一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯的方法技术

本申请公开了一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯类化合物的方法，更具体地，该方法包括：在50‑150℃和氧化剂以及碱的作用下，在有机溶剂中，在二氯双(4‑甲基异丙基苯基)钌(II)催化下一锅法将呋喃醛基化合物和丙烯酸酯类化合物转化为呋喃丙烯酸酯，该方法原料来源广泛，产物收率高，工艺路线简单，具有潜在的工业应用前景。

A Method for Preparing Furan Acrylate from Furfural-based Compounds

【技术实现步骤摘要】
一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯的方法
本专利技术提供一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯的方法。具体地，所述方法包括：在50-150℃和氧化剂以及碱的作用下，在有机溶剂中，在二氯双(4-甲基异丙基苯基)钌(II)催化下一锅法将式1的呋喃醛基化合物和式2的丙烯酸酯转化为式3的呋喃丙烯酸酯或式4的呋喃丙烯酸酯。
技术介绍
石化资源的大量使用所带来的环境污染、气候变暖和资源能源危机等问题已日益成为全球学术界和产业界关注的焦点，发展绿色可再生生物质资源是当今研究的重中之重，将可再生生物质能源转化成高附加值的化学品对于化学的可持续发展有重要意义。呋喃丙烯酸酯及其衍生物作为重要的有机中间体，在药物合成、有机功能材料、生物活性化合物制备等领域具有广泛应用(J.Org.Chem.2013,78,7216-7222)。呋喃丙烯酸作为关键中间体可以用来合成药物盐酸纳呋拉啡(JP2015166331)，盐酸纳呋拉啡的软胶囊剂型已自2009年起于日本出售，用于治疗血液透析、慢性肝病患者及腹膜透析患者瘙痒症，上市以来销售额高达100亿美元。呋喃丙烯酸酯作为关键中间体还可用于制备一系列苯并呋喃化合物及多功能的桥环化合物，它们在医药、农药和材料领域具有广泛应用[J.Comb.Chem.2005,7,958-967；Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,1–6]。对于呋喃丙烯酸酯及其衍生物的制备，传统方法主要有两种：1.由3-溴呋喃为原料，低温锂化制备3-呋喃甲醛，再通过Witting反应制得，起始原料为石油基化学品，来源受限制，同时制备过程需要多步反应(J.Am.Chem.Soc.2000,122,8453-8463)；2.以糠酸为原料，Pd催化碳氢活化(Org.Lett,2008,1159-1162)，但是收率和选择性低，糠酸需要经糠醛提前氧化制备，原子经济性差，不符合绿色化学发展方向。
技术实现思路
鉴于呋喃丙烯酸酯及其衍生物的重要用途和广泛需求，针对现有合成方法的缺点和弊端，本专利技术以生物质平台分子呋喃醛基化合物为原料一锅法合成呋喃丙烯酸酯，解决了原料来源受限、反应收率低、条件苛刻、成本高、环境污染等问题，具有重要的研究意义和应用价值，进一步拓展了生物质原料应用范围。为了克服上述成本高、工艺复杂的问题，本专利技术提供了一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯的方法，该方法是在50-150℃和氧化剂以及碱的作用下，在有机溶剂中，在二氯双(4-甲基异丙基苯基)钌(II)催化下一锅法将式1的呋喃醛基化合物和式2的丙烯酸酯转化为式3的呋喃丙烯酸酯或式4的呋喃丙烯酸酯。其中R1和R2独立地为氢、烷基、被烷氧基或羟基取代的烷基、芳基、卤素、酯基或醛基，R3为烷基或芳基。在优选的实施方案中，烷基可以是C1-C6烷基，优选甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基。在优选的实施方案中，烷氧基可以是C1-C6烷氧基。在另外的实施方案中，被烷氧基或羟基取代的烷基可以是甲氧基甲基、羟甲基等。在优选的实施方案中，芳基可以是苯基、呋喃基、噻唑基、吡啶基等。在优选的实施方案中，酯基可以是-COOR，其中R为C1-C6烷基，优选-COOCH3。在优选的实施方案中，醛基可以是-CHO。在优选的实施方案中，R1和R2独立地为氢、甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、甲氧基甲基、羟甲基、卤素、-COOCH3、-CHO或苯基，并且R3为甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、苯基。含这些取代基的呋喃醛基化合物和丙烯酸酯反应都能得到较高的收率。在优选的实施方案中，所述式2的丙烯酸酯与呋喃醛基化合物的摩尔比为1～3，优选1.5～2。在优选的实施方案中，所述催化剂与呋喃醛基化合物的摩尔比为0.01～0.2，优选0.02-0.1。在优选的实施方案中，所述氧化剂为醋酸银、碳酸银、氧化铜、醋酸铜中的一种或多种，优选醋酸铜。在优选的实施方案中，所述氧化剂与呋喃醛基化合物的摩尔比为1～5，优选2～3。