一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法

1.本发明涉及一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法，具体属于有机合成技术领域。

背景技术：

2.1,1,2-三芳基乙烷,1,2-二芳基乙烷是一类非常重要的化合物，广泛存在于有机官能材料、药物及活性分子中，如下面(a)所示。近年来，二芳基乙烷分子骨架的合成引起了化学家们的极大兴趣。传统的合成策略是过渡金属催化下苄基亲电试剂与芳基偶联试剂两组分交叉偶联。尽管这种方法发展非常成熟，但是从逆合成的观点来说，通过三组分模块化合成二芳基烷烃、三芳基烷烃是自由度更高、更具吸引力的策略。在这一概念的吸引下，化学家们在三组分组装1,2-二芳基烷烃的策略上做了许多尝试，过渡金属催化的烯烃1,2-二芳基化的方法取得了不错的成果。但是，这些方法通常需要使用钯、镍等贵金属催化剂，并且借助导向基团或烯烃底物的空间位阻来对反应的区域选择性进行调控。同时，过渡金属催化的策略通常需要一分子的有机金属试剂(有机镁试剂，有机锌试剂等)参与，且伴随着两组分偶联得到联芳烃及heck副产物，如(b)所示。
[0003][0004]
近年来，自由基参与的烯烃三组分1,2-二芳基化反应的方法常需要催化剂fecl2、fe(otf)2与当量的氧化剂参与，目标产物收率中等(org.lett.2015,17,2174-2177，40％～73％；chin.j.org.chem.2017,37,1160，35％～74％)，通常得到1,2位相同芳基取代的1,2-二芳基烷烃化合物，很难满足合成化学中合成多样性分子。因此，开发出一种三组分参与无过渡金属催化，无导向基团协助的芳基/烷基烯烃的双芳基化策略，实现烯烃的高区域选择
性控制，合成具有高附加值、生物活性的的多芳基乙烷类化合物，成为了化学家现今亟待解决的一个难题。

