一种丁烯内酯类化合物的合成方法
阅读说明：本技术 一种丁烯内酯类化合物的合成方法 (Method for synthesizing butenolide compounds ) 是由 张玉红 于书玲 洪超 刘占详 于 2021-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种丁烯内酯类化合物的合成方法,包括如下步骤：将丙烯酸类化合物、多聚甲醛、五甲基环戊二烯基羰基二碘合钴、AgSbF-(6)、醋酸钠加入到有机溶剂中,空气条件下加热进行反应,反应完全后,后处理得到所述的丁烯内酯类化合物。该方法通过简单易得的原料一锅法合成丁烯内酯类化合物,转化效率高,步骤经济性好；同时合成方法操作简单,反应收率高,且底物普适性广。(The invention discloses a method for synthesizing butenolide compounds, which comprises the following steps: mixing acrylic acid compound, paraformaldehyde, pentamethylcyclopentadienyl carbonyl diiodo cobalt and AgSbF 6 And adding sodium acetate into an organic solvent, heating under the air condition for reaction, and after the reaction is completed, carrying out post-treatment to obtain the butenolide compound. The method synthesizes the butenolide compound by a simple and easily-obtained raw material one-pot method, and has high conversion efficiency and good economical efficiency of steps; meanwhile, the synthetic method is simple to operate, high in reaction yield and wide in substrate universality.)
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种丁烯内酯类化合物的合成方法。
背景技术
丁烯内酯类化合物是一类非常重要以及普遍的骨架，其广泛存在于生物活性分子以及药物分子中，是一类药物分子活性筛选的重要底物，同时也是药物化学和有机合成的重要中间体。化学工作者们已经开发出许多方法来构造这种重要的骨架，传统的方法如Pauson-Khand反应通常都需要对底物预官能化，反应步骤冗长，反应选择性差，且反应条件苛刻。因此，开发新颖高效的方法构筑丁烯内酯骨架类化合物是非常有必要的。
过渡金属催化的导向基团辅助的C-H键活化的策略，经过几十年的发展已成为有机合成中强有力的工具，提供了一种原子经济型、步骤经济型方法来高效合成复杂分子。但考虑到钯，铑，铱等催化剂价格昂贵，近期不少研究的注意力转移到利用比较廉价的过渡金属催化C-H活化反应，其中钴催化剂表现出了很好的催化活性。其与铑催化剂相比具有更低的电负性和更强的路易斯酸性，廉价，低毒等优点，近期Cp*Co(CO)I2催化的导向的C-H活化反应逐渐成为热点。然而，这些反应大部分局限于芳烃的C-H活化，导向基团通常需要预先安装，增加了合成步骤，限制了该方法在合成上的应用。羧基是广泛存在于有机分子中的普遍官能团，而羧酸是有机合成中容易获得的起始原料。基于羧酸廉价易得并且可充当无痕导向基团，人们已经将大量注意力集中在羧酸导向的C-H活化反应。尽管此领域已经取得了极大的发展，但对于丙烯酸导向的烯烃C-H活化构筑复杂分子的应用仍未得到充分开发。基于此背景，我们课题组发展了一种利用廉价金属钴催化的丙烯酸类化合物和多聚甲醛一锅法合成丁烯内酯类化合物。该方法操作简便，底物廉价易得，普适性广且官能团兼容性好，为合成结构多样化的丁烯内酯类衍生物提供了一种简单高效的方法。
发明内容
本发明提供了丁烯内酯类化合物的合成方法，该合成方法底物普适性广，反应收率高。
一种丁烯内酯类化合物的合成方法，包括如下步骤：将丙烯酸类化合物、多聚甲醛、五甲基环戊二烯基羰基二碘合钴、醋酸钠加入到有机溶剂中，空气条件下加热进行反应，反应完全后，后处理得到所述的1-丁烯内酯类化合物；
所述的丙烯酸类化合物的结构如式(II)所示：
所述的多聚甲醛的结构如式(III)所示：
HCHO (III)
所述的丁烯内酯类化合物的结构如式(I)所示：
式(I)～(II)中，R1选自芳基；
作为优选，所述的丁烯内酯类化合物为式(I-1)-式(I-12)所示化合物中的一种：
作为优选，所述的有机溶剂为六氟异丙醇(HFIP)。
作为优选，所有添加剂为AgSbF6，反应温度为100-110℃，在空气氛围下反应时间为6小时。
作为优选，所述的有机溶剂为六氟异丙醇(HFIP)。
作为优选，反应温度为100-110℃，反应时间为6小时。
作为优选，反应的碱为醋酸钠。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明通过非常简单易得的原料一锅法高收率合成丁烯内酯类化合物，转化效率高，步骤经济性好；
(2)本发明的合成方法操作简单，反应收率高，并且底物普适性以及官能团兼容性很好。
附图说明
