專利名稱：多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法
技術領域：
本發明涉及有機中間體的合成，特別是一種多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法。
環戊二烯酮衍生物是一種重要的有機合成中間體。利用環戊二烯酮衍生物作為原料，可以合成多種有用的環狀化合物。環戊二烯酮衍生物本身作為配體，在過渡金屬有機化學以及功能配位化學等方面發揮著重要的作用。另外，二氧化碳的應用研究多年來一直受到人們的關注，是一項具有重要理論意義和應用價值的重大應用基礎研究課題。生物化學家、電化學家、光化學家、高分子化學家以及無機化學家等都在各自的研究領域研究二氧化碳的反應和人為利用的可能性。當然，有機化學家也在考慮利用二氧化碳進行有機合成。二氧化碳之所以受到如此大的關注，主要有如下的兩個原因，1、二氧化碳作為自然界中碳鏈的最后一環，在自然界中大量存在，是能為人類所用的重要碳源之一；2、近年來，“溫室效應”的逐漸嚴重化威脅著人類、地球和整個自然界，二氧化碳被稱為“溫室氣體”，成為罪魁；利用二氧化碳作原料，是“綠色科學”或“綠色合成化學”的核心之一，是未來合成工業的趨勢。但是，由于二氧化碳的相對惰性，真正使其選擇性地轉變成其它有用物質還很困難。目前利用二氧化碳為原料的工業合成過程僅有合成尿素、水楊酸和碳酸酯三種。
雖然通過傳統的方法可以合成環戊二烯酮衍生物，但產率低，選擇性差，并且通過傳統的合成方法，很難合成多取代環戊二烯酮衍生物。
本發明的目的是提供一種利用取之不盡、用之不竭的二氧化碳作為原料，與合成易得的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物發生環化，高產率、高選擇性地合成多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法。
本發明的從二氧化碳合成多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法包括先將溶在溶劑中的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物降溫至-78℃--30℃溫度下，與丁基鋰反應1小時，再通入二氧化碳，在-78℃至-30℃溫度下反應5-10分鐘后，淬滅反應，經提純即得純品。
其中，所述溶劑可為乙醚或四氫呋喃；所述乙醚和四氫呋喃溶劑是經過無水無氧處理的，所述無水無氧處理過程是采用處理無水無氧溶劑的一般方法，即在高純氮氣保護下，向配有回流冷凝管和通氣活塞的三口圓底燒瓶中加入溶劑(乙醚或四氫呋喃)、幾小塊金屬鈉和適量二苯甲酮。加熱回流4至5小時后蒸餾，并保存于氮氣下。所述1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物與溶劑的比例為1mmol的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物使用的溶劑的體積為3-6ml。
所述1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物是根據文獻方法合成的。所述文獻是
a S．L．Buchwald，R．B．Nielsen，J．Am，Chem．Soc．1989，111，2870-2874；bS．Yamaguchi，R，Jin，K．Tamao，F．Sato，J，Org，Chem， 1998，63，10060-10062；cC．Xi，S．Huo，T．H．Afifi，R．Hara，T．Takahashi，TetrahedronLett，1997，38，4099-4102。
所述1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物可為四取代、三取代或二取代的同種或異種取代基的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物；所述取代基可為烷基(C1-C12)、芳香基等。
所述丁基鋰可為正丁基鋰或叔丁基鋰。所述正丁基鋰采用濃度為1．24M或1．50M的正丁基鋰-正己烷溶液；所述叔丁基鋰采用濃度為1．60M的叔丁基鋰-正戊烷溶液。
所述降溫過程可采用冷浴法，如干冰-丙酮浴。
所述二氧化碳可用＞99．9％的高純二氧化碳氣，也可以用于冰。
所述反應原料的摩爾比為1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物∶正丁基鋰∶二氧化碳=1．0∶2．0∶1．5-10或1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物∶叔丁基鋰∶二氧化碳=1．0∶4．0∶1．5-10。