技术实现要素：

[0005]
本发明目的在于开发了一种电化学无过渡金属催化，无导向基团协助的烯烃三组分双芳基化策略，避免了过渡金属催化剂、氧化剂、有机金属试剂的使用，合成的目标产物收率高，提供了一种简洁、模块化电化学方法高区域选择性精准合成芳基乙烷化合物的方法。
[0006]
本发明一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法，其特征在于：所述的电化学合成方法是在带有锌电极为阳极、rvc(网状玻璃态碳)电极为阴极的三口瓶中，加入苄基三甲基氯化铵、对苯二腈，其后在氮气氛围和搅拌下，缓慢加入烯烃、0.06mmol/ml碘苯的乙腈溶液，维持室温、9.0ma的恒电流条件下，电化学反应3～4h；产物中的有机层经浓缩、柱层析，得到芳基乙烷化合物。
[0007]
所述的苄基三甲基氯化铵、对苯二腈、烯烃和碘苯的摩尔比为5∶1∶5∶2。
[0008]
所述的芳基乙烷化合物为1,1,2-三芳基乙烷化合物或1,2-二芳基乙烷化合物。
[0009]
可能的机理如下：
[0010][0011]
通过循环伏安实验表明，对苯二腈还原电势e＝-1.75v(vs ag/agcl)，碘苯还原电势e＝-2.5v(vs ag/agcl)，对苯二腈优先还原，得到的自由基负离子中间体能够进一步还原碘苯，从而实现烯烃的高区域选择性控制。相比现有的制备方法，本发明可以不需要添加过渡金属催化剂、配体，以及螯合导向基团的协助。
[0012]
反应通式如下：
[0013][0014]
其中：式中ewg表示吸电子基团，如氰基、酯基、砜基等，x代表卤素(碘、溴、氯)，r1表示各种供电子基团(氨基、醚、硫醚，甲基，苯基)或者拉电子基团(酯基、氟、氯等)，r2，r3，r4代表烷基、芳基或者氢。
[0015]
本发明的有益效果：本发明开发了一种电化学无过渡金属催化，无导向基团协助的烯烃三组分双芳基化策略，避免了过渡金属催化剂、氧化剂、有机金属试剂的使用，合成的目标产物收率高(50～81％)，无需预制备原料，提高了合成过程的经济性，极大降低了芳
基乙烷化合物的制备成本，为工业化生产提供了一种简洁、模块化电化学方法，实现了高区域选择性精准合成芳基乙烷化合物，从而获得具有潜在生理学活性的多芳基取代烷烃化合物，能更好地实现其潜在应用价值。
具体实施方式
[0016]
实施例1
[0017]
合成
[0018][0019]
1)在装有搅拌子的25ml规格三口瓶中，加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵、0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对甲基苯乙烯、0.6mmol碘苯溶解在10ml乙腈的溶液缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解3h，tlc点板检测。
[0020]
2)反应结束后，产物的有机层经浓缩、柱层析，得到上述1,1,2-三芳基乙烷化合物，无油状，收率70％。
[0021]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.49(d,j＝8.4hz,2h),7.24(d,j＝8.8hz,2h),7.20
–
7.12(m,3h),7.11
–
7.02(m,4h),6.97(d,j＝6.4hz,2h),4.25(t,j＝8.0hz,1h),3.38(dd,j＝13.6,6.8hz,1h),3.27(dd,j＝13.6,8.8hz,1h),2.30(s,3h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ150.4,140.1,139.5,136.6,132.3,129.5,129.1,129.0,128.4,127.9,126.4,119.1,110.2,52.9,41.9,21.1；hrms(esi
+
):calcd.for c
22h20
n(m+h
+
):298.1590.found:298.1596.
[0022]
实施例2
[0023]
合成
[0024][0025]
1)在装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中，加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵、0.3mmol对苯二腈，采用锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对3-乙烯基苯并噻唑、0.6mmol碘苯溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解4h，tlc点板检测。
[0026]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到上述1,1,2-三芳基乙烷化合物，白固体，mp.:91-93℃，收率65％。
[0027]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.83(d,j＝8.0hz,1h),7.44(d,j＝8.4hz,3h),7.38(s,1h),7.29(t,j＝7.2hz,1h),7.24(d,j＝5.2hz,2h),7.19
–
7.13(m,4h),6.96(d,j＝7.6hz,2h),4.58(dd,j＝9.6,5.6hz,1h),3.60(dd,j＝13.6,5.6hz,1h),3.24(dd,j＝13.6,9.6hz,1h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ148.5,140.7,138.9,138.2,137.6,132.3,129.1,129.0,128.5,126.6,124.7,124.2,123.1,122.5,122.0,118.9,110.5,47.5,42.2；hrms(esi
+
):calcd.for c
23h18
ns(m+h
+
):340.1154.found:340.1161.
[0028]
实施例3
[0029]
合成：
[0030][0031]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对2-乙烯基芴，0.6mmol碘苯溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解4h，tlc点板检测。
[0032]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述1,1,2-三芳基乙烷化合物，白固体，mp.:186-187℃，收率81％。
[0033]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.75(d,j＝7.2hz,1h),7.66(d,j＝8.0hz,1h),7.52(d,j＝8.0hz,3h),7.36(t,j＝7.2hz,1h),7.31
–
7.25(m,4h),7.11(t,j＝7.2hz,2h),7.05(t,j＝7.2hz,2h),6.59(d,j＝7.2hz,2h),3.82(s,2h),3.49(d,j＝12.4hz,1h),3.42(d,j＝12.4hz,1h).,1.60(s,3h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ155.4,146.8,143.5,143.3,141.4,140.1,137.2,131.8,130.8,128.8,127.6,126.9,126.8,126.6,126.4,125.2,124.4,120.0,120.0,119.1,109.8,48.0,47.7,37.1,27.1；hrms(esi
+
):calcd.for c
28h22
n(m+h
+
):386.1903.found:386.1897.
[0034]
实施例4
[0035]
合成：
[0036][0037]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对2-乙基-1-丁烯，0.6mmol碘苯溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解3h，tlc点板检测。
[0038]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述1,2-二芳基乙烷化合物，白固体，mp.:119-121℃，收率50％。
