一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法

摘要

本发明公开了一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法，包括以下步骤：在催化剂和一氧化碳存在的条件下，芳基磺酸酯和芳基硼酸在有机溶剂中进行反应，反应结束后经过后处理得到所述的二芳基甲酮。本发明采用芳基磺酸酯作为亲电试剂，进行Suzuki交叉羰基化偶联反应，通过一氧化碳,芳基磺酸酯和芳基硼酸三组分直接合成二芳基甲酮，该反应条件温和，官能团耐受性好，底物价廉易得，可以高产率的制备二芳基甲酮。

权利要求

1.一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法，其特征在于，包括以下步骤：在催化剂和一氧化碳存在的条件下，芳基磺酸酯和芳基硼酸在有机溶剂中进行反应，反应结束后经过后处理得到所述的二芳基甲酮；

所述的芳基硼酸的结构如式(II)所示：Ar1-B(OH)2     (II)所述的芳基磺酸酯的结构如式(III)所示：所述的二芳基甲酮的结构如式(I)所示：式(I)～式(III)中，Ar1和Ar2独立地选自取代或者未取代的芳基，所述芳基上的取代基选自一个或多个C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、卤素、硝基、-CN；

R独立地选自苯基、4-甲基苯基、4-溴苯基、4-硝基苯基、甲基或三氟甲基；

所述的催化剂为Pd(PPh3)2(OAc)2；

所述的有机溶剂为DMSO；

所述的一氧化碳的压力为1atm；

反应温度为50～70℃；

所述的芳基为苯基、噻吩基或吡啶基。

2.根据权利要求1所述的由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法，其特征在于，所述的芳基上的取代基选自MeO、CN、NO2、F和Cl中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法，其特征在于，芳基硼酸、芳基磺酸酯和催化剂的摩尔比为1：1.1～1.2：0.01～0.05。

说明书

一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法

技术领域

[0001] 本发明属于化学合成领域，具体涉及一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法。

背景技术

[0002] 二芳基甲酮化合物是一类重要的添加剂和化工中间体，已被广泛应用于众多行业，如医药、农药、塑料、染料、塑料、涂料、日用化工及电子化学品等(刘忠泽，“二苯甲酮系列产品的合成及应用”，《精细化工中间体》，2002，32(2)：7～8.)。在塑料方面，二芳基甲酮化合物作为光稳定剂是塑料制品不可缺少的添加组分；在医药产品方面,二芳基甲酮化合物是抗组胺药哌克昔林、发作性睡眠治疗药莫达非尼以及新型强效脑血管扩张药氟苯桂嗪等的中间体；在香料方面，因为其具有玫瑰的香味，常被用作香料定香剂，同时还作为许多香水和皂用香精的原料。

[0003] 传统的二芳基甲酮化合物合成是采用取代芳烃的Friedel-Crafts酰基化的方法。然而该方法的官能团兼容性差，易生成异构体的混合物，且需要大量的路易斯酸，缺乏经济性和环保性(M.H.Sarvari and H.Sharghi,J.Org.Chem.,2004,69,6953)，因此，发展高效实用的二芳基甲酮的制备方法，建立复杂分子的结构砌块的构建的通用策略，具有十分重要的意义。

[0004] 过渡金属催化的交叉偶联羰基化反应是形成碳一碳键等化学键和酮类化合物最重要的方法之一(Transition Metal Catalyzed Carbonylation Reactions-Carbonylative Activation of C–X Bonds,X.-F.Wu and M.Beller,Eds.；Springer-Verlag Berlin,Heidelberg,2013；DeShong,P.Org.Lett.2006，8,3951；Gordillo,A.；
Ortuno,M.A.；Lopez-Mardomingo,C.；Lledos,A.；Ujaque,G.；de Jesus,
E.J.Am.Chem.Soc.2013,135,13749)。其中Suzuki羰基化偶联反应是一种前景光明的二芳基甲酮的合成策略，通过一氧化碳，芳基卤化物和芳基硼酸三组分直接合成二芳基甲酮，该反应通常具有良好的官能团耐受性，使用的芳基硼酸无毒无害、有良好的热和空气稳定性以及耐湿性(M.Cai,J.Peng,W.Hao and G.Ding,Green Chem.,2011,13,190)。

