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CN111686817A - 一种铜负载催化剂、其制备方法及应用 - Google Patents

一种铜负载催化剂、其制备方法及应用 Download PDF

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CN111686817A CN201910192064.9A CN201910192064A CN111686817A CN 111686817 A CN111686817 A CN 111686817A CN 201910192064 A CN201910192064 A CN 201910192064A CN 111686817 A CN111686817 A CN 111686817A
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Abstract

本发明公开了一种铜负载催化剂、其制备方法及应用。本发明公开的一种铜负载催化剂的制备方法，其包括以下步骤：有机溶剂中，在碱的作用下，将Cu(I)化合物、巯基树脂和膦配体进行反应即可；其中，所述的巯基树脂由下列方法制得，所述的方法包括将氯甲基聚苯乙烯树脂和硫脲进行反应的步骤。该铜负载催化剂价廉、低毒，能在水相中使用，能实现Sonogashira反应的绿色化。

Description

一种铜负载催化剂、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种铜负载催化剂、其制备方法及应用。
背景技术
钯、铜催化的芳基卤代物和末端炔烃之间的偶联反应即Sonogashira反应在新型功能材料、农药、医药及纳米分子器件的合成中有着十分广泛的应用。然而，传统的Sonogashira反应在实际应用中存在着一些显著的缺点，例如使用价格昂贵的均相钯催化剂，催化剂回收困难，易产生含重金属废水污染环境，残留在产品的重金属会导致产品污染。在制药工业中，如何高效率降低产品中的重金属残留是该类反应在生产应用中令众多制药研发人员头疼的问题。此外，该类偶联反应常用溶剂为四氢呋喃、乙腈等有机溶剂。这些溶剂大多有毒、易挥发、易燃、难回收，大量使用时存在着很大的安全隐患及环保风险。
负载型金属催化剂是将金属催化剂负载于硅胶、沸石、高分子聚合物等载体之上，通过载体稳定、分散催化剂，在提高催化剂稳定性的同时改善催化剂的微观环境，进而影响、改善催化剂的催化性能。同时，负载型金属催化剂能通过简单的过滤操作分离催化剂和反应液，相较于均相催化剂，具有回收简单，产品中金属残留低等优点。可应用于Sonogashira反应的负载型钯催化剂已有多个报道，例如CN101678330报道了一种可用于Sonogashira反应的大孔树脂载体负载的钯催化剂，CN104277079A报道了一种可用于sonogashira反应的钯-镧配位聚合物催化剂，CN106179333A报道了一种可用于Sonogashira反应的水滑石负载钯催化剂。
相较于钯催化剂，铜催化剂具有价格低廉、毒性更低、更为环境友好等特点。使用水作为溶剂可以显著降低大量使用挥发性有机溶剂所带来的安全风险、大气污染风险。因此开发可用于水介质中Sonogashira反应的负载型铜催化剂对于化学工业绿色化具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中应用于Sonogashira反应的钯催化剂毒性大、价格昂贵的缺陷，而提供了一种铜负载催化剂、其制备方法及应用。该铜负载催化剂价廉、低毒，能在水相中使用，能实现Sonogashira反应的绿色化。
本发明主要是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
本发明提供了一种铜负载催化剂的制备方法，其包括以下步骤：有机溶剂中，在碱的作用下，将Cu(I)化合物、巯基树脂和膦配体进行反应即可；其中，所述的巯基树脂由下列方法制得，所述的方法包括将氯甲基聚苯乙烯树脂和硫脲进行反应的步骤。
所述的氯甲基聚苯乙烯树脂的规格优选为100～500目，进一步优选为100～200目。所述的氯甲基聚苯乙烯树脂中的Cl含量优选为0.1～3mmol/g，进一步优选为0.8～1.2mmol/g(例如1mmol/g)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的有机溶剂可为本领域该类反应常规的有机溶剂，本发明特别优选为酰胺类溶剂和/或腈类溶剂。所述的酰胺类溶剂优选为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的Cu(I)化合物可为本领域常规的Cu(I)化合物，本发明特别优选为溴化亚铜、碘化亚铜和氧化亚铜中的一种或多种，进一步优选为碘化亚铜。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的Cu(I)化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度可为本领域该类反应常规的摩尔浓度，本发明特别优选为0.01～1mol/L，进一步优选为0.1～0.2mol/L(例如2/15mol/L)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的膦配体可为本领域常规的膦配体，本发明优选为1,10-菲罗啉、三苯基膦、1,1'-双二苯基膦二茂铁和1,2-双(二苯膦)丙烷中的一种或多种，进一步优选为三苯基膦。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的膦配体与所述的Cu(I)化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为5:1～1:1，进一步优选为4:1～1:1(例如3:1)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的碱可为本领域该类反应常规的碱，本发明特别优选为氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、MCN和R’OM’中的一种或多种，其中，M为碱金属，R’为C1-4烷基，M’为碱金属；所述的碱进一步优选为碳酸盐。