CN109020935A

CN109020935A - 一种二苯并呋喃衍生物及其制备方法

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Publication number: CN109020935A
Application number: CN201811183093.0A
Authority: CN
Inventors: 郭旺军; 刘英哲; 张�杰; 刘亚东; 刘建群; 伍致生; 宋新潮; 王户生
Original assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Current assignee: Xian Modern Chemistry Research Institute
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种二苯并呋喃衍生物及其制备方法。本发明采用一锅法将邻二溴苯与取代苯酚溶于有机溶剂中，回流反应10小时，然后在催化剂作用下发生分子内反应，即可以80％的产率得到取代二苯并呋喃衍生物。本发明具有原材料来源广泛、经济、操作简单方便、产物易分离纯化的优点。此外，本发明所涉及的取代二苯并呋喃衍生物，可简单获得多官能团取代产物，能进行下一步衍生物，合成系列基于二苯并呋喃为母体的材料，该类材料供电性和共轭性强，有望用作有机光电材料领域。

Description

一种二苯并呋喃衍生物及其制备方法

技术领域

本发明属于有机光电技术领域，具体涉及一种二苯并呋喃衍生物及其制备方法。

背景技术

苯并呋喃衍生物广泛存在于天然产物、药物、生物活性分子以及有机功能材料中，其中许多具有二苯并呋喃环骨架的天然产物具有很好的生理活性，是一类重要的有机化合物，同时二苯并呋喃及其衍生物也是重要的有机合成中间体，可以用来合成配合物、杂环化合物、药物分子和各种材料分子。因此，苯并呋喃衍生物的合成一直以来都是有机合成中重要的研究领域之一。取代的二苯并呋喃是比较重要的苯并呋喃衍生物，关于它们的合成方法主要分为传统的合成方法和过渡金属催化方法两种类型。

传统的合成方法通常需要较长的反应步骤，苛刻的反应条件，并且对官能团的容忍度有限，限制了其应用范围。过渡金属催化的反应大多具有操作简便、条件温和、高效性和广泛的底物范围等优点，渐渐引起了广大化学工作者的关注。根据底物的不同，过渡金属催化二苯并呋喃的合成方法主要包括邻苯基苯酚类和二芳基醚类化合物分子内反应方法。早在1974年，Itatuni等报道了当量的醋酸钯促进二芳基醚分子内环化合成二苯并呋喃衍生物，但这种方法价格昂贵、产品收率较低、反应选择性难以控制(Angew.Chem.Int.Ed,1974,13,471)。2006年，Fagnou采用钯催化卤代二芳基醚合成二苯并呋喃，效果良好，但底物范围较窄，普适性差(J.Am.Chem.Soc.,2006,128,581)。相对于过渡金属催化的方法，兰州大学潘鑫复采用邻氨基二苯醚经重氮化后制备二苯并呋喃衍生物(应用化学，2004,21,20)，该方法底物范围窄，原料价格昂贵，官能团容忍度较差。

目前，针对二苯并呋喃的合成方法多集中于过渡金属催化二芳基醚类化合物分子内环化得到，该类方法效率较高，条件较为温和，底物范围较宽，但是仍需要合成具有特殊结构的二芳基醚类化合物，如何更加经济高效合成得到二苯并呋喃化合物成为亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有二苯并呋喃化合物路线繁琐、成本高、选择性差等不足，本发明提供一种一锅法制备二苯并呋喃化合物，通过简单的邻二溴苯衍生物与苯酚类衍生物合成二芳基醚类化合物，然后在金属催化的条件下获得二苯并呋喃化合物。该方法操作简单、高效、原材料来源广泛、产物易分离纯化、易于修饰改性，在有机光电材料和药物分子合成具有较好的应用前景。

发明构思：采用来源广泛、价格低廉的邻二溴苯衍生物和苯酚衍生物合成二苯醚衍生物，再经过渡金属催化环化制备二苯并呋喃衍生物，降低成本、扩大底物反应范围。基于以上思考，本发明采用一锅法将邻二溴苯衍生物和苯酚衍生物合成二苯醚衍生物后经过渡金属催化环化，设计出了一锅法制备二苯并呋喃衍生物的合成路线，以期在有机光电材料、药物等领域得到应用。

一种二苯并呋喃衍生物，其结构式为：

其中R₁，R₂为氢原子、氟原子、氯原子、C₁～C₈的烷基、C₁～C₈的烷氧基、硝基、氰基、酯基、三氟甲基，该衍生物采用一锅法制备，具体步骤为：将邻二溴苯衍生物、苯酚衍生物、碳酸钾和氧化铜(摩尔比为1:1～1.2:0.5～3:1～5)溶于有机溶剂(可选N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、1,4-二氧六环、二甲亚砜中的一种或多种)中，回流反应3～12小时，冷却，抽滤。氮气保护下，将上述滤液、无机碱(可选碳酸钾、氢氧化钾、叔丁醇钾、氢氧化钠中的一种或多种)、催化剂(可选Pd(OAc)₂、PdCl₂(PPh₃)₂、Pd(PPh₃)₄、Pd₂(dba)₃的一种或多种)和配体(可选PCy₃·HBF₄、PBu^t ₃·HBF₄、PPh₃、DPPF的一种或多种)(摩尔比为1:1～3:0.01～0.1:0.01～0.2)混合于反应瓶中，80～140℃反应10～12小时，冷却后经萃取、干燥、浓缩、柱层析或重结晶纯化，即可以80％-92％的分离产率得到二苯并呋喃衍生物。

本发明的主要优点：

1.一锅法合成二苯并呋喃衍生物路线具有操作简单，后处理方便，成本低廉，收率高。

2.合成的二苯并呋喃衍生物具有宽的底物适用范围，良好的区域选择性。

3.合成的二苯并呋喃衍生物官能团兼容性好，可通过化学反应进行进一步修饰，获得其他衍生物。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步的解释说明。

二苯并呋喃衍生物的制备路线如下所示，以邻二溴苯衍生物和苯酚衍生物为起始原料，经取代反应和关环反应过程得到，最终生成二苯并呋喃异靛蓝衍生物，详见实施例1-6。

实施例1

3-甲氧基二苯并呋喃合成路线如下：

在25mL单口圆底烧瓶中加入邻二溴苯(0.235g,1mmol)，间甲氧基苯酚(0.148g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得白色固体0.18克，产率91％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.89-7.66(m,3H),7.38-6.98(m,4H),3.83(s,3H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ,160.7,157.6,147,134,123.3,120.9,96.3,55.8.

