本发明提供了一种金催化频哪醇重排的方法，反应通式如下，其中R1,R2,R3,R4,可以是普通烷基，环烷基，芳香环。反应所需的金催化剂为Ph3PAuCl，Ph3PAuNTf2，HAuCl4，NaAuCl4，Ph3PAuOTf，Ph3PAuSbF6，IPrAuCl，纳米金。反应所需的介质为：甲苯，均三甲苯，1,2-二氯乙烷，四氢呋喃，乙腈，丙酮。反应的实施为微波反应器加热，本发明方法，操作简单，应用范围广，反应绿色。
1.一种金催化频哪醇重排反应的方法，其特征在于：以金为催化剂,在微波介导下,频哪醇重排生成相应的醛或酮，反应通式为：其中R1,R2,R3,R4,独立地选自氢，C1-C10烷基，C3-C8环烷基，C1-C10烷氧基，或者C6-C10芳香基，所述的C6-C10芳香基是苯基，噻吩基，呋喃基，吡啶，或C1-C4烷基、卤素、C1-C4烷氧基、硝基、氰基取代的C6-C10芳香基；所述的金催化剂，选自Ph3PAuCl、Ph3PAuNTf2、HAuCl4、NaAuCl4、Ph3PAuOTf、Ph3PAuSbF6、IPrAuCl、纳米金。
2.如权利要求1所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法，其特征在于：R1,R2,R3,R4,为氢、C1-C4烷基、C3-C8环烷基，C1-C4烷氧基或C6-C10芳香基。
3.如权利要求1所述的金催化频哪醇重排反应的方法，其特征在于：R1,R2,R3,R4,为氢、苯基、乙氧基、环丙基。
4.如权利要求1-3任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法，其特征在于：反应无介质或反应介质为四氢呋喃、1,2-二氯乙烷、甲苯、均三甲苯、甲醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
5.如权利要求1-3任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法，其特征在于：反应介质为1,2-二氯乙烷。
6.如权利要求1-3任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：催化剂的用量为反应物的物质的量的0.5％-5％。
7.如权利要求4所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：催化剂的用量为反应物的物质的量的0.5％-5％。
8.如权利要求5所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：催化剂的用量为反应物的物质的量的0.5％-5％。
9.如权利要求1-3、7-8任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的反应用微波反应器加热到50℃-150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟。
10.如权利要求4所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的反应用微波反应器加热到50℃-150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟。
11.如权利要求5所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的反应用微波反应器加热到50℃-150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟。
12.如权利要求6所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的反应用微波反应器加热到50℃-150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟。
13.如权利要求1-3、7-8、10-12中任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：其制备过程如下：(1)将频哪醇加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-10倍的溶剂作为反应介质；
(2)在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
14.如权利要4所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：其制备过程如下：(1)将频哪醇加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-10倍的溶剂作为反应介质；
(2)在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
15.如权利要5所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：其制备过程如下：(1)将频哪醇加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-10倍的溶剂作为反应介质；
(2)在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