所述的氢氧化物优选为氢氧化钾。所述的碳酸盐优选为碳酸钾、碳酸钠和碳酸铯中的一种或多种，进一步优选为碳酸钾和/或碳酸钠，最优选为碳酸钾。所述的磷酸盐优选为磷酸钠。所述的M优选为钠。所述的R’优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为叔丁基。所述的M’优选为钾或钠。所述的R’OM’优选为叔丁醇钾或叔丁醇钠。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的碱与所述的Cu(I)化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为5:1～1:5，进一步优选为2:1～1:2(例如1:1)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的巯基树脂在所述的有机溶剂中的质量浓度可为本领域该类反应常规的质量浓度，本发明特别优选为0.01～1g/mL，进一步优选为0.05～0.08g/mL(例如1/15g/mL)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述反应的反应时间可为本领域该类反应常规的反应时间，本发明优选为2～30小时，进一步优选为12～20小时(例如16小时)。
在所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述反应的反应温度可为本领域该类反应常规的反应温度，本发明特别优选为50～110℃，进一步优选为70～90℃(例如85℃)。
在本发明一优选实施方案中，所述的铜负载催化剂的制备方法，包括以下步骤：将所述的Cu(I)化合物、所述的膦配体和所述的有机溶剂混合，再加入所述的碱和所述的巯基树脂进行反应即可。
在本发明的一优选实施方案中，所述的铜负载催化剂的制备方法中，所述的反应结束后还可进一步包括后处理步骤。所述的后处理步骤为本领域常规，本发明特别优选为过滤，洗涤和干燥。所述的洗涤所用的试剂为所述的有机溶剂。所述的干燥的方式可为本领域常规(如抽干)。
所述的巯基树脂的制备方法可为本领域常规，优选为包括下述步骤：将氯甲基聚苯乙烯树脂，硫脲，相转移催化剂和溶剂混合后进行成盐反应得产物A；所述的产物A再在碱的作用下进行水解反应得所述的巯基树脂。具体制备方法可参考文献：陈义镛，华放，吴小彬，高分子通讯，1985，5，355；王耐冬，巯基树脂的合成与性能研究，离子交换与吸附，1988，19-23。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的溶剂可为本领域该类反应常规的溶剂，本发明特别优选为水。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的氯甲基聚苯乙烯树脂在溶剂中的浓度可为本领域该类反应常规的浓度，本发明特别优选为0.1～1g/mL(例如5/18g/mL)。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的硫脲与所述的氯甲基聚苯乙烯树脂的质量比可为本领域该类反应常规的质量比，本发明特别优选为0.01:1～1:1，进一步优选为0.01:1～0.2:1(例如0.1:1)。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的相转移催化剂可为本领域该类反应常规的相转移催化剂，本发明特别优选为四丁基溴化铵。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的相转移催化剂与所述的氯甲基聚苯乙烯树脂的质量比可为本领域该类反应常规的质量比，本发明特别优选为0.001:1～1:0.1，进一步优选为0.001:1～0.02:1(例如0.01:1)。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的成盐反应的反应时间可为本领域该类反应常规的反应时间，本发明特别优选为10～24小时，进一步优选为14～18小时(例如16小时)。所述的成盐反应的反应温度可为本领域该类反应常规的反应温度，本发明特别优选为80～120℃(例如100℃)。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的碱可为本领域该类反应常规的碱，本发明特别优选为氢氧化钠。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的碱在所述的溶剂中的浓度可为本领域该类反应常规的浓度，本发明特别优选为0.01～0.1g/mL，进一步优选为0.01～0.2g/mL(例如333/19000g/mL)。
所述的巯基树脂的制备方法中，所述的水解反应的反应时间可为本领域该类反应常规的反应时间，本发明特别优选为8～24小时，进一步优选为8～12小时(例如10小时)。所述的水解反应的反应温度可为本领域该类反应常规的反应温度，本发明特别优选为80～120℃(例如100℃)。
本发明还提供一种由上述制备方法制备得到的铜负载催化剂。
本发明还提供一种如式I所示的化合物的制备方法，其包括以下步骤：保护气体下，水中，在表面活性剂、碱和上述的铜负载催化剂的作用下，将如式II所示的化合物和如式III所示的化合物进行如下所示的偶联反应即可，
Figure BDA0001994638300000051
其中，R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为氢、C1-8烷基、C1-8烷氧基、硝基、-C(＝O)R3-1、卤素、或卤素取代的C1-8烷基；
X’为氯、溴或碘；
R6为C1-8烷基或C6-20芳基；
R3-1为C1-8烷基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的R1、R2、R4和R5优选为氢，所述的R3优选为C1-8烷基、C1-8烷氧基、硝基、-C(＝O)R3-1、卤素、或卤素取代的C1-8烷基。
在本发明的一优选实施方案中，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1-8烷基时，所述的C1-8烷基优选为C1-4烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基。