图1为实施例1得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图2为实施例2得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图3为实施例3得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图4为实施例4得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图5为实施例5得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图6为实施例6得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图7为实施例7得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图8为实施例8得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图9为实施例9得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图10为实施例10得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图11为实施例11得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
图12为实施例12得到的化合物的氢谱和碳谱谱图；
其中，氢谱在400MHz核磁仪器上进行测试。碳谱在100MHz核磁仪器上进行测试。测试条件均为室温下使用四甲基硅烷作内标，样品用氘代氯仿溶解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述，以下具体实施例都是本发明的最优实施方式。
实施例1～12
按照表1的原料配比在试管中加入丙烯酸类化合物(0.2mmol)、多聚甲醛(0.6mmol)、五甲基环戊二烯基羰基二碘合钴(0.010mmol)、醋酸钠(0.3mmol)、AgSbF6(0.04mmol)和有机溶剂2.0ml，混合搅拌均匀，按照表2的反应条件反应完成后，冷却，抽滤，硅胶拌样，经过柱层析纯化得到相应的1-茚酮类化合物(Ⅰ)，反应过程如下式所示：
表1实施例1～12的原料配比
表2实施例1～12的反应条件和反应结果
表1和表2中，T为反应温度，t为反应时间，1-naphthyl为1-取代萘基，2-naphthyl为2-取代萘基。
实施例1～12制备得到部分化合物的结构确认数据：
3-Phenylfuran-2(5H)-one(I-1):Purified by flash chromatography(petroleum ether:EtOAc＝6:1)to afford a pale yellow solid(29.5mg,92％),mp 88-89℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.85-7.82(m,2H),7.64(t,J＝2.0Hz,1H),7.44-7.46(m,3H),4.91(d,J＝1.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.3,144.5,131.6,129.5,129.4,128.7,127.0,69.6.
3-(P-tolyl)furan-2(5H)-one(I-2):Purified by flash chromatography(petroleum ether:EtOAc＝6:1)to afford a white solid(31.4mg,90％),mp 102-104℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J＝8.4Hz,2H),7.59(t,J＝2.0Hz,1H),7.22(d,J＝7.6Hz,2H),4.91(d,J＝2.0Hz,2H),2.38(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.4,143.3,139.5,131.5,129.4,126.8,126.7,69.5,21.4.
3-(4-Methoxyphenyl)furan-2(5H)-one(I-3):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝6:1)to afford a white solid(35.4mg,93％),mp 119-120℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.84-7.80(m,2H),7.52(t,J＝2.0Hz,1H),6.95-6.92(m,2H),4.90(d,J＝2.0Hz,2H),3.83(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.6,160.4,142.0,131.0,128.4,122.1,114.1,69.5,55.4.
3-(4-Fluorophenyl)furan-2(5H)-one(I-4):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝6:1)to afford a white solid(30.3mg,85％),mp 77-78℃..1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88-7.83(m,2H),7.61(t,J＝2.0Hz,1H),7.13-7.07(m,2H),4.92(d,J＝1.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.2,163.3(d,JC-F＝248.2Hz),143.9,130.6,128.9(d,JC-F＝8.2Hz),125.7(d,JC-F＝3.4Hz),115.7(d,JC-F＝21.6Hz),69.5.19F NMR(300MHz,CDCl3)δ-111.2.
