专利名称：一种制备含有2,5-二取代基的取代呋喃的方法
技术领域：
本发明属于精细化工产品催化合成技术领域，涉及一种制备取代呋喃的方法，特 别是涉及一种1，3_共轭二炔与水反应一步制备含有2，5-二取代基的取代呋喃的方法。
背景技术：
呋喃及其衍生物是一类重要的五元含氧杂环化合物，自然界中有很多含呋喃结构 的化合物，该类化合物不仅是很多天然产物的核心结构单元，同时它们在医药、生物、食品、 农药、涂料、纺织、日用化学品、香料、染料、高分子材料等领域中有着重要的用途。呋喃树脂 与其它树脂相比，有着更突出的耐蚀性和耐热性，适合于制作胶泥、树脂砂浆和树脂混凝土 预制板材，主要用在有机氯化合物、农药、人造纤维、染料、纸浆和有机溶剂的回收以及废水 处理系统等工程中。此外，呋喃类药物在医学上有着广泛的应用，可用于防治伤寒、副伤寒、 家禽原虫病，还对大肠杆菌性败血症及呼吸道疾病的继发性细菌感染均有一定防治效果。 例如，硝基呋喃类药物(Nitrofurans)是一类合成的抗菌药物，它们具有广谱抗菌性质，主 要应用于敏感菌所致的泌尿系统感染。呋喃化合物的传统合成方法主要有两种一种是对已经存在的呋喃环进行结构 改造；另一种是以非环化合物为前体来构造呋喃结构单元。其中应用较多的是1，4_ 二 羰基化合物在酸催化下的环化缩合反应(Paal-Knorr synthesis) (Paal C. Berichte der deutschen chemischen Gese1lschaft,1885,18(1) :367. Knorr L. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 1885,18(1) :299)，后来Luo等人对此方法进行了改 进，发现将条件改变为NH2S03H/BF4，在温度90°C下反应，也可脱水生成呋喃(Luo H. T. ,Kang Y. R. , Li Q. Heteroatom Chem. ,2008,19(2) :144)。而现代微波技术的发展，使 Paal-Knorr 合成法得以进一步发展，Giacomo等人利用微波技术从1，4 二酮合成三取代呋喃化合物 (Giacomo M.，Luca F. R.，Alessandro S. Eur. J. Org. Chem.，2005 (24) :5277)。最近，人们又提出了一些新的合成方法，利用过渡金属催化合成呋喃及其衍生物， 简化了合成路线。与传统方法相比，这些方法具有反应条件温和，产率与选择性高，底物的 适用范围广等特点。金属催化呋喃衍生物的合成主要有两种方法一种是通过偶联反应对 呋喃环进行修饰，如Mile等人研究发现3-呋喃三丁基锡在钯催化剂催化下，在CO气氛 中与酰氯反应，可以高产率制备酰基取代的呋喃化合物(Sheffy F. K. ；Godschalx J. P.； Stile J. K. J. Am. Chem. Soc. 1984，106，4833)；黄乃正等人利用 Suzuki 偶联反应制备 2， 3-二取代呋喃化合物和3，4 二取代呋喃化合物(Wong Μ. K. ；Wong H. N. C. ；Tetrahedron, 1997，53，3497. Song Ζ. Ζ. ；Wong H. N. C. J. Org. Chem.，1994，59，3917)；有机锌试剂在 钯催化剂催化下进行Negishi偶联反应能够得到多取代的呋喃衍生物(Ermis，D.S.； Gilchrist, T. L. Tetrahedron, 1990,46,2623) ；Chatani 等人用钌催化剂，研究 2-呋喃丙酮 与非末端炔烃或烯烃的反应制备2，3-二取代呋喃化合物(Murai，S. ；Tanaka, Y. ；Chatani， N. Nature, 1993，366，529)。第二种方法是通过官能团化的炔烃或联烯类化合物的异构化环 化反应来构建呋喃环，如Marshall小组发现联烯酮在AgNO3/丙酮/碳酸钙的体系中能够形成呋喃衍生物，该反应在室温条件下即可进行(Marshall, J. Α. ；Wang，X. J. J. Org. Chem.， 1991,56,960)；麻生明等研究了联烯酮与卤化物的偶联反应，发现在钯与银共催化下联烯 酮可以与芳基卤化物、烯基卤化物等发生环化、偶联反应，从而形成多取代的呋喃衍生物 (Ma, S. Μ. ；Zhang, J. L. Chem. Commun.，2000，117 ；Chem. Eur. J. 2003，9，2447) ；Gevorgyan 等发现α，β-炔酮在CuI催化下可以发生环异构化反应，形成2，5-二取代呋喃化合物 (Gevorgyan, V. J. Org. Chem.，2002，67，95)。此外，(Z)-烯炔醇也是合成呋喃环的重要前 体，如(Z) -3-甲基-2-戊烯-4-炔-1-醇在氯化铜催化下可以高收率形成2，3- 二甲基 呋喃，并且该反应的规模可以达到几十克(Vegh, D. ；Zalupsky, P. Synth. Commun. 1990，20， 1113)。综上所述，一步法合成呋喃衍生物的新型催化反应体系是目前人们关注的重点之 一，但是目前的很多新方法仍然存在很多缺点，如需要很多反应步骤、需要先合成前体、反 应条件苛刻、产率不理想、较长的反应时间等。因此，研究和开发原料易得，催化剂体系廉价 的呋喃衍生物形成反应体系是非常有意义的工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备含有2，5- 二取代基的呋喃衍生物的方法。本发明提供的制备式I结构通式所示的含有2，5-二取代基的呋喃化合物的方法， 包括如下步骤在惰性气氛中，将1，3_共轭二炔、催化剂、配体和碱在有机溶剂中进行环化 反应，反应完毕得到所述式I结构通式所示含有2，5- 二取代基的呋喃化合物；