在本发明的一优选实施方案中，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1-8烷氧基时，所述的C1-8烷氧基优选为C1-4烷氧基，进一步优选为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基，最优选为甲氧基。
在本发明的一优选实施方案中，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为卤素时，所述的卤素优选为氟、氯、溴或碘，最优选为氯。
在本发明的一优选实施方案中，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为卤素取代的C1-8烷基时，所述的卤素优选为氟、氯、溴或碘，进一步优选为氟；所述的C1-8烷基优选为C1-4烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基。所述的卤素取代的C1-8烷基优选为三氟甲基。
在本发明的一优选实施方案中，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为-C(＝O)R3-1时，所述的R3-1优选为C1-4烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的X’优选为碘。
在本发明的一优选实施方案中，当R6为C1-8烷基时，所述的C1-8烷基优选为C1-4烷基，进一步优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。
在本发明的一优选实施方案中，当R6为C6-20芳基时，所述的C6-20芳基优选为C6-14芳基，进一步优选为苯基、萘基或蒽基，最优选为苯基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的R3优选为卤素取代的C1-8烷基、C1-8烷基或C1-8烷氧基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的R6优选为C6-20芳基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的R3优选为甲基、甲氧基、甲酮基、硝基、三氟甲基或氯。
在本发明的一优选实施方案中，所述的R6优选为苯基。
在本发明的一优选实施方案中，所述的如式II所示的化合物优选为如下任一所示的化合物：
Figure BDA0001994638300000071
如式I所示化合物的制备方法中，所述的保护气体可为本领域常规的保护气体，本发明特别优选为氮气和/或氩气，进一步优选为氮气。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的如式II所示的化合物在所述的水中的摩尔浓度可为本领域该类反应常规的摩尔浓度，本发明特别优选为0.01～1mol/L，进一步优选为0.1～0.2mol/L(例如0.12mol/L)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的表面活性剂可为本领域该类反应常规的表面活性剂，本发明特别优选为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、聚乙二醇和十二烷基硫酸钠中的一种或多种，进一步优选为四丁基溴化铵和/或聚乙二醇，最优选为四丁基溴化铵。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的表面活性剂与所述的如式II所示的化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为1:10～10:1，进一步优选为1:2～2:1(例如1:1)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的碱可为本领域该类反应常规的碱，本发明特别优选为碳酸盐和/或氢氧化物，进一步优选为碳酸盐。所述的碳酸盐优选为碳酸钠、碳酸钾和/或碳酸铯中的一种或多种，进一步优选为碳酸钾。所述的氢氧化物优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的碱与所述的如式II所示的化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为1:10～10:1，进一步优选为1:1～3:1(例如2:1)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的铜负载催化剂中的铜与所述的如式II所示的化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为1:200～1:5，进一步优选为1:100～1:10(例如1:20)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的如式III所示的化合物与所述的如式II所示的化合物的摩尔比可为本领域该类反应常规的摩尔比，本发明特别优选为1:1～3:1，进一步优选为1:1～2:1，更进一步优选为1:1～1.5:1(例如1.1:1)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述的反应中，反应进程可以采用本领域中的常规监测方法(例如TLC、HPLC或NMR)进行监测，一般以监测到如式II所示的化合物或如式III所示的化合物消失作为反应终点。所述反应的反应时间优选为10～30小时，进一步优选为16～20小时(例如16小时，18小时，20小时)。
如式I所示化合物的制备方法中，所述反应的反应温度可为本领域该类反应常规的反应温度，本发明特别优选为90～130℃，进一步优选为100～110℃。
在本发明一优选实施方案中，如式I所示化合物的制备方法中，所述的反应结束后还可进一步包括所述的铜负载催化剂的回收。所述的回收的方式可为本领域常规，本发明优选为将反应结束后的反应液过滤即可得所述的铜负载催化剂。
