一种低价钨催化苯胺的可控氧化脱氢偶联的方法与流程

1.本发明属于有机合成领域，具体涉及分子内的氧化脱氢偶联反应。


背景技术：

2.使用h2o2或o2作为氧化剂，已经开发出几种值得注意的苯胺氧化偶联催化体系。这些催化体系大多为多相体系，主要产物只有偶氮芳烃。因此，具有可控选择性的均相催化体系是非常值得研究的，可用于合成c-n偶联合成异构体。在此前，howard使用过量的钯化合物催化苯甲腈与邻碘硝基苯生成目标偶联产物，但反应时间过长。ramana小组和xuesen fan小组等人提出了au(i)催化邻硝基炔烃与吲哚的氧化还原转化，从而生成了2，3-联吲哚衍生物。虽然在这一领域已经开发了几种合成策略，但依然有很多挑战，包括可商业上大量使用金属催化剂，扩大底物范围，使用更绿色的条件等。基于以上，我们开发出稳定的低价钨w-1和w-2作为催化剂，使用绿色氧化剂h2o2，报道了一个定义明确的均相w(0)-h2o2体系，用于苯胺的可控氧化脱氢偶联，实现分子内氧化，得到c-n偶联合成异构体。该方法有三个优点：(1)使用很少被关注的低价钨为催化剂；(2)底物为易获得的邻烯基苯胺；(3)使用氧化剂为绿色氧化剂h2o2。