实施例2

2-氟-7-甲氧基二苯并呋喃合成路线如下：

在25mL单口圆底烧瓶中加入邻二溴苯(0.253g,1mmol)，间甲氧基苯酚(0.148g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得白色固体0.18克，产率83％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.78-7.64(m,2H),7.52-7.35(m,2H),7.22-6.90(m,2H),3.73(s,3H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ,162.4,158.3,157.4,147.3,133.2,123.0,122.3,99.7,60.3.

实施例3

5-二苯并呋喃甲酸甲酯合成路线如下：

在25mL烧瓶中加入邻二溴苯(0.235g,1mmol)，间羟基苯甲酸甲酯(0.182g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得无色油状物0.19克，产率85％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ8.19(d,J＝7.5Hz,1H),7.89-7.87(m,2H),7.66-7.49(m,2H),7.38-7.32(m,2H),3.90(s,3H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ,165.9,156.5,148.2,126.1,123.8,120.9,115.3,51.5.

实施例4

2-硝基二苯并呋喃合成路线如下：

在25mL烧瓶中加入邻二溴苯(0.235g,1mmol)，邻硝基苯酚(0.167g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得白色固体0.17克，产率80％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ8.28(d,J＝7.5Hz,1H),8.12(d,J＝7.5Hz,1H),7.89(d,J＝7.5Hz,1H),7.66-7.59(m,2H),7.45-7.30(m,2H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ,156.5,138.5,134.2,131.2,127.1,124.6,120.9,120.2.

实施例5

4-三氟甲基二苯并呋喃合成路线如下：

在25mL单口圆底烧瓶中加入邻二溴苯(0.235g,1mmol)，4-三氟甲基苯酚(0.194g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得白色固体0.194克，产率82％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.92(d,J＝7.5Hz,1H),7.69-7.53(m,3H),7.48-7.28(m,3H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ160.7,146.0,135.3,133.5,125.8(m),123.1,122.3,110.6,106.4.

实施例6

3-丁基二苯并呋喃合成路线如下：

在25mL单口圆底烧瓶中加入邻二溴苯(0.235g,1mmol)，间丁基苯酚(0.180g,1.2mmol)，碳酸钾(0.069g,0.5mmol)和氧化铜(0.079g,1mmol)溶于5mL DMF中，搅拌下依加热回流反应3小时，冷却至室温，抽滤，收集滤液。氮气保护下，将滤液，Pd(OAc)₂(0.011g,5％mmol)，PCy₃·HBF₄(0.0368g,10％mmol)和碳酸钾(0.345g,2.5mmol)加入到25mL三口瓶中，将反应体系加热到130℃，反应12小时。反应结束，冷却到室温，加入适量水，乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，旋除溶剂，乙醚结晶得白色固体0.186克，产率83％。¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.89-7.80(m,2H),7.66(d,J＝7.5Hz,1H),7.40-7.30(m,2H),7.23(s,1H),6.99(d,J＝7.5Hz,1H),2.62(t,J＝7.5Hz,2H),1.59-1.31(m,4H),0.92(t,J＝7.5Hz,3H).¹³C NMR(126MHz,CDCl₃)δ160.9,146.2,135.2,134.2,128.6,120.6,115.9,113.6,35.8,33.6,22.3,14.3.

Claims

1.一种二苯并呋喃衍生物，其特征在于其结构式为：

其中R₁、R₂分别为氢原子、氟原子、氯原子、C₁～C₈的烷基、C₁～C₈的烷氧基、硝基、氰基、酯基或三氟甲基。

2.一种权利要求1所述二苯并呋喃衍生物的制备方法，其特征在于步骤为：将摩尔比为1:1～1.2:0.5～3:1～5的邻二溴苯衍生物、苯酚衍生物、碳酸钾和氧化铜溶于有机溶剂中，回流反应3～12小时，冷却，抽滤；氮气保护下，将上述滤液、无机碱、催化剂和配体混合于反应瓶中，其摩尔比为1:1～3:0.01～0.1:0.01～0.2，80～140℃反应10～12小时，冷却后经萃取、干燥、浓缩、柱层析或重结晶纯化，即可以80％-92％的分离产率得到二苯并呋喃衍生物。

3.如权利要求2所述的二苯并呋喃衍生物的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、1,4-二氧六环、二甲亚砜中的一种或多种。

4.如权利要求2所述的二苯并呋喃衍生物的制备方法，其特征在于所述的无机碱为碳酸钾、氢氧化钾、叔丁醇钾中的一种或多种。

5.如权利要求2所述的二苯并呋喃衍生物的制备方法，其特征在于所述的催化剂为Pd(OAc)₂、PdCl₂(PPh₃)₂、Pd(PPh₃)₄、Pd₂(dba)₃的一种或多种。

6.如权利要求2所述的二苯并呋喃衍生物的制备方法，其特征在于所述的配体为PCy₃·HBF₄、PBu^t ₃·HBF₄、PPh₃、DPPF中的一种或多种。