在本发明的一优选实施方案中，如式I所示化合物的制备方法，其包括以下步骤：将所述的铜负载催化剂、所述的表面活性剂、所述的碱、所述的如式II所示的化合物和所述的水混合，在室温下搅拌，加入所述的如式III所示的化合物，在所述的保护气体下进行反应即可。
在本发明的一优选实施方案中，如式I所示化合物的制备方法中，所述的反应结束后还包括后处理步骤。所述的后处理步骤为本领域常规，本发明特别优选为将反应液淬灭，过滤，分液，萃取，干燥，浓缩和纯化。所述的淬灭所用的试剂可为本领域常规(如甲基叔丁基醚)。所述的干燥所用的干燥剂可为本领域常规(如无水硫酸镁)。所述纯化的方式可为本领域常规(如柱层析)。
本发明中，室温是指10～30℃。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明的铜负载催化剂价廉、低毒，能在水相中使用，实现反应的绿色化。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，室温指10～30℃。ICP-MS指电感耦合等离子体质谱。氯甲基聚苯乙烯树脂购自天津南开和成科技有限公司。
实施例1巯基树脂的合成
在500mL的圆底烧瓶中，依次加入氯甲基聚苯乙烯树脂50g(其中Cl含量为1mmol/g)，硫脲5g，四丁基溴化铵0.5g，水180mL，加热到100℃，保温16小时。反应完毕后，将反应液降至室温，加入氢氧化钠3.33g，水10mL，升温至100℃，反应12小时。将反应液降至室温，滴加浓硫酸5.3g将pH值调至4。过滤，滤饼用300mL乙醇淋洗，再用300mL甲基叔丁基醚淋洗，油泵真空干燥得到49g产品。
实施例2铜负载催化剂的合成
在250mL的圆底烧瓶中，依次加入碘化亚铜3.8g(20mmol)，三苯基磷15.7g(60mmol)，N,N-二甲基甲酰胺150mL，室温搅拌半小时。再依次加入碳酸钾2.8g(20mmol)，实施例1制得的巯基树脂10.0g，加热至85℃，保温反应16小时。将反应液降至室温后过滤，用N,N-二甲基甲酰胺50mL浸泡淋洗滤饼，抽干后得到13.7克固体催化剂。ICP-MS检测铜含量为1.8％。
实施例3 4-(苯乙炔基)苯甲醚的合成
Figure BDA0001994638300000101
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对甲氧基碘苯1.4g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5min。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，所得固体为催化剂，直接用于下一次反应。将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率93％。
实施例4催化剂的回收再利用
Figure BDA0001994638300000102
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例3中回收的铜负载催化剂0.6g(0.17mmol)，四丁基溴化铵0.95g(3mmol)，碳酸钾0.85g(6mmol)，对甲氧基碘苯0.7g(3mmol)，水25mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.34g(3.3mmol)，于氮气保护下搅拌回流20小时。加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，所得固体为催化剂，直接用于下一次反应。将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率87％。
实施例5 4-(苯乙炔基)甲苯的合成
Figure BDA0001994638300000111
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g，碳酸钾1.70g(12mmol)，对甲基碘苯1.3g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气球保护下搅拌回流16小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率92％。
实施例6 4-(苯乙炔基)苯乙酮的合成
Figure BDA0001994638300000112
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对碘苯乙酮1.48g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气球保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率86％。
实施例7 4-(苯乙炔基)硝基苯的合成
Figure BDA0001994638300000121
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对碘硝基苯1.5g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.68(6.6mmol)，于氮气球保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率81％。
实施例8 4-(苯乙炔基)三氟甲苯的合成
Figure BDA0001994638300000122
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对三氟甲基碘苯1.65g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气球保护下搅拌回流16小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率91％。
实施例9 4-(苯乙炔基)氯苯的合成
Figure BDA0001994638300000131