16.如权利要6所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：其制备过程如下：(1)将频哪醇加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-10倍的溶剂作为反应介质；
(2)在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
17.如权利要9所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：其制备过程如下：(1)将频哪醇加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-10倍的溶剂作为反应介质；
(2)在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
18.如权利要求13所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：将步骤(2)得到反应液冷却后用旋转蒸发仪蒸出反应介质，用硅胶或氧化铝对反应混合物直接进行柱层析分离提纯。
19.如权利要求14-17中任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：将步骤(2)得到反应液冷却后用旋转蒸发仪蒸出反应介质，用硅胶或氧化铝对反应混合物直接进行柱层析分离提纯。
20.如权利要求18所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：层析用展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
21.如权利要求19所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：层析用展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。
22.如权利要求13所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的展开剂为石油醚/乙酸乙酯＝100/1～5/1或正己烷/乙酸乙酯＝100/1～5/1。
23.如权利要求14-18任何一项所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的展开剂为石油醚/乙酸乙酯＝100/1～5/1或正己烷/乙酸乙酯＝100/1～5/1。
24.如权利要求19所述的一种金催化频哪醇重排反应的方法,其特征在于：所述的展开剂为石油醚/乙酸乙酯＝100/1～5/1或正己烷/乙酸乙酯＝100/1～5/1。
一种金催化频哪醇重排的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在金催化剂的作用下，频哪醇在微波介导下脱水形成相应的醛或酮的方法。
背景技术
[0002] 频哪醇重排反应是1，2-二醇在酸催化下发生分子内重排脱水而生成羰基化合物(醛或酮)的反应，产物频哪酮是一种重要的有机化工中间体，广泛应用于农药医学染料等多种精细化学品的合成。(J.Org.Chem.2000,65(22),7438-7446.)通常，频哪醇重排反应是在无机强酸如H2SO4催化下进行，不仅选择性不高，而且对设备腐蚀严重，给环境造成污染。因此，以固体酸取代腐蚀性强的无机酸是该领域的一个发展趋势。目前常见的固体酸有：
[0003] (1)二碘化钐，(S.J.Jong et.al.J.Organomet.Chem.,1999,590,42-45.)，该方法发表于1999年，利用二碘化钐在四氢呋喃中与底物回流而使底物发生重排。但是，该方法的底物适用性不高，由反应式可知，该方法的底物仅限于对称的邻二醇，并且在取代基团中必须有二茂铁这样的结构，因此该固体酸没有很好的应用范围。
[0004]
[0005] (2)三氯化铁(A.B.Shinde et.al.Synth.Commun.,2004,34,309-314.)，首先将FeCl3固载到蒙脱土K10上，然后以此Fe(III)修饰的蒙脱土K10为催化剂，在甲苯中加热回流。该方法仅做了五个底物，并且催化剂的制备有些费时，选择性非常不好。其中Ph和Ar迁移的比例接近于1:1，分离很困难，没有很好的应用价值。
[0006]
[0007] (3)高分子聚合物(C.Pavlik et.al.Synlett.,2011,15,2191-2194.)。该反应的主要缺点在于反应时间太长，需要过夜。并且高分子催化剂依然需要制备。在底物适用性方面，不同的底物还要加入不同的酸来进一步活化催化剂，例如：冰醋酸，浓硫酸等。收率也不是很高，在70％左右。有时反应温度甚至达到160℃。应用性不高。
[0008]
[0009] (4)ZnCl2/SiO2(D.J.Upadhyaya et.al.Applied Catalysis A:General.,2008,340,42-51.)。是一种利用载体固载催化剂的方法，将ZnCl2研磨SiO2上。这种方法的前期准备比较耗时，需要把SiO2在120℃的高温下干燥3个小时以上。并且时间多在一个小时左右，最长的达到六小时以上，效率不高。
[0010]
[0011] 综上所述，已知的催化频哪醇重排的固体酸中，或反应所需要的温度较高，或反应选择性不高，或催化剂前期的制备比较复杂，或反应的时间比较长。因此寻找一种选择性高且反应条件温和的催化剂十分紧迫。金催化剂对水稳定性较好，利用它来催化频哪醇重排反应是一种绿色、环保、未见文献报道的全新的方法，具有很好的应用前景。