[0039]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.56(d,j＝8.4hz,2h),7.30(d,j＝8.4hz,2h),7.15
–
7.06(m,3h),6.66(d,j＝8.0hz,2h),2.89(s,2h),1.78
–
1.68(m,4h),0.81(t,j＝7.2hz,6h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ152.7,137.7,131.8,130.2,128.2,127.8,126.3,119.3,109.5,46.0,44.5,27.8,8.3；hrms(esi
+
):calcd.for c
19h22
n(m+h
+
):264.1747.found:264.1746.
[0040]
实施例5
[0041]
合成：
[0042][0043]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对甲基苯乙烯，0.6mmol对碘苄醇，溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解4h，tlc点板检测。
[0044]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述1,1,2-三芳基乙烷化合物，无油状，收率72％。
[0045]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.49(d,j＝8.0hz,2h),7.25(d,j＝7.6hz,2h),7.17(d,j＝8.0hz,2h),7.07(d,j＝8.4hz,4h),6.98(d,j＝8.0hz,2h),4.60(s,2h),4.24(t,j＝8.0hz,1h),3.38(dd,j＝13.6,7.2hz,1h),3.28(dd,j＝13.6,8.4hz,1h),2.29(s,3h),1.71(s,1h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ150.3,140.0,138.9,136.6,132.3,129.5,129.3,129.0,127.9,127.1,119.1,110.2,65.2,52.8,41.5,21.1；hrms(esi
+
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23h21
nona(m+na
+
):350.1515.found:350.1520.
[0046]
实施例6
[0047]
合成：
[0048][0049]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对甲基苯乙烯，0.6mmol 3,4-二苯，溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解3h，tlc点板检测。
[0050]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述1,1,2-三芳基乙烷化合物，无油状，收率70％。
[0051]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.40(d,j＝8.4hz,2h),7.16(d,j＝8.4hz,2h),7.05
–
6.95(m,4h),6.83(d,j＝7.6hz,1h),6.69(s,1h),6.60(d,j＝7.6hz,1h),4.15(t,j＝7.6hz,1h),3.21(dd,j＝14.0,6.8hz,1h),3.14(d,j＝14.0,8.8hz,1h),2.21(s,3h),2.08(s,3h),2.07(s,3h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ150.5,140.4136.8,136.4,134.4,132.2,130.4,129.6,129.4,129.0,127.9,126.4,119.1,110.0,52.8,41.4,21.1,19.8,19.4；hrms(esi
+
):calcd.for c
24h24
n(m+h
+
):326.1903.found:326.1911.
[0052]
实施例7
[0053]
合成：
[0054][0055]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对甲基苯乙烯，0.6mmol对碘苯基β-d-葡萄糖五乙酸酯，溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解3h，tlc点板检测。
[0056]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述糖基取代的1,1,2-三芳基乙烷化合物，黄油状，收率50％。
[0057]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.52(t,j＝8.4hz,2h),7.27
–
7.23(m,2h),7.12
–
7.03(m,4h),6.89(d,j＝8.4hz,2h),6.80(d,j＝8.8hz,2h),5.30
–
5.20(m,2h),5.15(t,j＝9.2hz,1h),5.01(d,j＝7.2hz,1h),4.28(dd,j＝12.4,5.2hz,1h),4.22
–
4.12(m,2h),3.87
–
3.80(m,1h),3.37
–
3.29(m,1h),3.28
–
3.19(m,1h),2.31(d,j＝7.2hz,3h),2.04(dd,j＝7.2,4.8hz,12h)；
13
c nmr(100mhz,cdcl3)δ170.6,170.3,169.5,169.4,155.4,150.3,139.9,136.6,134.5,132.3,130.1,129.5,128.9,127.9,117.0,117.0,110.2,99.3,72.8,72.1,71.3,68.5,62.1,53.0,53.0,41.0,21.1,20.7,20.7,20.7,20.7；hrms(esi
+
):calcd.for c
36h37
no
10
na(m+na
+
):642.2698.found:642.2702.
[0058]
实施例8
[0059]
合成：
[0060][0061]
1)在干净，装有搅拌子的25ml规格三口瓶反应管中加入1.5mmol苄基三甲基氯化
铵，0.3mmol对苯二腈，锌电极(15mm
×
15mm
×
1mm)作为阳极，rvc电极(12mm
×
12mm
×
0.3mm)作为阴极，然后用双排管抽排3次。在氮气氛围下将1.5mmol对甲基苯乙烯，0.6mmol 4-(4-(4-碘苯乙烷)-3-甲氧基苯)丁烷-2-酮(vanillylacetone衍生物)，溶解在10ml乙腈中缓慢加入，在室温下，使用恒电流条件(9.0ma)，反应液电解3h，tlc点板检测。
[0062]
2)反应结束后，有机层浓缩并经过柱层析得到纯的上述生物活性分子取代的1,1,2-三芳基乙烷化合物，黄油状，收率72％。
[0063]1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.46(d,j＝8.4hz,2h),7.25
–
7.19(m,4h),7.09
–
7.04(m,4h),6.96(d,j＝8.0hz,2h),6.77
–
6.71(m,2h),6.64(dd,j＝8.0,2.0hz,1h),5.01(s,2h),4.23(t,j＝8.0hz,1h),3.84(s,3h),3.36(dd,j＝13.6,7.2hz,1h),3.26(dd,j＝13.6,8.8hz,1h),2.85
–
2.80(m,2h),2.72(t,j＝7.2hz,2h),2.28(s,3h),2.12(s,3h)；
13
c nmr(100 mhz,cdcl3)δ208.0,150.2,149.8,146.6,139.9,139.0,132.2,129.4,129.1,128.9,127.8,127.4,120.1,119.0,114.6,112.4,110.0,71.1,56.0,52.7,45.3,41.4,30.1,29.4,21.0；hrms(esi
+
):calcd.for c
34h34
no3(m+h
+
):504.2533.found:504.2541。