权利要求
1. 一种合成式I结构通式所示含有2，5- 二取代基的呋喃化合物的方法，包括如下步 骤在惰性气氛中，将1，3-共轭二炔、催化剂、配体和碱在有机溶剂中进行环化反应，反应 完毕得到所述式I结构通式所示含有2，5- 二取代基的呋喃化合物；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述式I结构通式中，所述含有烷基的取 代苯基、含有烷基的取代萘基、含有烷基的取代联苯基、含有烷基的取代噻吩基、含有烷基 的取代呋喃基和含有烷基的取代吡啶基中，所述烷基的碳原子数均为1-5 ；所述含有烷氧 基的取代苯基、含有烷氧基的取代萘基、含含有烷氧基的取代联苯基、含有烷氧基的取代噻 吩基、含有烷氧基的取代呋喃基和含有烷氧基的取代吡啶基中，所述烷氧基的碳原子数均 为 1-5;所述碳原子数为1-10的烷基为碳原子数为1-5的烷基；所述催化剂选自Pd (PPh3) 4、Pd (OAc) 2和Pd (PPh3) 2C12中的至少一种，优选Pd (PPh3) 4 ；所 述 Pd (PPh3) 4 和 Pd (PPh3) 2C12 中，PPh3 为三苯基膦。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述配体为三苯基膦、三环己基膦、 三叔丁基膦、三苯基氧膦、降冰片烯、降冰片二烯、二苯乙炔或4-辛炔，优选降冰片二烯。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述1，3-共轭二炔的结构通式为 R 二二 RI，其中，R和R'均选自下述基团中的任意一种苯基、萘基、联苯基、噻吩基、 呋喃基、吡啶基、含有烷基的取代苯基、含有烷基的取代萘基、含有烷基的取代联苯基、含有 烷基的取代噻吩基、含有烷基的取代呋喃基、含有烷基的取代吡啶基、含有烷氧基的取代苯 基、含有烷氧基的取代萘基、含有烷氧基的取代联苯基、含有烷氧基的取代噻吩基、含有烷 氧基的取代呋喃基、含有烷氧基的取代吡啶基、卤代苯基、酰基取代苯基和碳原子数为1-10 的烷基；其中，所述含有烷基的取代苯基、含有烷基的取代萘基、含有烷基的取代联苯基、含有 烷基的取代噻吩基、含有烷基的取代呋喃基和含有烷基的取代吡啶基中，所述烷基的碳原 子数均为1-5，优选1-3 ；所述含有烷氧基的取代苯基、含有烷氧基的取代萘基、含有烷氧基的取代联苯基、含有烷氧基的取代噻吩基、含有烷氧基的取代呋喃基和含有烷氧基的取代 吡啶基中，所述烷氧基的碳原子数均为1-5，优选1-3 ；所述碳原子数为1-10的烷基优选为 碳原子数为1-5的烷基。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧 化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇钾或叔丁醇钠，优选氢氧化钾或氢氧化钠。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于所述溶剂选自二甲基亚砜、N， N-二甲基甲酰胺、1，4_ 二氧六环、环己烷、甲苯、正己烷、二氯甲烷、N，N-二甲基吡咯烷酮、 1，2-二氯乙烷、硝基甲烷和乙酸乙酯中的至少一种，优选1，4_ 二氧六环和甲苯中的至少一 种。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述催化剂的用量为所述1， 3-共轭二炔摩尔用量的5-20%，优选5% ；所述配体的用量为所述1，3_共轭二炔摩尔用量 的10-30%，优选15% ；所述碱的用量为所述1，3_共轭二炔摩尔用量的100-300%，优选 150%。
8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于所述环化加成反应步骤中，温度为 80 140°C，优选140°C，时间为4-24小时，优选6-8小时。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于所述环化反应中，反应器为密封的 反应器，优选玻璃封管。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于所述惰性气氛为氮气或氩气气 氛，优选氮气气氛。
全文摘要
本发明公开了一种制备含有2，5-二取代基的取代呋喃的方法。该方法包括如下步骤在惰性气氛中，将1，3-共轭二炔、催化剂、配体和碱在有机溶剂中进行环化反应，反应完毕得到所述式I结构通式所示含有2，5-二取代基的呋喃化合物。该方法中催化剂选自Pd(PPh3)4、Pd(OAc)2和Pd(PPh3)2Cl2中的至少一种，所述有机溶剂为极性溶剂或非极性溶剂，所述配体为含有不饱和键的烯烃或者是炔烃配体，所述碱为碱性较强的无机碱，所述1，3-共轭二炔为芳香族、脂肪族或两者交叉的1，3-共轭二炔。本发明反应条件简单温和，同时催化剂体系表现出高效、高选择性，使该方法具有重要的应用价值。(式I)
文档编号C07D307/38GK102120735SQ201110023149
公开日2011年7月13日 申请日期2011年1月20日 优先权日2011年1月20日
发明者华瑞茂, 郑庆伟 申请人:清华大学