程。反应完毕后，直接经柱层析分离得到目标产物式(2)所示的炔基二酮化合物。本专利技术还提出了按照本专利技术上述合成方法制备得到的如式(II)所示的炔基二酮化合物，其中，Ar是苯环、杂环、取代苯环、或取代杂环；R是直链烷基、支链烷基、环状烷基、芳基、或含芳基烷基。优选地，Ar是苯基，2-噻吩基，2-呋喃基；R是优选地，Ar是4-甲酸甲酯苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、联苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、1-萘基、2-萘基、3-噻吩基、2-苯并呋喃基、2-苯并噻吩基、5-(2，3-二氢苯并呋喃基)；R是本专利技术还提出了新的炔基二酮化合物，其结构式如式(II)所示，其中，Ar是4-甲酸甲酯苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、联苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、1-萘基、2-萘基、3-噻吩基、2-苯并呋喃基、2-苯并噻吩基、5-(2，3-二氢苯并呋喃基)等；R是等。本专利技术具有以下优点：利用价廉金属催化；反应底物容易制备；反应高效，收率高；氧气作为氧化剂，廉价，绿色，对环境友好；反应条件温和，无需强酸强碱：催化剂为廉价金属，经济；反应放大后也可以实现；反应底物容易制备。本专利技术以容易制备的α羟基酮化合物为反应原料，以氧气做为硫化试剂，在廉价铜试剂催化剂作用下，与端炔进行氧化偶联反应得到炔基二酮化合物。反应操作简单，反应条件温和，适合大规模工业化生产。具体实施方式结合以下具体实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的保护内容不局限于以下实施例。在不背离专利技术构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本专利技术中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本专利技术的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。以下实施例所给出的数据包括具体操作和反应条件及产物。产物纯度通过核磁鉴定。本专利技术炔基二酮化合物的合成反应，包括以下步骤：(1)在反应容器中加入α羟基酮、铜催化剂、溶剂，在氧气氛围中，在室温至回流条件下搅拌反应；(2)向步骤(1)得到的反应体系中加入式(I)所示的端炔，在氧气氛围中，在室温至回流条件下搅拌反应，得到式(II)所示的炔基二酮类化合物。再经柱层析分离得到目的产物。其中，如表1所示的炔基二酮化合物，均为通过本专利技术方法合成得到的产物，尚未见有公开文献揭示这些化合物。本专利技术这类炔基二酮化合物可以转化成二取代呋喃类化合物，包括以下步骤：(1)在反应容器中加入炔基二酮化合物、硼氢化钠、溶剂，在室温至回流条件下反应；得到式(III)所示的炔基二醇类化合物。再经柱层析分离得到目的产物；(2)在反应容器中加入炔基二醇化合物、催化剂、溶剂，在室温至回流条件下反应；得到式(IV)所示的二取代呋喃类化合物。再经柱层析分离得到目的产物。这类炔基二酮化合物可以转化成多取代二氢呋喃类化合物，包括以下步骤：(1)在反应容器中加入炔基二酮化合物、催化剂、醇、溶剂，在室温至回流条件下反应；得到式(V)所示的二氢呋喃类化合物。再经柱层析分离得到目的产物。这类炔基二酮化合物可以转化成吡唑类化合物，包括以下步骤：(1)在反应容器中加入炔基二酮化合物、肼、溶剂，在室温至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种炔基二酮类化合物的合成方法，其特征在于，以α羟基酮与端炔为反应原料，以氧气为氧化剂，在铜催化剂的作用下，在反应溶剂中反应得到如式(II)所示的炔基二酮类化合物；所述反应过程如反应式所示；其中，Ar是苯环、杂环、取代苯环、或取代杂环；R是直链烷基、支链烷烃、芳基或含芳基烷烃。

【技术特征摘要】
1.一种炔基二酮类化合物的合成方法，其特征在于，以α羟基酮与端炔为反应原料，以氧气为氧化剂，在铜催化剂的作用下，在反应溶剂中反应得到如式(II)所示的炔基二酮类化合物；所述反应过程如反应式所示；其中，Ar是苯环、杂环、1-萘基、2-萘基、取代苯环、或取代杂环；R是直链烷基、支链烷烃、芳基、含芳基烷烃、2.如权利要求1所述的炔基二酮类化合物的合成方法，其特征在于，Ar是苯基、2-噻吩基、2-呋喃基；R是3.如权利要求1所述的炔基二酮类化合物的合成方法，其特征在于，Ar是4-甲酸甲酯苯基、4-甲氧基苯基、4-硝基苯基、联苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-碘苯基、3-噻吩基、2-苯并呋喃基、2-苯并噻吩基、5-(2,3-二氢苯并呋喃基)；R是4.如权利要求1所述的炔基二酮类化合物的合成方法，其特征在于，所述铜催化剂是CuSO4,CuSO4·5H2O,Cu(OAc)2,Cu(NO3)2,Cu(TFA)2,Cu(OTf)2,CuCl2,CuBr...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雪峰，张泽光，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31