一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法，以α‑羰基羧酸、甲基丙烯酸酯类烯烃为反应底物，以叔丁醇钾或者2,6‑二甲基吡啶为碱，以4‑CzIPN为可见光催化剂，以钴配合物为协同催化剂，溶于溶剂中，得到混合溶液，在惰性气体保护下，用可见光照射混合溶液，得到烯丙基酮类化合物。本发明专利技术的反应在室温条件下用可见光照射就可以实现，操作简便，原料易得，整个反应体系非常绿色、环保，反应条件温和，反应在催化量的光催化剂和钴配合物作用下即可完成，无需当量的额外氧化剂，体现了反应体系的高效、节约，适用于放大量规模的克级反应，具有巨大的潜在大规模应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法
本专利技术属于催化合成
，尤其涉及一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法。技术背景烯丙基酮骨架结构广泛存在于天然产物分子、药物分子以及生物活性分子中。该β,γ-不饱和酮类化合物也是一类非常重要的合成中间体，具有重要的合成价值。因此，这类骨架化合物的构建受到了合成化学家的广泛关注。目前，合成烯丙基酮类化合物的报道有很多，如：1965年,Tsuji等实现了烯丙基氯化钯与丙二酸二乙酯钠盐化学计量的反应制备烯丙基酮类化合物(TetrahedronLett.1965,6,4387.；Chem.Res.1969,2,144.)；1993年，R.C.Larock等将烯丙基溴或烯丙基氯与碘化钠作用，在四氢呋喃溶剂中先制备烯丙基碘，再将烯丙基碘与当量的汞合成制备烯丙基碘化汞，随后烯丙基碘化汞与酰氯发生酰化反应，成功制备了青蒿酮等烯丙基酮类化合物(J.Org.Chem.1993,58,2846)。1997年，Bindu等用酰氯和丙烯溴成功制备烯丙基酮类化合物；2012年，B.A.Trofimov等以强碱叔丁醇钾为当量反应试剂，在二甲基亚砜回流条件下，实现了酮类化合物与端炔的反应，制备烯丙基酮类化合物(J.Org.Chem.2012,77,6880)。2014年，S.B.Mhaske等报道了用金属钯催化剂与氮杂环卡宾NHC协同催化烯丙基碳酸酯和醛类化合物的反应，制备烯丙基酮类化合物(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,7038)。2015年，GuangbinDong等利用钌试剂以及辅助配体组成催化体系，通过两步实现环己酮与内炔的反应，制备烯丙基酮类化合物(J.Am.Chem.Soc.2015,137,15518)。2018年，P.J.Walsh等报道了两步合成烯丙基酮类化合物的方法，首先，以1,3-硫烷做底物，在钯催化剂作用下与Boc保护的环内烯醇发生偶联反应，反应中加入催化量的膦配体与当量的碱辅助反应进行，其次，在水和四氢呋喃的混合溶剂中，用当量的十二烷基硫酸钠和碘脱硫制备烯丙基酮类化合物(Adv.Synth.Catal.2019,361,502.)。2019年，H.Ohmiya等通过钯催化与氮杂环卡宾NHC协同催化实现了醛与烯丙基醇化合物偶联制备烯丙基酮类化合物，反应需要加碱以及膦配体，在四氢呋喃中回流实现(Chem.Eur.J.2019,25,724)。同年，M.Taillefer等报道了以烯丙基溴和酮类化合物，或者炔烃和酮类化合物作为底物，加入当量碱，在吡咯烷酮溶剂中回流制备烯丙基酮类化合物(Org.Lett.2019,21,1564)。烯丙基酮类化合物由于其重要价值，其合成方法已有很多报道，但是现有合成方法往往需要比较苛刻的反应条件，如需要高温回流，或需要加入当量的碘盐，或毒性较大的金属催化剂，或使用贵金属催化剂，或使用不稳定的原料试剂等。这会导致不必要的废弃物生成，使反应不够原子经济，或整体反应不够绿色、环保，或底物的官能团容忍性不够宽等，这些都会限制反应的大规模应用。因此，发展一种绿色、高效、原子经济的方法制备烯丙基酮类化合物具有重要意义。可见光催化十几年来由于其绿色、环保的特点被广泛应用于有机合成反应中，钴作为一种廉价金属催化剂也受到了化学家的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简便、高效、绿色、原子经济的方法来构筑烯丙基酮类化合物，通过可见光催化氧化α-羰基羧酸产生酰基自由基，酰基自由基进一步加成到烯烃生成烷基自由基，烷基自由基在钴催化剂的作用下发生氧化脱氢，最终在绿色、温和的反应条件下实现了烯丙基酮类化合物的高效制备；以解决传统合成方法往往需要使用苛刻反应条件的难题等问题。一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法，以α-羰基羧酸、烯烃为反应底物，以2,6-二甲基吡啶为碱，以4-CzIPN为可见光催化剂，以钴配合物为协同催化剂，溶于溶剂中，得到混合溶液，在室温、惰性气体保护下，用可见光照射混合溶液，得到烯丙基酮类化合物。进一步的，所述钴配合物为钴配合物1或钴配合物2，所述钴配合物1或钴配合物2的结构式为：钴配合物2需要加催化量的丁二酮肟配体产率会达到60％左右，钴配合物1不需要加丁二酮肟。钴配合物2在叔丁醇钾做碱效果好，钴配合物1在2,6-二甲基吡啶做碱效果好。进一步的，所述α-羰基羧酸结构式如下：式中，R1﹑R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R1﹑R3为CH3，R2、R4、R5全为H；或者，R2﹑R3为CH3，R1、R4、R5全为H；或者，R2为CH3，R3为F，R1、R4、R5全为H；或者，R1、R3﹑R5为CH3，R2、R4全为H；或者，R3为F，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Cl，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Br，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为I，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为CF3，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为OCH3，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Ph，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R1为OCH3，R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R1为Cl，R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R2为Cl，R1﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R2为Br，R1﹑R3﹑R4﹑R5全为H。进一步的，所述烯烃的结构式如下：式中，R6为CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH2(CH2)2CH3、CH2(CH2)4CH3、CH(CH3)2、C(CH3)3、CH2CH(CH3)2、CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3、CH2Ph、CH2(4-CH3-Ph)、CH2(4-OCH3-Ph)、CH2(4-Br-Ph)、CH2(4-Cl-Ph)、CH2CH2Ph、CH2CH＝CH2中的一种。。进一步的，所述溶剂为乙腈。进一步的，所述酮酸与溶剂的比值为0.02mmol～0.10mmol：1mL；所述烯烃衍生物与溶剂的比值为0.02～0.15mmol：1mL。进一步的，所述钴配合物为钴配合物1时，2,6-二甲基吡啶为碱，所述钴配合物1与溶剂的比值为0.60～4.10mg：1mL，所述2,6-二甲基吡啶与溶剂的比值为0～0.15mmol：1mL；所述钴配合物为钴配合物2时，叔丁醇钾为碱，所述钴配合物2与溶剂的比值为0.50～3.50mg：1mL，所述叔丁醇钾与溶剂的比值为0.6mg～2.4mg:1mL。进一步的，所述可见光照射是采用450nm±10nm的BlueLEDs照射，光照温度为室温～25℃，光照时间为16～24h。进一步的，所述可见光催化剂为4-CzIPN，结构式如下：进一步的，所述可见光照射是采用450nm±10nm的BlueLEDs照射，光照温度为室温～25℃，光照时间为16～24h。进一步的，所述烯丙基酮类化合物的结构式如下:式中，或者，R1、R2、R3、R4、R5全为H，R6为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法，其特征在于，以α-羰基羧酸、甲基丙烯酸酯类烯烃为反应底物，以叔丁醇钾或者2,6-二甲基吡啶为碱，以4-CzIPN为可见光催化剂，以钴配合物为协同催化剂，溶于溶剂中，得到混合溶液，在室温、惰性气体保护下，用可见光照射混合溶液，得到烯丙基酮类化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光与钴协同催化制备烯丙基酮类化合物的方法，其特征在于，以α-羰基羧酸、甲基丙烯酸酯类烯烃为反应底物，以叔丁醇钾或者2,6-二甲基吡啶为碱，以4-CzIPN为可见光催化剂，以钴配合物为协同催化剂，溶于溶剂中，得到混合溶液，在室温、惰性气体保护下，用可见光照射混合溶液，得到烯丙基酮类化合物。


