一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法技术

本发明专利技术属于有机合成技术领域，公开了一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法。以2‑三甲基硅基‑1,3‑双(三氟甲磺酰氧基)苯或其衍生物作为芳炔前体、无水四氢呋喃作为反应物和溶剂，加入碱为促进剂，在一定温度及惰性气氛保护下搅拌反应，反应结束后将产物分离纯化，得到四氧杂环番类化合物。本发明专利技术四氧杂环番类化合物合成方法不同于传统的高度稀释法和模板法，具有原料易得，反应操作简单，产率高，底物适用性广，功能团容忍性高等优点。有利于工业化生产，在有机合成、催化、分析化学等诸多领域具有潜在的应用前景。

A method for synthesis of tetrahydrocyclophane from arylene and tetrahydrofuran

【技术实现步骤摘要】
一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法。
技术介绍
自1967年Pedersen合成冠醚并对碱金属离子络合的特性进行报道以来，大环化合物引起化学家和生物学家的关注。人工合成的大环化合物主要包括环番、杯芳烃、卟啉、环糊精等。其中，环番是通过由线型的且各种不同数目原子所形成的桥链将芳环上两个不相邻的原子连接起来的化合物，环番所含的线型桥链或芳环的数目可以为一个也可以为多个。由于这类化合物具有大环效应、氢键、范德华力、π-π堆积等相互作用，兼备冠醚、环糊精和多齿形配体的特性，因而在催化、分析、药物化学以及材料化学等各个领域都具有广泛的应用，备受广大科学家的关注(D.J.cram,J.M.Cram,Acc.Chem.Res.1971,4,204–213；A.D.Cort,L.Mandolini,B.Masci,J.Org.Chem.1980,45,3923-3925；R.M.Izatt,J.S.Bradshaw,K.Pawlak,R.L.Bruening,B.J.Tarbet,Chem.Rev.1992,92,1261-1354；S.Bartoli,S.Roelens,J.Am.Chem.Soc.2002,124,8307-8315；R.Cacciapaglia,S.D.Stefano,L.Mandolini,J.Am.Chem.Soc.2005,127,13666-13671)。传统上环番类大环化合物的合成一般需要在高度稀释的溶剂下(P.Rajakumar,R.Padmanabhan,TetrahedronLett.2010,51,1059-1063)或采用模板的方法(Y.Yamauchi,M.Fujita,Chem.Commun.2010,46,5897-5899)。然而高度稀释法操作麻烦，反应时间长，需要使用大量的溶剂，而且产率较低；而模板法虽然反应时间短、产率也较高，但是需要引入和去除模板，从而增加了合成的步骤和难度。随着有机合成及环番化学的发展，环番的合成方法层出不穷，如通过砜的热解(Z.Pechlivanidis,H.Hopf,L.Ernst,Eur.J.Org.Chem.2009,223-237)、Suzuki-Miyaura交叉偶联和烯烃复分解反应(S.Kotha,A.S.Chavan,M.Shaikh,J.Org.Chem.2012,77,482-489)和二茂铁硼酸的溶剂热脱水(T.-H.Chen,W.Kaveevivitchai,N.Bui,Chem.Commun.2012,48,2855-2857)等等。芳炔是一类具有特殊结构的高活性反应中间体，在有机合成中得到广泛应用(S.S.Bhojgude,A.T.Biju,Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,1520-1522；J.Shi,Y.Li,Y.Li,Chem.Soc.Rev.2017,46,1707-1719)。芳炔参与的反应包括与亲核和亲电试剂多组分反应(Z.Liu,R.C.Larock,J.Org.Chem.2006,71,3198-3209)、环加成反应(T.Kilamura,M.Yamane,J.Am.Chem.Soc.1999,121,11674-11679)以及过渡金属催化的反应(H.Yoshida,T.Morishita,H.Nakata,Org.Lett.2009,11,373-376)等。但目前直接利用芳炔为原料合成环番尚没有文献报道。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法。本专利技术方法以2-三甲基硅基-1,3-双(三氟甲磺酰氧基)苯及其衍生物作为芳炔前体，在碱作用下原位分解生成芳炔，再与四氢呋喃发生多米诺反应一步构建四氧杂环番。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法，包括如下步骤：以2-三甲基硅基-1,3-双(三氟甲磺酰氧基)苯或其衍生物作为芳炔前体、无水四氢呋喃作为反应物和溶剂，加入碱为促进剂，在一定温度及惰性气氛保护下搅拌反应，反应结束后将产物分离纯化，得到四氧杂环番类化合物；上述合成方法的反应方程式如下式所示：式中，R为氢、4-甲基、4-乙基、5-甲基、5-氯、5-氟、5-苯基、5-萘基、5-对甲基苯基、5-对乙基苯基、5-对三氟甲基苯基、5-对甲氧基苯基、5-对氯苯基、5-间甲基苯基、5-邻甲基苯基、5-间甲氧基苯基、5-邻甲氧基苯基或5-(2,4-二甲基)苯基；TMS是指三甲基硅基，OTf是指三氟甲磺酰氧基。