所述淬滅反應可采用1-3N的稀鹽酸、水或氯化銨水溶液。
所述提純過程包括萃取、洗滌、干燥、濃縮和純化。
所述萃取液的洗滌過程包括用水洗兩次，用飽和食鹽水洗一次。
所述有機相干燥過程是用無水MgSO4干燥30分鐘。
所述濃縮過程是采用常壓蒸餾、減壓蒸餾等方法，如用旋轉蒸發儀真空濃縮。所述常壓蒸餾是將溶劑蒸干。如采用旋轉蒸發儀真空濃縮；真空度為30-40mmHg，溫度為室溫。
所述純化過程是用石油醚作洗脫劑、200-300目硅膠柱分離。
所述合成得到的多取代環戊二烯酮衍生物的結構式通式如Ⅰ和Ⅱ。基本反應式如下。
本發明的從二氧化碳合成多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法科學合理，不僅利用了在自然界中大量存在的、但又嚴重威脅著人類、地球和整個自然界的溫室氣體，使之變害為寶，而且還具有傳統方法不可比擬的優點。該方法根據未來合成工業的趨勢，可以合成得到其它方法不能合成的具有各種各樣取代基的多取代環戊二烯酮衍生物，合成產率高，選擇性好，產品易于純化。
下面結合實施例進一步描述本發明。
實施例1結構式中1類化合物之一(R1=R2=R3=R4=正丙基)2，3，4，5-四(正丙基)-環戊二烯酮的合成。
在惰性氣體高純氮氣的保護下，向20ml的Schlenk反應管(無水無氧操作時常用的一種玻璃儀器)加入1mmol 4，7-二碘-5，6-二(正丙基)-4，6-奎二烯和5ml無水無氧處理過的乙醚溶劑。首先將以上乙醚溶液用干冰-丙酮冷浴降至-78℃，然后在磁力攪拌下滴加4mmol 1．6M的叔丁基鋰正戊烷溶液，在-78℃溫度下繼續攪拌反應1小時后，通入二氧化碳1分鐘；在-30℃溫度下繼續攪拌反應10分鐘后，加入約1ml稀鹽酸(3N)淬滅反應。用石油醚萃取三次(每次10ml)。萃取液用水洗二次(每次10ml)、飽和食鹽水10ml洗一次。有機相用無水MgSO4干燥30分鐘。用旋轉蒸發儀真空濃縮后用石油醚作洗脫劑柱分離(300目硅膠)，得到純度＞98％的桔紅色油狀液體產品2，3，4，5-四(正丙基)-環戊二烯酮0．186g。分離產率75％。該化合物的核磁及高分辨質譜數據如下。1HNMR(C6D6，TMS)δ=0．81-0．91(m，12H)，1．30-1．38(m，4H)，1．45-1．55(m，4H)，2．05-2．16(m，8H)；13CNMR(C6D6，TMS)δ=14．38，14．42，22．76，23．23，25．41，28．41，126．22，154．56，203．86；IR(neat)v=1716cm-1(C=O)；HRMS calcdfor C17H28O 248．2140，found 248．2145。
實施例2結構式中Ⅰ類化合物之二(R1=R2=正丙基，R3=丁基，R4=三甲基硅基)2，3-二丙基-4-丁基-5-三甲基硅基-環戊二烯酮的合成。
合成路線基本同實施例1，本合成的出發原料二碘化合物為4，7-二碘-5-正丙基-6-正丁基-7-三甲基硅基-4，6-庚二烯。得到純度＞98％的桔紅色油狀液體產品2，3-二丙基-4-丁基-5-三甲基硅基-環戊二烯酮0．228g。分離產率78％。該化合物的核磁及高分辨質譜數據如下1HNMR(CDCI3，TMS)δ=0．16(s，9H)，0．83-0．98(m，9H)，1．23-1．48(m，8H)，2．03(t，J=6．82Hz，2H)，2．20(t，J=8．10Hz，2H)，2．33(t，J=7．48Hz，2H)；13CNMR(CDCI3，TMS)；δ=0．13，13．89，14．31，14．47，22．70，22．75，23．16，25．25，27．84，28．85，32．55，122．94，130．25，154．88，173．60，207．91；IR(neat)v=1678cm-1(C=O)；HRMS calcd for C18H32OSi 292．2222，found 292．2231。
實施例3結構式中Ⅱ類化合物之一(R5=R6=正丁基)2，3-二正丁基-1H-茚酮的合成。
合成路線基本同實施例1。本合成的出發原料二碘化合物為5-碘-6-(2-碘苯基)-5-奎烯。得到純度＞98％的淡綠色液體2，3-二正丁基-1H-茚酮產品0．16g，分離產率65％。該化合物的核磁及高分辨質譜數據如下1HNMR(CDCI3，TMS)δ=0．81-0．91(m，6H)，1．23-1．55(m，8H)，2．17(t，J=7．47Hz，2H)，2．45(t，J=7．47Hz，2H)，6．93-7．29(m，4H)；13CNMR(CDCI3，TMS)；δ=13．88(2CH3)，22．58，22．75，22．99，25．97，29．94，31．42，118．90，121．59，127．79，131．11，133．08，134．75，145．64，157．71，198．50；IR(neat)v=1716cm-1(C=O)；HRMS calcd for C17H22O 242．1671，found242．1679。