技术实现要素：

3.解决技术问题：本发明提供一种低价钨催化苯胺的可控氧化脱氢偶联的方法，该方法以低价钨为催化剂，过氧化氢为氧化剂，这种方法符合绿色可持续发展的要求。另一方面，本发明所使用的反应条件温和，有很好的工业生产前景。
4.技术方案：低价钨化合物作为催化剂在催化苯胺的可控氧化脱氢偶联中的应用，所述低价钨化合物的结构式如下w-1和w-2所示，
[0005][0006]
将苯胺衍生物、氧化剂和低价钨化合物加到有机溶剂中，加热反应，反应结束后经柱层析获得还原产物，所述苯胺衍生物的结构式为：氧化脱氢偶联产物结构式为：
[0007]
其中r1、r2为：-h、-me、-cl或-f。
[0008]
上述苯胺衍生物、低价钨化合物、氧化剂的摩尔比为1:(0.02～0.15):(2～4.0)。
[0009]
上述氧化剂为过氧化氢。
[0010]
上述有机溶剂为二氧六环。
[0011]
上述反应时间为12小时。
[0012]
上述w-1的制备方法为:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol六羰基钨、0.22mmol 6,6-二甲基-2,2-联吡啶和6ml四氢呋喃，然后在双排管中通入氮气，室温下使用365nm紫外光照射，磁力搅拌反应12小时，用旋转蒸发器旋干体系，加入5ml二氯甲烷和2ml正己烷重结晶，析出红棕色固体，吸出上清液旋干红棕色固体，得到纯产品。
[0013]
上述w-2的制备方法为:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol六羰基钨、0.22mmol 2，6-二甲基-n-(2'-吡啶基亚甲基)苯胺和6ml四氢呋喃，然后在双排管中通入氮气，室温下使用365nm紫外光照射，磁力搅拌反应12小时，用旋转蒸发器旋干体系，加入5ml二氯甲烷和2ml正己烷重结晶，析出红棕色固体，吸出上清液旋干红棕色固体，得到纯产品。
[0014]
有益效果：本发明利用简单易合成的低价钨w-1或者w-2为催化剂，配合绿色氧化剂过氧化氢，可以一步生成苯胺氧化脱氢偶联的产物。与现有工艺对比有如下优势：(1)金属钨催化剂价格低廉，制备简单，能高效催化本反应，且反应工艺温和、能耗低，可极大降低工艺成本；(2)双氧水为氧化剂，无毒副产物排放、经济绿色，且工艺操作简单。(3)本方明底物适用范围广，尤其适用于对国内外易获得的已大量工业化生产的邻烯基苯胺等大宗原料的氧化脱氢偶联，极大地拓展了苯胺衍生物偶联方法的应用范围。综上所述，本发明提供了一个操作简单、工艺温和易控、低能耗、高产率、经济绿色高效的苯胺脱氢偶联方法，具有重要的应用价值。
附图说明
[0015]
图1.化合物2a的核磁共振氢谱；
[0016]
图2.化合物2a的核磁共振碳谱；
[0017]
图3.化合物2b的核磁共振氢谱；
[0018]
图4.化合物2b的核磁共振碳谱；
[0019]
图5.化合物2b的核磁共振氟谱；
[0020]
图6.化合物2c的核磁共振氢谱；
[0021]
图7.化合物2c的核磁共振碳谱；
[0022]
图8.化合物2d的核磁共振氢谱；
[0023]
图9.化合物2d的核磁共振碳谱；
[0024]
图10.化合物2e的核磁共振氢谱；
[0025]
图11.化合物2e的核磁共振碳谱；
[0026]
图12.化合物2e的核磁共振氟谱；
[0027]
图13.化合物2f的核磁共振氢谱；
[0028]
图14.化合物2f的核磁共振碳谱；
[0029]
图15.化合物2f的核磁共振氟谱；
[0030]
图16.化合物2g的核磁共振氢谱；
[0031]
图17.化合物2g的核磁共振碳谱；
[0032]
图18.化合物2g的核磁共振氟谱；
[0033]
图19.化合物2h的核磁共振氢谱；
[0034]
图20.化合物2h的核磁共振碳谱；
[0035]
图21.化合物2h的核磁共振氟谱；
[0036]
图22.化合物2i的核磁共振氢谱；
[0037]
图23.化合物2i的核磁共振碳谱；
[0038]
图24.化合物2i的核磁共振氟谱；
[0039]
图25.化合物2j的核磁共振氢谱；
[0040]
图26.化合物2j的核磁共振碳谱；
[0041]
图27.化合物2j的核磁共振氟谱；
[0042]
图28.化合物2k的核磁共振氢谱；
[0043]
图29.化合物2k的核磁共振碳谱；
[0044]
图30.化合物2l的核磁共振氢谱；
[0045]
图31.化合物2l的核磁共振碳谱；
[0046]
图32.化合物2m的核磁共振氢谱；
[0047]
图33.化合物2m的核磁共振碳谱；
[0048]
图34.化合物2n的核磁共振氢谱；
[0049]
图35.化合物2n的核磁共振碳谱；
[0050]
图36.催化剂w-1的核磁共振氢谱；
[0051]
图37.催化剂w-1的核磁共振碳谱；
[0052]
图38.催化剂w-2的核磁共振氢谱；
[0053]
图39.催化剂w-2的核磁共振碳谱。
具体实施方式
[0054]
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对保护范围构成限定。
[0055]
参考上述苯胺转化为的分子内偶联异构体产物的具体结构，选取对应的产物进行
实施例。
[0056]
实施例1
[0057]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2a)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-苯乙烯基苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率55％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，224.0712；实验值，224.0764。(图1-2)。
[0058]
实施例2
[0059]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2b)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氟苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-2、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率62％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，242.0617；实验值，242.0636。
[0060]
(图3-5)。
[0061]
实施例3
[0062]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2c)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氯苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率62％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，258.0322；实验值，258.0353。
[0063]
(图6-7)。
[0064]
实施例4
[0065]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2d)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-甲基苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-2、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率63％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，238.0868；实验值，238.0835。
[0066]
(图8-9)。
[0067]
实施例5
[0068]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2e)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氯苯乙烯基)-5-氟苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层
析后得纯产品，产率58％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，276.0228；实验值，276.0286。(图10-12)。
[0069]
实施例6
[0070]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2f)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(3-甲基苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-2、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率74％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，242.0617；实验值，242.0636。
[0071]
(图13-15)。
[0072]
实施例7
[0073]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2g)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 5-甲基-2-(4-甲基苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率47％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，256.0774；实验值，256.0758。(图16-18)。
[0074]
实施例8
[0075]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2h)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-氟-6-(4-甲基苯乙烯基)苯胺、0.01mmolw-2、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率70％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，256.0774；实验值，256.0736。(图19-21)。
[0076]
实施例9
[0077]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2i)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氯苯乙烯基)-6-氟苯胺、0.01mmolw-2、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率40％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，276.0228；实验值，276.0285。(图22-24)。
[0078]
实施例10
[0079]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2j)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-氟-6-(4-氟乙烯基)苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反
应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率45％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，260.0523；实验值，260.0547。
[0080]
(图25-27)。
[0081]
实施例11
[0082]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2k)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氯苯乙烯基)-6-甲基苯胺、0.02mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率66％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，272.0478；实验值，272.0449。(图28-29)。
[0083]
实施例12
[0084]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2l)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 2-(4-氯苯乙烯基)-4-甲基苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率71％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，272.0478；实验值，272.0491。(图30-31)。
[0085]
实施例13
[0086]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2m)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 4-甲基-2-苯乙烯基苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率67％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，238.0868；实验值，238.0810。
[0087]
(图32-33)。
[0088]
实施例14
[0089]
苯胺分子内反应生成偶联异构体产物(2n)的制备:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol 3-氯-2-苯乙烯基苯胺、0.01mmolw-1、0.6mmol过氧化氢、2ml二氧六环，然后在双排管中通入氮气磁力搅拌下用油浴加热至90℃，反应12小时。去掉油浴，向反应液加1ml水终止反应，用2ml的乙酸乙酯萃取三次，合并有机相并用无水mgso4干燥30分钟，过滤；滤液用旋转蒸发器浓缩，浓缩后用乙酸乙酯和石油醚(1:80,v:v)为洗脱剂，柱层析后得纯产品，产率53％。该产品的质谱分析数据如下：理论值，258.0322；实验值，258.0392。
[0090]
(图34-35)。