[0005] 在过渡金属催化的Suzuki羰基化偶联反应领域中，研究较多的是以有机卤化物(碘化物和溴化物最为普遍，氯化物相对较少)(eq 1)作为亲电试剂参与反应(P.Gautam and B.M.Bhanage,J.Org.Chem.,2015,80,7810)。然而，芳基卤化物仍有一些不足。首先,芳基卤化物参与偶联会生成废物盐,是环境污染物。第二,芳基卤化物本身就是环境污染物。最后,一些芳基卤化物的制备需要繁琐的步骤和苛刻的反应条件。另外一部分研究则是着眼于芳基重氮盐(eq 2)和芳基叠氮胺(eq 3)，然而重氮化合物的稳定性低大大限制了该类方法的广泛应用(T.Saeki,E.-C.Son and K.Tamao,Org.Lett.2004,6,617.)。二芳基碘鎓离子作为亲电试剂则成本昂贵且不利于大规模生产。因此，寻找一种经济有效的亲电试剂是十分必要的。

[0006]

[0007] 最近几年来，芳基磺酸酯作为亲电试剂参与的交叉偶联反应日益受到关注。此类化合物可以由价廉易得的原料(酚和磺酰氯)很方便地制备而成，而且通常都是晶状固体。相比有机卤化物和三氟甲基磺酸酯，芳基磺酸酯有诸多优点:稳定性好，易于操作，价格较低。相较有机卤化物的另一个好处是：用于合成磺酸芳酯的酚可以作为向芳环引入其它官能团的定位基团，因此有更多的底物选择。和传统的亲电试剂相比，这类化合物易于合成，比较稳定，操作简便，成本低廉，底物范围也较广。另一方面，由于芳基磺酸酯本身的稳定性和在反应中的相对不活泼性，利用过渡金属对其碳-氧键进行氧化加成也具有更大的挑战性和难度,实现这类化合物的转化具有很大的创新意义,也是对有机化学家的很大挑战。

发明内容

[0008] 本发明针对以上缺点，提供一种钯催化的芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的制备方法，以达到操作简单，后处理简单，成本低廉的目的。

[0009] 一种由芳基磺酸酯制备二芳基甲酮的方法，包括以下步骤：

[0010] 在催化剂和一氧化碳存在的条件下，芳基磺酸酯和芳基硼酸在有机溶剂中进行反应，反应结束后经过后处理得到所述的二芳基甲酮；

[0011] 所述的芳基硼酸的结构如式(II)所示：

[0012] Ar1B(OH)2   (II)

[0013] 所述的芳基磺酸酯的结构如式(III)所示：

[0014]

[0015] 所述的二芳基甲酮的结构如式(I)所示：

[0016]

[0017] 式(I)～式(III)中，Ar1和Ar2独立地选自取代或者未取代的芳基，所述芳基上的取代基选自一个或多个C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、卤素、硝基、-CN；

[0018] R独立地选自苯基、4-甲基苯基、4-溴苯基、4-硝基苯基、甲基或三氟甲基。

[0019] 本发明采用芳基磺酸酯作为亲电试剂，进行Suzuki交叉羰基化偶联反应，通过一氧化碳,芳基磺酸酯和芳基硼酸三组分直接合成二芳基甲酮，该反应条件温和，官能团耐受性好，底物价廉易得，可以高产率的制备二芳基甲酮。

[0020] 本发明的制备方法可以适用于多种底物，作为优选，所述的芳基为苯基、噻吩基、吡啶基或嘧啶碱基。

[0021] 作为优选，所述的芳基上的取代基选自MeO、CN、NO2、F和Cl中的至少一种。

[0022] 本发明所用的催化剂主要为钯催化剂，作为优选，所述的催化剂为PdI2、PdBr2、PdCl2、PdCl2(dppf)、PdCl2(PPh3)3、Pd(CH3CN)2Cl2、Pd(PhCN)2Cl2、Pd(OAc)2、Pd(TFA)2、Pd(OTs)2或Pd(PPh3)2(OAc)2，作为最优选，所述的催化剂为Pd(PPh3)2(OAc)2，此时，反应收率更高。

