一种简便、高效、可重复使用的铜催化体系催化合成1,3-二炔类化合物的新方法

摘要

本发明提供了一种简便、高效率、无碱参与的、可重复使用的铜催化体系来催化末端炔自偶联反应制备1,3-二炔类化合物的新方法。该方法以常用的有机溶剂和水作为反应溶剂，以价廉易得的末端炔烃作为原料，在硝酸铜和Luviset Clear共同组成的催化体系催化下，该反应在一定温度下有效进行，高效率地得到了1,3-二炔类化合物，为该化合物的制备提供了一个“绿色”的途径。该方法的主要优点有：实验操作简便，反应条件温和、不需要碱参与。该反应适用于各种不同的末端炔烃，原料来源广泛，且反应以硝酸铜作为催化剂，价廉，无其他副产物生成，快捷高效。

说明书

【技术领域】

本发明属于催化有机合成领域，具体地说涉及一种1,3-二炔类化合物的合成方法。

【背景技术】

1,3-二炔衍生物大量存在于自然界中,它们的存在使得化合物具备更加优异的生物活性，例如抗菌、抗肿瘤、抗癌、抗HIV或杀虫性能。1,3-二炔化合物己经成功地从自然界中的植物、真菌、细菌、昆虫和海洋生物中被提取出来。1,3-二炔衍生物在有机合成中(特别是大分子化合物的合成)也有着广泛的应用,它们是一类非常高活性的结构前体和反应支架。1,3-二炔结构也是一些功能材料中不可或缺的结构片段，这些功能材料包括聚合物、液晶、药物、分子导线和非线性分子材料等。自Glaser在1869年报道1,3-二炔烃的合成以来，已经有大量的新方法被报道出来，尤其是以铜催化剂种类居多,其中包括CuI、CuCl、CuBr、Cu(OAc)₂、CuC1₂、Cu(OH)₂以及其他的负载型铜催化剂等。一般的铜催化末端炔自偶联的体系中，碱是不可或缺的，常用的有Et₃N、吡啶、TMEDA、KOH、K₂CO₃、Na₂CO₃等。但是，在反应中添加碱会加快反应器腐蚀，并可能会造成环境污染。因此开发无碱参与的反应存在一定的理论和实际意义。

铜作为催化末端炔自偶联反应的经典催化剂至今已经有长达100多年的历史，随着铜催化剂种类的不断开发，其催化活性也在不断的改进。现在仍然有很多关于铜作为催化末端炔自偶联的工作被报道。铜催化剂由于其价格便宜、适用性广、简单易得等优点，而一直被广泛青睐。因此，开发一种简单、高效、无碱参与的、可回收的铜催化体系催化末端炔自偶联反应仍具有一定的可行性。

【发明内容】

本发明的目的在于通过开发一种简便、高效、无碱参与的、可重复使用的 铜催化体系来催化末端炔自偶联反应制备1,3-二炔类化合物的新方法，以提高目标产物的产率及反应速率。

为达到上述发明目的，本发明提出以下的技术方案：

一种合成1,3-二炔类化合物的方法，是以常用的有机溶剂和水作反应溶剂，以末端炔烃为原料，以硝酸铜作催化剂，以Luviset Clear为配体，反应结束后，经反向制备色谱分离得1,3-二炔类化合物。

上述合成方法中，所述溶剂为二甲亚砜、甲苯、1,4-二氧六环、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙醇、水中的一种。

上述合成方法中，所述铜催化剂为硝酸铜、氯化铜、溴化铜、硫酸铜、醋酸铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氧化铜中的一种。

上述合成方法中，所述催化剂的摩尔添加量为1-10％，Luviset Clear的用量为50-150mg。

上述合成方法中，所述原料末端炔烃优选苯乙炔、对甲基苯乙炔，间甲基苯乙炔、邻甲基苯乙炔、对甲氧基苯乙炔，3-氨基苯乙炔、对叔丁基苯乙炔、对氟苯乙炔、对三氟甲基苯乙炔、3-乙炔基吡啶、3-乙炔基噻吩、3-苯氧基-1-丙炔等。

上述合成方法中，所述催化反应的条件为：在25-100℃下反应0.5-5小时。

本发明所提供的合成方法为1,3-二炔类化合物的制备开辟了新的低成本“绿色”途径，其优点在于：原料来源广泛，目标产物的选择性和产率均较高，反应条件温和，反应操作简便，底物适用范围广泛。

【附图说明】

附图所示是本发明提供的1,3-二炔类化合物合成路径图。

【具体实施方式】

本发明所提供的催化合成1,3-二炔类化合物方法的合成路径，请参见附图：将原料末端炔烃、催化剂和配体等置入反应容器内，加入溶剂后在25-100℃ 的环境下反应0.5-5小时，反应完成后经柱色谱分离得到目标产物。

下面结合具体的制备实例对本发明做进一步说明：

制备例1

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.01mmol、50mg Luviset Clear和2mL甲苯，在100℃下反应4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为97％。

制备例2

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.10mmol、150mg Luviset Clear和2mL甲苯，反应在100℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为31％。

制备例3

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(OAc)₂0.02mmol、86mg Luviset Clear和2mL 1,4-二氧六环，反应在25℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为48％。

制备例4

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、CuCl₂0.05mmol、76mg Luviset Clear和2mL THF，在100℃下进行4h。反应在700℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为39％。

制备例5

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、CuO 0.07mmol、126mg Luviset Clear和2mL DMF，在60℃下进行4h。反应在50℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为87％。

制备例6

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu₂I 0.03mmol、96mg Luviset Clear和2mL丙酮，反应在100℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为23％。

制备例7

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、CuBr 0.06mmol、90mg Luviset  Clear和2mL乙醇，反应在80℃下进行5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为66％。

制备例8

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、CuBr 0.06mmol、90mg Luviset Clear和2mL乙醇，反应在80℃下进行5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为66％。

制备例9

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、96mg Luviset Clear和2mL DMSO，在25℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率极低。

制备例10

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、110mg Luviset Clear和2mL DMF，在40℃下进行5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为27％。

制备例11

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.08mmol、100mg Luviset Clear和2mL DMSO，在60℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为83％。

制备例12

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、96mg Luviset Clear和2mL DMSO，在80℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为86％。

制备例13

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、96mg Luviset Clear和2mL 1,4-二氧六环，在100℃下进行0.5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率极低。

制备例14

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、96mg Luviset  Clear和2mL DMSO，在100℃下进行1h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为34％。

制备例15

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、56mg Luviset Clear和2mL DMSO，在30℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为46％

制备例16

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.05mmol、96mg Luviset Clear和2mL DMSO，在90℃下进行4h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为73％

制备例17

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(SO₄)₂0.30mmol、96mg Luviset Clear和2mL H₂O，反应在100℃下进行0.5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为64％。

制备例18

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、CuBr₂0.30mmol、96mg Luviset Clear和2mL H₂O，反应在100℃下进行0.5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为59％。

制备例19

在10mL反应管中加入1mmol苯乙炔、Cu(NO₃)₂0.03mmol、96mg LuvisetClear和2mL DMSO，在100℃下进行5h。反应结束后，过滤，浓缩，经柱色谱分离得1,4-二苯基-1,3-丁二炔，产率为97％

以上所述实施例仅列举了本发明的几种具体的实施方法，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。