3-(4-Chlorophenyl)furan-2(5H)-one(I-5):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a a white solid(34.2mg,88％),mp 90-91℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.82-7.79(m,2H),7.66(t,J＝2.0Hz,1H),7.40-7.37(m,2H),4.93(d,J＝1.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.0,144.5,135.4,130.6,128.9,128.3,127.9,69.6.
3-(4-Bromophenyl)furan-2(5H)-one(I-6):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a white solid(37.3mg,78％),mp 105-106℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75-7.72(m,2H),7.67(t,J＝2.0Hz,1H),7.55-7.52(m,2H),4.92(d,J＝2.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ171.9,144.7,131.9,130.7,128.5,128.4,123.7,69.6.
3-(4-Iodophenyl)furan-2(5H)-one(I-7):Purified by flash chromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a white solid(41.2mg,72％),mp 131-132℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.74(d,J＝8.4Hz,2H),7.68(t,J＝1.6Hz,1H),7.59(d,J＝8.4Hz,2H),4.91(d,J＝1.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ171.9,144.7,137.9,130.8,128.9,128.6,95.6,69.6.
3-(4-(Trifluoromethyl)phenyl)furan-2(5H)-one(I-8):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a white solid(31.9mg,70％),mp 74-75℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.98(d,J＝8.0Hz,2H),7.78(t,J＝2.0Hz,1H),7.67(d,J＝8.4Hz,2H),4.98(d,J＝1.6Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ171.8,146.4,133.0,131.3(q,JC-CF3＝32.5Hz),127.4,125.8(q,JC-CF3＝3.8Hz),124.0(q,JC-CF3＝270.6Hz),69.8.19F NMR(300MHz,CDCl3)δ-62.8.
3-(3-Methoxyphenyl)furan-2(5H)-one(I-9):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a yellow oil(27.8mg,73％).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.64(t,J＝2.0Hz,1H),7.44(t,J＝2.0Hz,1H),7.42-7.40(m,1H),7.32(t,J＝8.0Hz,1H),6.95-6.92(m,1H),4.92(d,J＝1.6Hz,2H),3.84(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ172.1,159.7,144.6,131.5,130.8,129.7,119.4,115.1,112.4,69.5,55.4.
3-(2-Methoxyphenyl)furan-2(5H)-one(I-10):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a white solid(25.1mg,66％),mp 84-85℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.14(dd,J＝1.6,8.0Hz,1H),7.98(t,J＝2.0Hz,1H),7.37-7.32(m,1H),7.05-7.01(m,1H),6.96(d,J＝8.4Hz,1H),4.92(d,J＝2.0Hz,2H),3.88(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ173.2,157.6,148.4,130.2,129.4,126.7,120.6,118.5,110.8,69.8,55.4.
3-(Naphthalen-1-yl)furan-2(5H)-one(I-11):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a colorless oil(26.1mg,62％).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.92-7.88(m,3H),7.65(t,J＝2.0Hz,1H),7.59-7.57(m,1H),7.54-7.50(m,3H),5.07(d,J＝2.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ173.0,149.0,133.7,132.3,131.1,129.6,128.7,127.5,127.4,126.7,126.2,125.2,124.6,70.3.
3-(Naphthalen-2-yl)furan-2(5H)-one(I-12):Purified by flashchromatography(petroleum ether:EtOAc＝5:1)to afford a white solid(34.5mg,82％),mp 145-147℃.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.59(s,1H),7.93-7.82(m,3H),7.79-7.74(m,2H),7.54-7.49(m,2H),4.96(d,J＝2.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ172.4,144.4,133.5,133.2,131.3,128.9,128.41,127.6,127.0,126.7,126.7,126.6,124.1,69.6。
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