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入实施例2制得的铜负载催化剂1.1g(铜含量19.8mg，0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对氯碘苯1.44g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5分钟。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气球保护下搅拌回流16小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL的甲基叔丁基醚萃取一遍，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，产率75％。
实施例10
在250mL的圆底烧瓶中，依次加入碘化亚铜0.76g(4mmol)，配体(12mmol)，N,N-二甲基甲酰胺30mL，室温搅拌半小时。再依次加入碳酸钾0.56g(4mmol)，实施例1制得的巯基树脂2.0g，加热至85℃，保温反应16小时。将反应液降至室温后过滤，用N,N-二甲基甲酰胺10mL淋洗滤饼，抽干后得到固体催化剂。
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入制得的铜负载催化剂(0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对甲氧基碘苯1.4g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5min。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物。
表1不同配体下4-(苯乙炔基)苯甲醚的收率
编号 配体 收率％
1 1,10-菲罗啉 29
2 1,1'-双(二苯基膦)二茂铁 91
实施例11
在250mL的圆底烧瓶中，依次加入碘化亚铜0.76g(4mmol)，三苯基磷3.14g(12mmol)，N,N-二甲基甲酰胺30mL，室温搅拌半小时。再依次加入碱(4mmol)，实施例1制得的巯基树脂2.0g，加热至85℃，保温反应16小时。将反应液降至室温后过滤，用N,N-二甲基甲酰胺10mL淋洗滤饼，抽干后得到固体催化剂。
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入制得的铜负载催化剂(0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对甲氧基碘苯1.4g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5min。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物。
表2不同碱下4-(苯乙炔基)苯甲醚的收率
编号 碱 产率％
1 氢氧化钾 31
2 碳酸氢钠 69
对比实施例1
在250mL的圆底烧瓶中，依次加入碘化亚铜0.76g(4mmol)，N,N-二甲基甲酰胺30mL，室温搅拌半小时。再依次加入碳酸钾0.56g(4mmol)，实施例1制得的巯基树脂2.0g，加热至85℃，保温反应16小时。将反应液降至室温后过滤，用N,N-二甲基甲酰胺10mL淋洗滤饼，抽干后得到固体催化剂。
在100mL的圆底烧瓶中，依次加入制得的铜负载催化剂(0.3mmol)，四丁基溴化铵1.9g(6mmol)，碳酸钾1.7g(12mmol)，对甲氧基碘苯1.4g(6mmol)，水50mL，在室温下搅拌5min。然后加入苯乙炔0.68g(6.6mmol)，于氮气保护下搅拌回流18小时。冷却到室温，加入50mL甲基叔丁基醚，过滤，将滤液倒入分液漏斗中分液，再用20mL甲基叔丁基醚萃取一次，合并有机层。合并后的有机层用无水硫酸镁干燥，过滤，得到滤液浓缩，所得粗品用硅胶(200-300目)柱层析(乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂)纯化得到目标产物，收率5％。

Claims (10)

1.一种铜负载催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：有机溶剂中，在碱的作用下，将Cu(I)化合物、巯基树脂和膦配体进行反应即可；其中，所述的巯基树脂由下列方法制得，所述的方法包括将氯甲基聚苯乙烯树脂和硫脲进行反应的步骤。
2.如权利要求1所述的铜负载催化剂的制备方法，其特征在于，
所述的氯甲基聚苯乙烯树脂的规格为100～500目，优选为100～200目；
和/或，所述的氯甲基聚苯乙烯树脂中的Cl含量为0.1～3mmol/g，优选为0.8～1.2mmol/g；
和/或，所述的有机溶剂为酰胺类溶剂和/或腈类溶剂；所述的酰胺类溶剂优选为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种，进一步优选为N,N-二甲基甲酰胺；
和/或，所述的Cu(I)化合物为溴化亚铜、碘化亚铜和氧化亚铜中的一种或多种，优选为碘化亚铜；
和/或，所述的Cu(I)化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度为0.01～1mol/L，优选为0.1～0.2mol/L；
和/或，所述的膦配体为1,10-菲罗啉、三苯基膦、1,1'-双二苯基膦二茂铁和1,2-双(二苯膦)丙烷中的一种或多种，优选为三苯基膦；
和/或，所述的膦配体与所述的Cu(I)化合物的摩尔比为5:1～1:1，优选为4:1～1:1；
和/或，所述的碱为氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐、MCN和R’OM’中的一种或多种，其中，M为碱金属，R’为C1-4烷基，M’为碱金属；所述的碱进一步优选为碳酸盐；所述的氢氧化物优选为氢氧化钾；所述的碳酸盐优选为碳酸钾、碳酸钠和碳酸铯中的一种或多种，进一步优选为碳酸钾和/或碳酸钠，最优选为碳酸钾；所述的磷酸盐优选为磷酸钠；所述的M优选为钠；所述的R’优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为叔丁基；所述的M’优选为钾或钠；所述的R’OM’优选为叔丁醇钾或叔丁醇钠；