2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述钴配合物为钴配合物1或钴配合物2，所述钴配合物1、钴配合物2的结构式为：





3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述α-羰基羧酸结构式如下：



式中，R1﹑R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R1﹑R3为CH3，R2、R4、R5全为H；或者，R2﹑R3为CH3，R1、R4、R5全为H；或者，R2为CH3，R3为F，R1、R4、R5全为H；或者，R1、R3﹑R5为CH3，R2、R4全为H；或者，R3为F，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Cl，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Br，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为I，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为CF3，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为OCH3，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R3为Ph，R1﹑R2﹑R4﹑R5全为H；或者，R1为OCH3，R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R1为Cl，R2﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R2为Cl，R1﹑R3﹑R4﹑R5全为H；或者，R2为Br，R1﹑R3﹑R4﹑R5全为H。


4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯类烯烃的结构式为：



式中，R6为CH3、CH2CH3、CH2CH2CH3、CH2(CH2)2CH3、CH2(CH2)4CH3、CH(CH3)2、C(CH3)3、CH2CH(CH3)2、CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3、CH2Ph、CH2(4-CH3-Ph)、CH2(4-OCH3-Ph)、CH2(4-Br-Ph)、CH2(4-Cl-Ph)、CH2CH2Ph、CH2CH＝CH2中的一种。


5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述溶剂为乙腈。


6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述4-CzIPN与溶剂的比值为0.20～1.60mg：1mL；所述α-羰基羧酸与溶剂的比值为0.02mmol～0.10mmol：1mL；所述甲基丙烯酸酯类烯烃与溶剂的比值为0.02～0.15mmol：1mL。


7.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述钴配合物为钴配合物1时，2,6-二甲基吡啶为碱，所述钴配合物1与溶剂的比值为0.60～4.10mg：1mL，所述2,6-二甲基吡啶与溶剂的比值为0～0.15mmol：1mL；所述钴配合物为钴配合物2时，叔丁醇钾为碱，所述钴配合物2与溶剂的比值为0.50～3.50mg：1mL，所述叔丁醇钾与溶剂的比值为0.6mg～2.4mg:1mL。


8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述可见光照射是采用450nm±10nm的BlueLEDs照射，光照温度为室温～25℃，光照时间为16～24h。

【专利技术属性】
技术研发人员：钟建基，张红，张嘉莹，许彬，黎家盈，谢秋娟，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：广东;44