一种α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法技术

本发明专利技术公开了一种α,β‑不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，该方法是在含氧气氛中，α,β‑不饱和羧酸和环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成酮类化合物；该方法是在非过渡金属催化、温和反应条件下反应，具有高选择性、高产率的特点，且操作简单、成本低，有利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联反应，特别涉及一种在非金属催化条件下进行α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联制备酮类化合物的方法，属于有机中间体合成领域。
技术介绍
过渡金属催化的脱羧偶联反应已经在一定程度上改变了有机合成新方法的格局，并为合成有用化合物提供了新途径，同时提升了合成重要的复杂大分子化合物的能力，因此在药物合成领域具有独特的应用前景。然而，经典的脱羧偶联反应必须经过金属羧酸盐释放出等摩尔量的二氧化碳，并形成相应的有机金属中间体，最终才能与其他化合物发生偶联反应，因此，在经典的脱羧偶联反应中过渡金属必不可少。但是，随着经济的发展，社会各界对环境保护和可持续发展的呼声也日益高涨，很多化学家也开始寻找更绿色更温和的无过渡金属介导途径来合成所必需的化合物。此时，人们对于经典脱羧反应的思考也愈发深刻，寻找无过渡金属条件下进行脱羧氧化偶联反应的途径也成为了化学工作者的重要课题和难题。在已知的文献工作中：2009年，张玉红等人(4.Cheng,K.；Huang,L.；Zhang,Y.；Org.Lett.2009,11,13.)报道了在有氧条件下，铜化合物作催化剂，TBHP作为氧化剂的烯烃双官能团化反应，当反应物为苯乙烯和四氢呋喃时，在标准条件下得到相应的酮类化合物的收率在61％左右。2010年，Park等人(Kim,J.Y.；Park,J.C.；Song,H.；Park,K.H.；Bull.KoreanChem.Soc.2010,31,12.)发现了Cu2O纳米立方体催化的苯乙烯与环醚的烯烃双官能团化反应，反应在1mol％的催化剂，5个大气压，130℃条件下反应1小时，能得到的产物的分离产量在83％左右，而且在该反应中，Cu2O纳米立方体催化剂的作用至关重要，当反应直接采用CuBr为催化剂时，产率降为62％。2011年，Matsubara课题组(Asano,K.；Matsubara,S.；J.Am.Chem.Soc.2011,133,16711.)创造性的提出了由双官能团化的有机复杂催化剂催化的不对称环醚化反应，通过这种创造性的方法由ε-羟基-α,β-不饱和酮类化合物发生环化反应合成了连芳酰基的四氢呋喃等环醚类化合物，且收率高达94％。2012年，王志勇课题组(Sun,H.；Zhang,Y.；Guo,F.；Zha,Z.；Wang,Z.；J.Org.Chem.2012,77,3563.)发现了硅藻土负载的Mn3O4纳米粒SMONP-1介导的烯烃双官能团化反应，且苯乙烯和四氢呋喃在该反应条件下能够达到91％的最终产率，文献还提供了SMONP-1粒子的合成方法、TEM数据图和二次使用方法。2013年，黄志真课题组(Huang,X.；Zhu,Z.；Huang,Z.；Tetrahedron.2013,69,8579.)报道了CuBr2催化和吡咯烷酮介导的简单酮类化合物和环醚之间的脱氢交叉偶联反应，根据文献报道，在10mol％CuBr2，70mol％的吡咯烷酮，3当量的TBHP或者3当量的醋酸存在的条件下，苯乙酮和四氢呋喃回流反应6个小时得到的相应产物的产率为75％。2014年，张佳祥等人(Zhang,J.X.；Wang,Y.J.；Zhang,W.；Wang,N.X.；Bai,C.B.；Xing,Y.L.；Li,Y.He.；Wen,J.L.；Sci.Rep.2014,4,7446.)报道了镍、锰选择性催化α,β-不饱和羧酸与环醚化合物的脱羧氧化的交叉氧化偶联反应，当反应以四水合醋酸镍为催化剂，三当量的叔丁基过氧化物TBHP为氧化剂，DBU为碱的条件下，肉桂酸和四氢呋喃反应得到的选择性的酮类化合物的最高收率为70％，且通过文献的机理工作可知，形成酮类产物C＝O键中的氧源是来自于外部氧化剂TBHP。2015年，许响生课题组(Hua,Z.；Tang,Y.；Zhang,S.；Li,X.；Du,X.；Xu,X.；Synlett.2015,26,2557.)报道了MnO2催化的烯酰胺与环醚化合物之间的偶联反应，这一方法提供了一个新的方法来合成相关的酮类化合物。在已报道的工作中，这些脱羧偶联反应都必须采用过渡金属催化剂，成本高，对环境无法，且产率较低。到目前为止，仍然没有在非过渡金属条件下的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化的交叉氧化偶联反应被报道出来。