发明内容
[0012] 本发明涉及一种频哪醇重排反应的新方法，即以金作为催化剂，在微波介导下，邻二醇直接重排成酮或醛，反应通式为：
[0013]
[0014] 其中R1,R2,R3,R4,可以是氢，C1-C10烷基，C3-C8环烷基，C1-C10烷氧基，或者C6-C10芳香基，优选为氢、C1-C4烷基、C3-C8环烷基，C1-C4烷氧基或C6-C10芳香基，更优选：氢、苯基、乙氧基、环丙基。C6-C10芳香基可以是苯基，噻吩基，呋喃基，吡啶等芳香化合物，或C1-C4烷基、卤素、C1-C4烷氧基、硝基、氰基取代的C6-C10芳香基。
[0015] 其中 可以为如下结构：
[0016]
[0017] 所使用的催化剂为金催化剂，其中较优的是Ph3PAuNTf2，但不限于：Ph3PAuCl、Ph3PAuNTf2、HAuCl4、NaAuCl4、Ph3PAuOTf、Ph3PAuSbF6、IPrAuCl、纳米金。
[0018] 所述的催化剂的用量为反应物的物质的量的0.5％-1％。所选用的溶剂较优的是1，2-二氯乙烷，但不限于：甲苯，均三甲苯，四氢呋喃，乙腈，二氧六环，丙酮。制备过程为：
[0019] (一)加料
[0020] 将反应底物加入到反应微波管中，加入用量为反应物的1-10倍的溶剂作为反应介质。反应介质为1，2-二氯乙烷，但不限于：无溶剂、甲苯、均三甲苯、四氢呋喃、乙腈、丙酮的一种。然后加入用量为反应物的物质的量的0.5％-5％金催化剂。优选1％。所使用的金催化剂，其中较优的是Ph3PAuNTf2，但不限于：Ph3PAuCl、Ph3PAuNTf2、HAuCl4、NaAuCl4、Ph3PAuOTf、Ph3PAuSbF6、IPrAuCl、纳米金。反应物、反应介质以及金催化剂的加入顺序可以任意互换。
[0021] (二)反应
[0022] 在微波反应器中使反应物温度在50℃–150℃下，搅拌反应3分钟–60分钟，以薄层色谱检测反应过程。薄层色谱的展开剂为石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。优选：石油醚/乙酸乙酯(v:100/1～5/1)或正己烷/乙酸乙酯(v:100/1～5/1)体系。
[0023] (三)反应液后处理
[0024] 将冷却后的反应液用旋转蒸发仪蒸出反应介质，用硅胶或氧化铝对反应混合物直接进行柱层析分离提纯得到目标产物，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。优选：石油醚/乙酸乙酯(v:100/1～5/1)或正己烷/乙酸乙酯(v:100/1～5/1)体系。
[0025] 本发明优点在于，从化学的角度来看，反应条件温和，反应时间短，操作简单，从工业和环境的角度来看，后处理简单，绿色环保。
具体实施方式
[0026] 联系如下实例，将更好地理解本发明的优点和制备过程，这些实施例旨在阐述而不是限制本发明的范围。
[0027] 实施例1：
[0028] 于10mL的微波管中加入底物1(1mmol，27.4mg)同时加入Ph3PAuCl(0.01mmol，0.5mg)，加入0.2mL 1,2二氯乙烷作为反应溶剂，将反应混合物用微波反应器加热到80℃，搅拌反应20分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得到目标产物I，收率93％。
[0029] 反应式为：
[0030]
[0031] 产物II的波谱数据为：ESI-MS(m/z):273.25[M+H]+；1H NMR(600MHz,DMSO)δ9.87(d,J＝1.8Hz,1H),7.20–7.13(m,4H),6.97–6.91(m,4H),4.99(d,J＝1.6Hz,1H),3.73(s,6H).
[0032] 实施例2：
[0033] 用底物2代替底物1，其他同实施例1，得目标化合物II，收率96％。
[0034] 反应式为：
[0035]
[0036] 产物II的波谱数据为：ESI-MS(m/z):377.15[M+H]+；1H NMR(600MHz,DMSO)δ9.94(d,J＝2.1Hz,1H),6.66(s,4H),4.90(d,J＝2.0Hz,1H),3.76(s,12H),3.64(s,6H).[0037] 实施例3：
[0038] 用底物3代替底物1，其他同实施例1，得目标化合物III，收率67％。
[0039] 反应式为：
[0040]
[0041] 产物III的波谱数据为：ESI-MS(m/z):233.07[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ9.90(d,J＝2.1Hz,1H),7.20–7.14(m,4H),7.10–7.05(m,4H),4.87(d,J＝1.4Hz,1H).[0042] 实施例4：
[0043] 用底物4代替底物1，其他同实施例1，得目标化合物IV，收率57％。
[0044] 反应式为：
[0045]
[0046] 产物IV的波谱数据为：ESI-MS(m/z):265.01[M+H]+；1H NMR(600MHz,DMSO)δ9.79(d,J＝5.7Hz,1H),7.36(d,J＝8.6Hz,2H),7.32(t,J＝8.0Hz,4H),7.14(d,J＝8.5Hz,2H),6.97(d,J＝5.8Hz,1H).
