[发明专利]一种离子液体促进分子内交叉脱氢偶联合成苯并噻吩并[3,2‑b]色酮类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化合物工艺应用技术领域，涉及苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物的绿色合成。

背景技术

色酮及其衍生物是一类很重要的杂环化合物，该类化合物具有很多生物和药物活性，包括：抗菌，抗真菌和抗藻类活性。在众多色酮衍生物中，11H-苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物由于具有较低的分子量和logP计算值，具有很好的药物和生物活性，受到药物和合成化学的关注。Miller组（US20020183310A1）报道了水杨酸或硫代水杨酸和邻氟α-溴苯乙酮在碳酸铯作用下合成了一系列苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物并对该类化合物进行了活性测试，发现该类化合物是一系列新颖的β雌激素受体（Estrogen Receptor beta，ERβ）选择性配体。然而该合成方法使用了碱及含卤素的底物，原子经济性差，反应不绿色。

C-H键是有机化合物中最为常见的化学键，C-H键催化活化由于避免了反应物的预官能团化，大大提高原子经济性及减少了废物的排放，以其独特的优势成为目前有机合成方法学的研究热点之一；在近年来发展的C-H键直接官能团化反应的基础上，加拿大McGill大学李朝军教授组（J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 3672）提出了一种更绿色更高效的C-H键活化新方法，并称之为交叉脱氢偶联（Cross-Dehydrogenative Coupling），即 CDC反应。交叉脱氢偶联反应已经成为近年来C-H键活化领域的研究热点。

离子液体因具有低挥发性、良好的溶解性能和可循环使用等优点，是国际上研究的热点领域之一。离子液体作为溶剂或催化剂时更加符合绿色化学实现有机化合物之间高效、高选择性且条件温和转化的要求，被应用于有机合成、生物质转化及其它各种领域。近年来，离子液体也被作为溶剂被用于过渡金属催化的C-H键活化反应中，然而尚未见杂环离子液体独立用于催化C-H键活化反应的研究报道。基于我们前期研究工作的基础，本发明发展了一种以离子液体为促进剂，TBHP为氧化剂，在水相中3-芳氧基苯并噻吩-2-醛类化合物发生分子内的CDC反应，以简单、绿色、高效的方法合成了一系列苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物。

发明内容

本发明克服了合成苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物的传统方法原子经济性差及不够绿色的缺点，提供了一种以可循环使用的离子液体为促进剂，水为溶剂，经交叉脱氢偶联的方法高效绿色的合成如式（II）所示的苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物，其中，所述反应过程如以下反应式所示。

Ar是苯环、取代苯环，萘环。优选地，Ar是苯环、取代苯环，萘环。

X是O或S。

本发明中，Ar和X包括但不仅仅局限于上述基团。

如以上反应式，本发明利用式（I）所示的3-芳氧基苯并噻吩-2-醛类化合物为底物，以不同离子液体为促进剂，以不同的氧化剂氧化，在反应溶剂中进行反应，合成如式（II）所示的苯并噻吩并[3,2-b]色酮类化合物。

本发明中，所述离子液体促进剂是：1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）；1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（[Bmim]Br）；1-丁基-3-甲基咪唑碘盐（[Bmim]I）；1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[Bmim]BF₄）；1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim]PF₆）；阴离子为卤离子，阳离子为咪唑类、苯并咪唑类、苯并三唑类、吡啶类、吗啉类、吡咯烷酮类和季铵盐类的离子液体等。优选地，所述离子液体促进剂是1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（[Bmim]Br）。其中，所述促进剂的用量为如式（I）所示的底物的25-100 mol%。优选地，所述促进剂的用量为如式（I）所示的底物的50 mol%。

本发明中，所述氧化剂是：叔丁基过氧化氢70%水溶液（TBHP）、二叔丁基过氧化物（DTBP）、过氧化苯甲酰（BPO）、过硫酸氢钾复合盐（Oxone）、间氯过氧苯甲酸（m-CPBA）、醋酸碘苯（PhI(OAc)₂）、双氧水30%水溶液（H₂O₂）。优选地，所述氧化剂为TBHP（0.2 mL）。