在优选的实施方案中，所述碱为磷酸氢二钾、碳酸钾、醋酸钾、醋酸钠、碳酸钠、醋酸锂、醋酸铯中的一种或多种，优选醋酸钾。在优选的实施方案中，所述碱与呋喃醛基化合物的摩尔比为0～5，优选0.5～2。在优选的实施方案中，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、氯苯、甲苯、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环中的一种或多种，优选N,N-二甲基甲酰胺。在优选的实施方案中，所述溶剂与呋喃醛基化合物的质量比为3～6，优选4～5。在优选的实施方案中，所述反应温度为50～150℃，优选80～120℃。在优选的实施方案中，所述反应时间为5～24小时，优选8～16小时。相对现有技术，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：1)本专利技术技术方案首次实现通过钌催化由呋喃醛基化合物和丙烯酸酯反应制备呋喃丙烯酸酯类化合物，为合成呋喃衍生物提供了一种全新思路。2)本专利技术的技术方案原料可再生，步骤简单，反应条件温和，通过一锅法可以实现呋喃衍生物的合成，且反应收率高，有利于大规模生产，也有利于生物质原料的利用。具体实施方式以下实施例旨在进一步说明本
技术实现思路
，而不是限制本专利技术权利要求的保护范围。以下实施例中涉及的底物原料以及溶剂等均为市售商业产品(分析纯试剂)，均来自国药集团化学试剂有限公司，并且没有进一步纯化。产品分离采用色谱法，色谱柱硅胶(300-400目)。1HNMR(400MHz)，13CNMR(100MHz)，以CDCl3为溶剂，以TMS为内标。多重性定义如下：s(单峰)；d(二重峰)；t(三重峰)；q(四重峰)和m(多重峰)。偶合常数J(赫兹)。条件优化实验：通过以下对照实验组寻找最佳反应条件：以呋喃醛基化合物和丙烯酸酯为反应原料，同时加入溶剂、氧化剂和碱，进行例举说明，具体反应如下：氮气保护下，向25毫升耐压管里加入糠醛和丙烯酸正丁酯，称取催化剂、氧化剂、碱、溶剂，加热至一定温度条件下，搅拌反应。反应液冷却至室温，采用乙酸乙酯(10mL)对反应液进行稀释，水洗(5mL)，采用乙酸乙酯(5mL×3)对反应液进行萃取，萃取后的有机相利用无水硫酸钠进行干燥，过滤，然后用旋转蒸发仪将溶剂旋干，浓缩后的粗品利过硅胶柱分离(洗脱剂为正庚烷/乙酸乙酯)，得到最终产物。工艺优化反应式：条件筛选化合物3质谱：HRMS(APCI)calcdforC11H15O3+:195.1021。化合物4质谱：HRMS(APCI)calcdforC12H15O5+[(M+H)+]:239.0923。对照实验组1～19反应条件:糠醛(0.5mmol)、丙烯酸正丁酯(1.0mmol)、催化剂(5mol％)、氧化剂1mmol,碱1mmol，溶剂为2.8ml反应时间为12小时。对照实验组20的醋酸铜用量为0.5mmol,其它条件与对照组18相同。对照实验组21的醋酸铜用量为2.5mmol,其它条件与对照组18相同。对照实验组22的碱用量为0mmol,其它条件与对照组18相同。对照实验组23的碱用量为2.5mmol,其它条件与对照组18相同。对照实验组24的溶剂用量为2.1ml,其它条件与对照组18相同。对照实验组25的溶剂用量为4.2ml,其它条件与对照组18相同对照实验组26时间为5小时,其它条件与对照组18相同。对照实验组27时间为24小时,其它条件与对照组18相同。从对照实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯类化合物的方法，所述方法包括：在50‑150℃和氧化剂以及碱的作用下，在有机溶剂中，在催化剂二氯双(4‑甲基异丙基苯基)钌(II)催化下一锅法将式1的呋喃醛基化合物和式2的丙烯酸酯转化为式3的呋喃丙烯酸酯或者式4的呋喃丙烯酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种由呋喃醛基化合物制备呋喃丙烯酸酯类化合物的方法，所述方法包括：在50-150℃和氧化剂以及碱的作用下，在有机溶剂中，在催化剂二氯双(4-甲基异丙基苯基)钌(II)催化下一锅法将式1的呋喃醛基化合物和式2的丙烯酸酯转化为式3的呋喃丙烯酸酯或者式4的呋喃丙烯酸酯。其中R1和R2独立地为氢、烷基、被烷氧基或羟基取代的烷基、芳基、卤素、酯基或醛基，R3为烷基或芳基。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述式2的丙烯酸酯与所述呋喃醛基化合物的摩尔比为1～3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述催化剂与所述呋喃醛基化合物的摩尔比为0.01～0.2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化剂选自醋酸银、碳酸银、氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅尧，李锋，李兴龙，盛天然，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34