和/或，所述的碱与所述的Cu(I)化合物的摩尔比为5:1～1:5，优选为2:1～1:2；
和/或，所述的巯基树脂在所述的有机溶剂中的质量浓度为0.01～1g/mL，优选为0.05～0.08g/mL；
和/或，所述反应的反应时间为2～30小时，优选为12～20小时；
和/或，所述反应的反应温度为50～110℃，优选为70～90℃。
3.一种由权利要求1或2所述的铜负载催化剂的制备方法制备得到的铜负载催化剂。
4.一种如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：保护气体下，水中，在表面活性剂、碱和如权利要求3所述的铜负载催化剂的作用下，将如式II所示的化合物和如式III所示的化合物进行如下所示的偶联反应即可，
Figure FDA0001994638290000021
其中，R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为氢、C1-8烷基、C1-8烷氧基、硝基、-C(＝O)R3-1、卤素、或卤素取代的C1-8烷基；
X’为氯、溴或碘；
R6为C1-8烷基或C6-20芳基；
R3-1为C1-8烷基。
5.如权利要求4所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，
当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1-8烷基时，所述的C1-8烷基为C1-4烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基；
和/或，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为C1-8烷氧基时，所述的C1-8烷氧基为C1-4烷氧基，优选为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基，最优选为甲氧基；
和/或，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘，最优选为氯；
和/或，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为卤素取代的C1-8烷基时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘，优选为氟；所述的C1-8烷基为C1-4烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基；
和/或，当R1、R2、R3、R4和R5分别独立地为-C(＝O)R3-1时，所述的R3-1为C1-4烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基，最优选为甲基；
和/或，所述的X’为碘；
和/或，当R6为C1-8烷基时，所述的C1-8烷基为C1-4烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；
和/或，当R6为C6-20芳基时，所述的C6-20芳基为C6-14芳基，优选为苯基、萘基或蒽基，最优选为苯基。
6.如权利要求4或5所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，
所述的R1、R2、R4和R5为氢，所述的R3为C1-8烷基、C1-8烷氧基、硝基、-C(＝O)R3-1、卤素、或卤素取代的C1-8烷基。
7.如权利要求4～6任一项所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，
所述的R3为卤素取代的C1-8烷基、C1-8烷基或C1-8烷氧基；
和/或，所述的R6为C6-20芳基。
8.如权利要求4～7任一项所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，
所述的如式II所示的化合物为如下任一所示的化合物：
Figure FDA0001994638290000041
9.如权利要求4～8任一项所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，
所述的保护气体为氮气和/或氩气，优选为氮气；
和/或，所述的如式II所示的化合物在所述的水中的摩尔浓度为0.01～1mol/L，优选为0.1～0.2mol/L；
和/或，所述的表面活性剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、聚乙二醇和十二烷基硫酸钠中的一种或多种，优选为四丁基溴化铵和/或聚乙二醇，最优选为四丁基溴化铵；
和/或，所述的表面活性剂与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为1:10～10:1，优选为1:2～2:1；
和/或，所述的碱为碳酸盐和/或氢氧化物，优选为碳酸盐；所述的碳酸盐优选为碳酸钠、碳酸钾和/或碳酸铯中的一种或多种，进一步优选为碳酸钾；所述的氢氧化物优选为氢氧化钠和/或氢氧化钾；
和/或，所述的碱与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为1:10～10:1，优选为1:1～3:1；
和/或，所述的铜负载催化剂中的铜与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为1:200～1:5，优选为1:100～1:10；
和/或，所述的如式III所示的化合物与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为1:1～3:1，优选为1:1～2:1，进一步优选为1:1～1.5:1；
和/或，所述反应的反应时间为10～30小时，优选为16～20小时；
和/或，所述反应的反应温度为90～130℃，优选为100～110℃。
10.如权利要求4～9任一项所述的如式I所示的化合物的制备方法，其特征在于，所述的反应结束后包括所述的铜负载催化剂的回收；所述的回收的方式优选为将反应结束后的反应液过滤即可得所述的铜负载催化剂。
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