[0023] 作为优选，所述的有机溶剂为NMP、DMA、DMF或DMSO。

[0024] 作为优选，所述的一氧化碳的压力为1atm，此时，一氧化碳的压力与大气压相等，操作更加简便。

[0025] 作为优选，反应温度为50～70℃。

[0026] 作为优选，芳基硼酸、芳基磺酸酯和催化剂的摩尔比为1：1.1～1.2：0.01～0.05。

[0027] 所述的后处理包括：过滤，向反应体系中加入水，然后加入乙醚萃取，有机相进行过柱得到目标产物。

[0028] 同现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0029] (1)该制备方法无论苯系的还是杂环类的芳基磺酸酯和芳基硼酸都可以顺利发生反应，具有很高的实用性和选择性，反应底物广，反应收率高；

[0030] (2)该反应只需要大气压力的一氧化碳存在下即可进行，操作简单；

[0031] (3)该反应在60度条件下即可进行，反应产率高，无副产物，经过简单的后处理就能得到产物；

[0032] (4)该方法中，不需要加入膦配体和碱作为添加剂，成本低廉。

[0033] (5)该方法适用于多种离去基团的芳基磺酸酯，官能团耐受性好。

具体实施方式

[0034] 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

[0035] 操作方式：将1.2mmol的芳基磺酸酯，1mmol的芳基硼酸，0.05mmol催化剂加入盛有2ml溶剂的圆底烧瓶中，在1atm一氧化碳，60摄氏度下搅拌12小时。反应完毕降至室温，滤除固体，加入1mL水后用2mL乙醚萃取三次，合并萃取液旋干溶剂后，柱分离即得产品。

[0036] 实施例1～12

[0037] 实施例1～12以DMSO作为反应溶剂，以苯磺酸酯和苯硼酸作为底物，通过采用不同的催化剂进行反应，反应条件和反应结果见表1。

[0038] 表1实施例1～12的反应条件和反应结果

[0039]

[0040] 实施例13～20

[0041] 实施例13～20以三苯基膦醋酸钯作为催化剂，以苯磺酸酯和苯硼酸作为底物，通过采用不同的溶剂进行反应，反应条件和反应结果见2。

[0042] 表2实施例13～20的反应条件和反应结果

[0043]

[0044] 实施例21～26

[0045] 实施例21～26以三苯基膦醋酸钯作为催化剂，以DMSO作为反应溶剂，采用不同的甲苯磺酸酯作为底物进行反应，反应条件和反应结果见3。

[0046] 表3实施例21～26的反应条件和反应结果

[0047]

[0048] 实施例27～37

[0049] 实施例27～37以三苯基膦醋酸钯作为催化剂，以DMSO作为反应溶剂，采用不同的芳磺酸酯作为底物进行反应，反应条件和反应结果见4。

[0050] 表4实施例27～37的反应条件和反应结果

[0051]

[0052] 实施例38～48

[0053] 实施例38～48以三苯基膦醋酸钯作为催化剂，以DMSO作为反应溶剂，采用不同的芳基硼酸作为底物进行反应，反应条件和反应结果见5。

[0054] 表5实施例38～48的反应条件和反应结果

[0055]

[0056]

[0057] 本发明得到的部分产品的表征数据如下：

[0058] 4-methoxy-benzophenone

[0059]

[0060] m.p.132.2–133.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3,TMS)δ7.83(d,J＝8.4Hz,2H),7.74(t,J＝8.0Hz,2H),7.57(t,J＝7.6Hz,1H),7.45(t,J＝7.6Hz,2H),6.97(d,J＝8.4Hz,2H),3.87(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ195.5,163.1,138.3,132.4,131.9,130.2,129.7,128.3,113.4,55.6.HRMS(EI)Calcd for C14H12O2(M+)212.0837,Found 212.0844.