优选地，所述碱为氟化铯、氟化钾中的至少一种。优选地，所述芳炔前体与四氢呋喃的摩尔比为1:(60～240)。优选地，所述芳炔前体与碱的摩尔比为1:(1～8)。优选地，所述溶剂为无水四氢呋喃或无水四氢呋喃与无水乙腈、无水二甲基亚砜、无水甲苯中的任意一种按体积比为1:1的混合溶剂。优选地，所述惰性气氛是指氮气气氛。优选地，所述反应的温度为80～130℃，反应的时间为4～24h。优选地，所述分离纯化的步骤为：将反应液冷却至室温，经水洗、乙酸乙酯萃取、无水硫酸镁干燥、过滤和减压浓缩得到粗产物，再经柱层析提纯得到四氧杂环番类化合物。所述柱层析洗脱液为体积比为(10～30):1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂。本专利技术的制备方法具有如下优点及有益效果：本专利技术四氧杂环番类化合物合成方法不同于传统的高度稀释法和模板法，具有原料易得，反应操作简单，产率高，底物适用性广，功能团容忍性高等优点。有利于工业化生产，在有机合成、催化、分析化学等诸多领域具有潜在的应用前景。附图说明图1、图2和图3分别是实施例9所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图4、图5和图6分别是实施例10所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图7、图8和图9分别是实施例11所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图10、图11和图12分别是实施例12所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图13、图14和图15分别是实施例13所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图16、图17和图18分别是实施例14所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图19、图20和图21分别是实施例15所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图22、图23和图24分别是实施例16所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图25、图26和图27分别是实施例17所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图；图28、图29和图30分别是实施例18所得目标产物的氢谱图、碳谱图和氟谱图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1在反应管中加入0.2毫摩尔2-三甲基硅基-1,3-双(三氟甲磺酰氧基)苯、0.8毫摩尔氟化铯、2毫升无水四氢呋喃，在120℃下搅拌反应10小时；反应结束后将反应液冷却至室温，加入4mL水，用乙酸乙酯萃取(5mL×3)，合并有机相并使用无水硫酸镁干燥、过滤，减压浓缩得到粗产物，再经过柱层析分离纯化，所用的柱层析洗脱液为石油醚:乙酸乙酯体积比10:1的混合溶剂，得到目标产物，产率32％。实施例2在反应管中加入0.2毫摩尔2-三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法，其特征在于包括如下步骤：以2‑三甲基硅基‑1,3‑双(三氟甲磺酰氧基)苯或其衍生物作为芳炔前体、无水四氢呋喃作为反应物和溶剂，加入碱为促进剂，在一定温度及惰性气氛保护下搅拌反应，反应结束后将产物分离纯化，得到四氧杂环番类化合物；上述合成方法的反应方程式如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法，其特征在于包括如下步骤：以2-三甲基硅基-1,3-双(三氟甲磺酰氧基)苯或其衍生物作为芳炔前体、无水四氢呋喃作为反应物和溶剂，加入碱为促进剂，在一定温度及惰性气氛保护下搅拌反应，反应结束后将产物分离纯化，得到四氧杂环番类化合物；上述合成方法的反应方程式如下式所示：式中，R为氢、4-甲基、4-乙基、5-甲基、5-氯、5-氟、5-苯基、5-萘基、5-对甲基苯基、5-对乙基苯基、5-对三氟甲基苯基、5-对甲氧基苯基、5-对氯苯基、5-间甲基苯基、5-邻甲基苯基、5-间甲氧基苯基、5-邻甲氧基苯基或5-(2,4-二甲基)苯基；TMS是指三甲基硅基，OTf是指三氟甲磺酰氧基。2.根据权利要求1所述的一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法，其特征在于：所述碱为氟化铯、氟化钾中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种利用芳炔和四氢呋喃合成四氧杂环番的方法，其特征在于：所述芳炔前体与四氢呋喃的摩尔比为1:(60～240)。4.根据权利要求1所述的一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚朝荣，程瑞祥，江焕峰，熊文芳，汪露，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44