[0047] 实施例5：
[0048] 于10mL的微波管中加入底物5(1mmol，24.2mg)同时加入Ph3PAuNTf2(0.01mmol，0.7mg)，加入0.2mL 1,2二氯乙烷作为反应溶剂，将反应混合物用微波反应器加热到90℃，搅拌反应10分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得目标化合物V，收率87％。
[0049] 反应式为：
[0050]
[0051] 产物V的波谱数据为：ESI-MS(m/z):243.13[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.35(dd,J＝10.4,4.7Hz,4H),7.31–7.26(m,2H),7.23–7.19(m,4H),2.12(s,3H),1.89(s,3H)。
[0052] 实施例6：
[0053] 用底物6代替底物5，其他同实施例5，得目标化合物VI，收率89％。
[0054] 反应式为：
[0055]
[0056] 产物VI的波谱数据为：ESI-MS(m/z):271.16[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.14(d,J＝8.1Hz,4H),7.08(d,J＝8.2Hz,4H),2.35(s,6H),2.10(s,3H),1.83(s,3H).[0057] 实施例7：
[0058] 用底物7代替底物5，其他同实施例5，得目标化合物VII，收率96％。
[0059] 反应式为：
[0060]
[0061] 产物VII的波谱数据为：ESI-MS(m/z):303.15[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.16–6.97(m,4H),6.86(d,J＝8.9Hz,4H),3.81(s,6H),2.09(s,3H),1.82(s,3H).[0062] 实施例8：
[0063] 用底物8代替底物5，其他同实施例5，得目标化合物VIII，收率76％。
[0064] 反应式为：
[0065]
[0066] 产物VIII的波谱数据为：ESI-MS(m/z):279.11[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.16–7.11(m,4H),7.06–7.00(m,4H),2.11(s,3H),1.86(s,3H).
[0067] 实施例9：
[0068] 于10mL的微波管中加入底物9(1mmol，18.2mg)同时加入Ph3PAuNTf2(0.01mmol，0.7mg)，加入0.2mL 1,2二氯乙烷作为反应溶剂，将反应混合物用微波反应器加热到100℃，搅拌反应10分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得目标化合物IX，收率81％。
[0069] 反应式为：
[0070]
[0071] 产物IX的波谱数据为：ESI-MS(m/z):163.11[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.39–7.33(m,2H),7.29–7.25(m,3H),1.93(s,3H),1.49(s,6H)。
[0072] 实施例10：
[0073] 用底物10代替底物9，其他同实施例9，得目标化合物X，收率71％。
[0074]
[0075] 产物X的波谱数据为：ESI-MS(m/z):177.12[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.15(s,4H),2.34(s,3H),1.92(s,3H),1.46(s,6H)。
[0076] 实施例11：
[0077] 于10mL的微波管中加入底物11(1mmol，19.4mg)同时加入Ph3PAuNTf2(0.05mmol，3.5mg)，加入0.2mL 1,2二氯乙烷作为反应溶剂，将反应混合物用微波反应器加热到100℃，搅拌反应10分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得目标化合物IX，收率70％[0078]
[0079] 产物X的波谱数据为：ESI-MS(m/z):177.12[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.15(s,4H),2.34(s,3H),1.92(s,3H),1.46(s,6H)。
[0080] 实施例12：
[0081] 于10mL的微波管中加入底物11(1mmol，19.4mg)同时加入Ph3PAuNTf2(0.005mmol，0.35mg)，加入0.2mL 1,2二氯乙烷作为反应溶剂，将反应混合物用微波反应器加热到100℃，搅拌反应10分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得目标化合物IX，收率49％[0082]
[0083] 产物X的波谱数据为：ESI-MS(m/z):177.12[M+H]+；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.15(s,4H),2.34(s,3H),1.92(s,3H),1.46(s,6H)。