技术特征：
1.低价钨化合物作为催化剂在催化苯胺的可控氧化脱氢偶联中的应用，所述低价钨化合物的结构式如下w-1和w-2所示，2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将苯胺衍生物、氧化剂和低价钨化合物加到有机溶剂中，加热反应，反应结束后经柱层析获得还原产物，所述苯胺衍生物的结构式为：氧化脱氢偶联产物结构式为：氧化脱氢偶联产物结构式为：其中r1、r2为：-h、-me、-cl或-f。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述苯胺衍生物、低价钨化合物、氧化剂的摩尔比为1:(0.02～0.15):(2～4.0)。4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述有机溶剂为二氧六环。6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述反应时间为12小时。7.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的低价钨化合物w-1的制备方法为:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol六羰基钨、0.22mmol 6,6-二甲基-2,2-联吡啶和6ml四氢呋喃，然后在双排管中通入氮气，室温下使用365nm紫外光照射，磁力搅拌反应12小时，用旋转蒸发器旋干体系，加入5ml二氯甲烷和2ml正己烷重结晶，析出红棕色固体，吸出上清液旋干红棕色固体，得到w-1。
8.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的低价钨化合物w-2的制备方法为:在氮气氛围中，向10ml的反应瓶中加入0.2mmol六羰基钨、0.22mmol 2，6-二甲基-n-(2'-吡啶基亚甲基)苯胺和6ml四氢呋喃，然后在双排管中通入氮气，室温下使用365nm紫外光照射，磁力搅拌反应12小时，用旋转蒸发器旋干体系，加入5ml二氯甲烷和2ml正己烷重结晶，析出红棕色固体，吸出上清液旋干红棕色固体，得到w-2。

技术总结
一种低价钨催化苯胺的可控氧化脱氢偶联的方法，将苯胺衍生物、氧化剂和低价钨化合物加到有机溶剂中，加热反应，反应结束后经柱层析获得氧化产物。发明利用简单易合成的低价钨W-1或者W-2为催化剂，配合绿色氧化剂过氧化氢，可以一步生成苯胺氧化脱氢偶联的产物。提供了一个操作简单、产率高、经济高效的方法，具有重要的应用价值。有重要的应用价值。有重要的应用价值。


技术研发人员：蔡星伟 宋恒 赵玉媛 郁红明 吴勇才 黄翠萍 周真 陶桂明
受保护的技术使用者：江苏万隆化学有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/9/22