[发明专利]一种水相催化Sonogashira交叉偶联反应及分离提纯方法

说明书

本发明公开了一种水相催化Sonogashira交叉偶联反应及分离提纯方法，以分子筛负载钯为催化剂、以水为溶剂，利用季铵碱为碱，进行高效钯催化碳碳键交叉偶联反应合成内炔化合物。本发明所公开的方法反应体系绿色、反应条件温和。在较高温度下，催化3分钟可完成，为该催化剂在流动床上进行催化提供了可能。催化剂在循环利用过程中分离后可直接再次利用，在不降低活性的前提下可重复利用10次以上；乳化剂和季铵碱也可以循环利用。催化产物可以直接在体系中结晶析出，通过过滤洗涤的方法获得纯品，省去了柱层析的步骤，实验操作简便安全。此外，该反应体系对反应底物普适性良好，具有较大的实际应用价值。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种分子筛负载痕量钯催化Sonogashira交叉偶联反应的方法。

背景技术

过渡金属催化的末端炔烃与卤代芳烃的Sonogashira交叉偶联反应是构筑碳-碳键的有效方法，现已广泛应用于天然产物、新药、新材料和精细化工中间体的合成。钯是该反应的主要催化物种。目前，工业上主要使用的是在添加有机配体(如三苯基膦等)的情况下获得的钯配合物作为均相催化剂进行，催化体系中需要使用甲苯、DMF等作为溶剂，整个催化反应通常需要氮气或氩气气氛进行保护。为了实现钯的回收利用，一系列负载型钯催化剂被开发出来，如石墨烯负载钯催化剂、蒙脱土负载钯催化剂、分子筛负载钯催化剂等(Advanced SynthesisCatalysis,2016,358,3-25)。不管是在均相催化还是多相催化体系中，产物的分离提纯均需要使用柱层析的方法，操作繁琐，且在产物分离提纯过程中需使用石油醚、硅胶等，毒性大，成本高。另外，传统的产物分离提纯方法使得催化体系难以重复利用，增加了污水排放压力和消耗成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以分子筛负载钯材料作为催化剂，不但可以高效催化端炔与卤代芳烃的Sonogashira交叉偶联反应，实现催化剂的循环利用，而且仅通过简单的重结晶即可实现产物内炔类化合物分离提纯的方法。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案是：将分子筛负载钯催化剂、式I所示卤代芳烃、式II所示端炔、季铵碱、乳化剂和水依次加入反应器中，在空气气氛中20～100℃搅拌至反应完全后，将体系自然降至常温并搅拌均匀，过滤，回收的滤饼作为催化剂直接进行再次催化使用；将去除催化剂的滤液在-10～30℃下静置析出固体，过滤并用水洗涤，获得纯的式III所示内炔化合物；向去除内炔化合物的滤液中直接重新加入底物和催化剂进行再利用。反应方程式如下所示：

式I和III中，所述的R¹为芳基或取代芳基；X代表Cl、Br或I；式II和III中，所述的R²选自C₁～C₄烷基、C₃～C₆的环烷基、芳基、取代芳基中任意一种。

上述的芳基具体可以是苯基、噻吩基、萘基、芘基、苯并噻吩基、呋喃基、苯并呋喃基、吡咯基、苯并吡咯基中任意一种，取代芳基为卤素、硝基、氰基、酯基、甲酰基、C₁～C₄烷基、C₁～C₄烷氧基中1～3种取代上述芳基。

上述的分子筛负载钯催化剂选自Pd(Ⅱ)@Y、Pd(0)@Y、Pd(Ⅱ)@USY、Pd(0)@USY中任意一种。

上述的季铵碱选自四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四戊基氢氧化铵、四己基氢氧化铵、十六烷基三甲基氢氧化铵中任意一种。

上述的乳化剂选自曲拉通X-100、曲拉通X-114、曲拉通X-102、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇400中任意一种。

上述方法中，所述的卤代芳烃与端炔、分子筛负载钯催化剂中钯、季铵碱的摩尔比为1:0.8～2:0.000032～0.5:1.5～3，所述的乳化剂与水的质量为1:3～30。