權利要求
1.一種從二氧化碳合成多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法，其特征是包括先將溶在溶劑中的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物降溫至-78℃--30℃溫度下，與丁基鋰反應1小時，再通入二氧化碳，在-78℃至-30℃溫度下反應5-10分鐘后，淬滅反應，經提純即得純品。
2.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述溶劑為經過無水無氧處理的乙醚或四氫呋喃。
3.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物與溶劑的比例為1mmol的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物使用的溶劑的體積為3-6ml。
4.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物為四取代、三取代或二取代的同種或異種取代基的1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物；所述取代基為烷基(C1-C12)或芳香基。
5.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述丁基鋰為正丁基鋰或叔丁基鋰；所述正丁基鋰采用濃度為1．24M或1．50M的正丁基鋰-正己烷溶液；所述叔丁基鋰采用濃度為1．60M的叔丁基鋰-正戊烷溶液。
6.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述降溫過程采用干冰-丙酮冷浴法。
7.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述二氧化碳用＞99．9％的高純二氧化碳氣或干冰。
8.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述反應原料1，4-二碘-1，3-丁二烯衍生物、正丁基鋰和二氧化碳的摩爾比為1．0∶2．0∶1．5-10。
9.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述反應原料1，4-碘-1，3-丁二烯衍生物、叔丁基鋰和二氧化碳的摩爾比為1．0∶4．0∶1．5-10。
10.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述淬滅反應采用1-3N的稀鹽酸、水或氯化銨水溶液。
11.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述提純過程包括萃取、洗滌、干燥、濃縮和純化。
12.如權利要求11所述的合成方法，其特征是所述萃取液的洗滌過程包括用水洗兩次，用飽和食鹽水洗一次；所述有機相干燥過程是用無水MgSO4干燥30分鐘；所述濃縮過程是采用常壓蒸餾、減壓蒸餾方法；所述純化過程是用石油醚作洗脫劑、200-300目硅膠柱分離。
13.如權利要求11所述的合成方法，其特征是所述常壓蒸餾是將溶劑蒸干。
14.如權利要求11所述的合成方法，其特征是所述濃縮過程采用旋轉蒸發儀真空濃縮；真空度為30-40mmHg，溫度為室溫。
15.如權利要求1所述的合成方法，其特征是所述合成得到的多取代環戊二烯酮衍生物的結構式通式如Ⅰ和Ⅱ
全文摘要
本發明為一種從二氧化碳合成多取代環戊二烯酮衍生物的合成方法。它包括先將溶在溶劑中的1,4－二碘－1,3－丁二烯衍生物降溫至－78℃－－30℃溫度下與丁基鋰反應,再通入二氧化碳,在－78℃至－30℃溫度下反應5－10分鐘后,淬滅反應,經提純即得純品。本發明的合成方法科學合理,不僅利用了在自然界中大量存在的、但又嚴重威脅著人類、地球和整個自然界的溫室氣體,使之變害為寶,而且還具有合成產率高、選擇性好、產品易于純化等特點。
文檔編號C07C45/00GK1283605SQ00109460
公開日2001年2月14日 申請日期2000年6月26日 優先權日2000年6月26日
發明者席振峰, 宋秋玲 申請人:席振峰, 宋秋玲