技术特征：

1.一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法，其特征在于：所述的电化学合成方法是在带有锌电极为阳极、rvc电极为阴极的三口瓶中，加入苄基三甲基氯化铵、对苯二腈，其后在氮气氛围和搅拌下，缓慢加入烯烃、0.06mmol/ml碘苯的乙腈溶液，维持室温、9.0 ma的恒电流条件下，电化学反应3～4 h；产物中的有机层经浓缩、柱层析，得到芳基乙烷化合物。2.根据权利要求1所述的一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法，其特征在于：所述的苄基三甲基氯化铵、对苯二腈、烯烃和碘苯的摩尔比为5∶1∶5∶2。3.根据权利要求1所述的一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法，其特征在于：所述的芳基乙烷化合物为1,1,2-三芳基乙烷化合物或1,2-二芳基乙烷化合物。

技术总结

本发明一种精准区域选择性烯烃芳基化的电化学合成方法以苄基三甲基氯化铵、对苯二腈、烯烃和碘苯为原料，在室温、9.0 mA的恒电流条件下，电化学反应3～4 h，产物中的有机层经浓缩、柱层析，得到芳基乙烷化合物。所述的苄基三甲基氯化铵、对苯二腈、烯烃和碘苯的摩尔比为5∶1∶5∶2。本发明开发了一种电化学无过渡金属催化，无导向基团协助的烯烃三组分双芳基化策略，避免了过渡金属催化剂、氧化剂、有机金属试剂的使用，目标产物收率高，无需预制备原料，提高了合成过程的经济性，极大降低了芳基乙烷化合物的制备成本，为工业化生产提供了一种简洁、模块化电化学方法，实现了高区域选择性精准合成芳基乙烷化合物。准合成芳基乙烷化合物。