[0061] 4-trifluoromethyl-benzophenone

[0062]

[0063] m.p.117.3–118.9℃；1H NMR(400MHz,CDCl3,TMS)δ7.91(d,J＝8.0Hz,2H),7.82(d,J＝7.6Hz,2H),7.76(d,J＝8.0Hz,2H),7.62(t,J＝7.2Hz,1H),7.52(t,J＝7.6Hz,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ195.6,140.8,136.8,133.7(dd,J1＝64.2Hz,J2＝32.2Hz),133.2,130.2(d,J＝3.9Hz),128.6,125.4(dd,J1＝7.2Hz,J2＝3.6Hz),123.8(d,J＝271.7Hz).HRMS(EI)Calcd for C14H9F3O(M+)250.0605,Found 250.0613.

[0064] 4-benzoylpyridine

[0065]

[0066] m.p.71.2–72.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3,TMS)δ7.78(d,J＝8.4Hz,4H),7.57(t,J＝7.6Hz,1H),7.47(t,J＝7.6Hz,2H),6.88(d,J＝8.4Hz,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ197.1,161.0,137.9,133.2,132.3,129.9,129.3,128.3,115.5.HRMS(EI)Calcd for C12H9NO(M+)183.0684,Found 183.0682.

[0067] 2-benzoylpyridine

[0068]

[0069] m.p.40.4–41.9℃；1H NMR(400 MHz,CDCl3,TMS)δ8.72(d,J＝4.8Hz,1 H),8.03-8.08(m,3 H),7.89(t,J＝7.6 Hz,1 H),7.59(d,J＝7.6 Hz,1 H),7.49(t,J＝7.6 Hz,3 H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ194.05,155.07,148.57,137.08,136.25,132.95,130.99,
128.18,126.20,124.64.HRMS(EI)Calcd for C12H9NO(M+)183.0684,Found 183.0689.[0070] 4-methylbenzophenone

[0071]

[0072] m.p.56.2–57.4℃；1H NMR(400 MHz,CDCl3,TMS)δ7.80(d,J＝6.8Hz,2 H),7.74(d,J＝7.6 Hz,2 H),7.57(t,J＝7.2 Hz,1 H),7.48(t,J＝7.6Hz,2 H),7.28(d,J＝8.0 Hz,2 H),2.47(s,3 H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ196.6,143.3,137.9,134.9,132.2,130.4,129.9,129.0,128.3,21.7.HRMS(EI)Calcd for C14H12O(M+)196.0888,Found 196.0883.[0073] 2-chlorobenzophenone

[0074]

[0075] m.p.42.4–43.9℃；1H NMR(400 MHz,CDCl3,TMS)δ7.81(d,J＝8.4Hz,2 H),7.61(t,J＝7.6 Hz,1 H),7.41-7.48(m,4 H),7.35-7.38(m,2 H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ195.7,138.7,136.5,133.7,131.4,131.2,130.1,129.2,128.7,126.8.HRMS(EI)Calcd for C13H9ClO(M+)216.0342,Found 216.0347.

[0076] 2-benzoylthiophene

[0077]

[0078] m.p.53.4–54.9℃；1H NMR(400 MHz,CDCl3,TMS)δ7.85(t,J＝7.6Hz,2 H),7.72(d,J＝5.6 Hz,1 H),7.65(d,J＝4.8 Hz,1 H),7.58(t,J＝7.2Hz,1H),7.49(t,J＝7.2Hz,2H),7.15(t,J＝4.8Hz,1H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.3,143.6,138.2,134.9,134.3,132.3,
129.2,128.5,128.0.HRMS(EI)Calcd for C11H8OS(M+)188.0296,Found 188.0299.[0079] Phenyl(pyrimidin-5-yl)methanone

[0080]

[0081] m.p.88.8–91.1℃；1H NMR(400MHz,CDCl3,TMS)δ8.24(s,2H),8.11(s,1H),7.80(d,J＝7.6Hz,2H),7.67(t,J＝7.6Hz,1H),7.56(d,J＝7.6Hz,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ193.7,139.5,135.8,133.7,131.6,130.1,125.6,124.0,121.5.HRMS(EI)Calcd for C11H8N2O(M+)184.0637,Found 184.0632.

[0082] 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。