技术实现思路
针对现有的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化的交叉氧化偶联反应都存在必须用到过渡金属催化剂的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种在非过渡金属催化、温和反应条件下，高选择性、高产率实现α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧的交叉氧化偶联反应的方法。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，该方法是在含氧气氛中，式1α,β-不饱和羧酸和式2环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成式3酮类化合物；其中，R1为芳基或芳杂环；R为烷链或含氧烷链。优选的方案，R1为萘、噻吩或式4取代基；其中，R2为氢、卤素、烷氧基、硝基、氰基、三氟甲基或烷基；较优选的方案，R2为氢、氟、氯、溴、甲氧基、硝基、三氟甲基或甲基。最优选的α,β-不饱和羧酸为以下结构化合物中一种：优选的方案，R为C2～C6的烷链或C2～C5的含氧烷链。最优选的环醚化合物为以下结构式中一种：优选的方案，过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸氢钾中的至少一种。较优选的方案，过硫酸盐为过硫酸钾和/或过硫酸氢钾。优选的方案，反应条件为：在80～110℃，反应8～16h；较优选为，在95～105℃，反应10～14h。优选的方案，含氧气氛可以为空气，也可以为纯氧，也可以为含一定比例氧气和呈反应惰性的气体的组合。氧气的含量至少不能低于α,β-不饱和羧酸的1倍当量。本专利技术的技术方案中，过硫酸盐的用量为α,β-不饱和羧酸底物的两倍当量左右。环醚化合物主要作为反应底物和反应溶剂，其用量相对α,β-不饱和羧酸底物是过量的，这属于本
可以理解的范畴。本专利技术的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联合成酮类化合物的方法具体反应式如下：以肉桂酸与四氢呋喃反应为例：基于大量的实验总结以及参考先前文献报道，本专利技术提出了如下合理的反应机制：以四氢呋喃和肉桂酸为反应原料，以过硫酸钾为氧化剂为例进行具体说明。首先，四氢呋喃在过硫酸钾引发作用下失去氢自由基，生成四氢呋喃自由基，氢自由基被氧气捕获，生成过氧化氢自由基，四氢呋喃自由基和过氧化氢自由基共同对肉桂酸的不饱和烯基进行自由基加成，生成中间产物a，中间产物a在加热条件下脱水，生成中间产物b，中间产物b分子结构中的酮很容易异构化成具有烯醇结构的中间过渡态c，中间过渡态c进行分子内消除，脱去CO2，形成中间体d，中间体d的烯醇结构不稳定进行分子内重排，得到目标产物；具体反应式如下：为了进一步验证上述提出的反应机理的可靠性，本专利技术还提供了以下机理实验：如反应1～反应6：反应1：(产率0％)；反应2：(产率0％)；反应3：(经过GC-MS检测，有目标产物)；反应4：(经过GC-MS检测，未检测到苯乙烯)；反应5：(经过GC-MS检测，没有目标产物)；反应6：(0％)。从上述反应1和反应2中可以看出，肉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种α,β‑不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：在含氧气氛中，式1α,β‑不饱和羧酸和式2环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成式3酮类化合物；其中，R1为芳基或芳杂环；R为烷链或含氧烷链。

【技术特征摘要】
1.一种α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：在含氧气氛中，式1α,β-不饱和羧酸和式2环醚化合物，在过硫酸盐存在下一锅反应，生成式3酮类化合物；其中，R1为芳基或芳杂环；R为烷链或含氧烷链。2.根据权利要求1所述的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：R1为萘、噻吩或式4取代基；其中，R2为氢、卤素、烷氧基、硝基、氰基、三氟甲基或烷基。3.根据权利要求2所述的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在于：R2为氢、氟、氯、溴、甲氧基、硝基、三氟甲基或甲基。4.根据权利要求1所述的α,β-不饱和羧酸与环醚化合物脱羧氧化偶联的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭灿城，吉朋意，郭欣，
申请(专利权)人：沅江华龙催化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43