溴化鐵催化合成異香豆素*

唐建生， 鄭 敏 (湖南第一師范學(xué)院 數(shù)理系，湖南 長沙 410205)

異香豆素(1氫-2-苯并吡喃-1-酮)是一些天然產(chǎn)物的基本結(jié)構(gòu),廣泛分布于自然界中,是許多具有生理活性的化合物和藥物的基本骨架[1～5]，其合成一直受到科學(xué)家的關(guān)注。

異香豆素的合成方法較多,其中最重要的方法之一是通過過渡金屬(金、鈀、銀等)催化炔烴分子內(nèi)的環(huán)化來合成[6～10]。該方法產(chǎn)率雖高，但金、鈀等價格昂貴。Li等[11]使用鹵化銅作催化劑，鹽酸二環(huán)己胺為配體，使鄰乙炔基苯甲酸甲酯發(fā)生環(huán)化反應(yīng)，能得到高立體和高化學(xué)選擇性的產(chǎn)物。Ma等[12]使用碘化亞銅/氨基酸催化鄰溴苯甲酸與末端炔烴的串聯(lián)環(huán)化反應(yīng)，也能得到高立體和高化學(xué)選擇性的產(chǎn)物。

本文報道在二氯乙烷中，溴化鐵(FeBr3)催化鄰芳基乙炔基苯甲酸甲酯(1a～1e)發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)，合成了一系列異香豆素(2a～2e， Scheme 1)，產(chǎn)率65%～88%，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，13C NMR和MS表征。

該方法簡單、催化劑價廉易得、不需要加入配體、反應(yīng)選擇性好。對該反應(yīng)的詳細(xì)研究正在進(jìn)行中。

Scheme1

1 實(shí)驗部分

1．1 儀器與試劑

Kofler型熔點(diǎn)儀(溫度未校正)；Bruker DPX-400型(或500 MHz型)核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo))；SHIMADAZU GC-MSQP2010型氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)。

所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1) 鄰苯乙炔基苯甲酸甲酯(1a)的合成

在圓底燒瓶中依次加入鄰碘苯甲酸1.24 g(5.0 mmol)，甲醇6 mL和濃硫酸0.5 mL，攪拌下回流反應(yīng)3 h(TLC跟蹤，GC-MS分析，下同)。依次用水,飽和NaHCO3溶液洗滌，用乙醚萃取，合并萃取液，濃縮后經(jīng)柱層析[洗脫劑：A=V(正已烷)∶V(乙酸乙酯)=15∶1]分離得鄰碘苯甲酸甲酯1.20 g。

在干燥的反應(yīng)器中依次加入鄰碘苯甲酸甲酯524 mg(2 mmol)，苯乙炔244.8 mg(2.4 mmol)，Pd(PPh3)2Cl228 mg， CuI 7.6 mg， Et3N 5 mL及THF 5 mL，氬氣保護(hù)，攪拌下于室溫反應(yīng)。用短硅膠柱粗過濾(乙醚洗滌)，減壓蒸干溶劑后經(jīng)硅膠層析柱(洗脫劑：A=10∶1)分離得無色油狀液體1a。

用類似的方法合成1b～1e。

(2) 2的合成(以2a為例)

在干燥的Schlenk管中依次加入1a236 mg(1 mmol), FeBr3148 mg(0.5 mmol)和CH2ClCH2Cl 5 mL，氬氣保護(hù)，攪拌下于80 ℃反應(yīng)。 用短硅膠柱粗過濾(乙醚洗滌)，減壓蒸干得粗品；用硅膠層析柱(洗脫劑：A=10∶1)分離得2a。

用類似的方法合成2b～2e。

2a： 黃色固體，產(chǎn)率87%， m.p.87 ℃～89 ℃(88 ℃～90 ℃[6]);1H NMR δ: 8.31(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.89～7.88(m, 2H), 7.74～7.70(m, 1H), 7.51～7.30(m, 5H), 6.96(s, 1H);13C NMRδ: 162.3, 153.6, 137.5, 134.9, 132.0, 130.0, 129.7, 128.8, 128.1, 126.0, 125.2, 120.6, 101.8; IRν: 1 722 cm-1; EI-LR-MSm/z(%): 222(M+, 100)。

2b： 白色固體，產(chǎn)率80%， m.p.110 ℃～112 ℃(108 ℃～110 ℃[2]);1H NMRδ: 8.21(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.68(d,J=8.5 Hz, 2H), 7.63(t,J=8.0 Hz, 1H), 7.38 ～7.41(m, 2H), 7.18(d,J=8.0 Hz, 2H), 6.81(s, 1H), 2.33(s, 3H);13C NMRδ: 162.2, 153.5, 140.0, 137.5, 134.6, 129.3, 129.3, 128.9, 127.6, 125.7, 124.9, 120.0, 100.8, 21.1; IRν: 1 724 cm-1; EI-LR-MSm/z(%): 236(M+, 100), 209(15), 193(30)。

2c： 黃色固體，產(chǎn)率67%， m.p.82 ℃～84 ℃(85 ℃～87 ℃[5]);1H NMRδ: 8.32(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.73(t,J=4.0 Hz, 1H), 7.47～7.53(m, 3H), 7.34(t,J=7.5 Hz, 2H), 7. 27(t,J=7.5 Hz, 2H), 6.61(s, 1H), 2.50(s, 3H);13C NMRδ: 162.5, 155.5, 137.4, 136.7, 134.8, 132.7, 131.0, 129.7, 129.1, 128.2, 125.9, 125.8, 120.3, 105.9， 20.7; IRν: 1 720 cm-1; EI-LR-MSm/z(%): 236(M+, 100)。

2d： 白色固體，產(chǎn)率88%， m.p.148 ℃～149 ℃(144 ℃～147 ℃[6]);1H NMRδ: 8.30(d,J=8.0 Hz, 1H), 7.81(d,J=9.0 Hz, 2H), 7.72(t,J=3.5 Hz, 1H), 7.48～7.52(m, 2H), 7.43(t,J=3.5 Hz, 2H), 6.93(s, 1H);13C NMRδ: 161.9, 152.5, 137.2, 136.0, 134.9, 130.4, 129.8, 129.7, 129.1, 128.4, 126.4, 126.0, 120.5, 102.0; IRν: 1 725 cm-1; EI-LR-MSm/z(%): 256(M+, 100), 228(93)。

2e[10]： 淡黃色液體，產(chǎn)率65%;1H NMRδ: 8.24(d,J=10.5 Hz, 1H), 7.65(d,J=10.0 Hz, 1H), 7.44～7.38(m, 2H), 6.82～6.80(m, 1H), 6.36(s, 1H), 2.30～2.25(m, 4H), 1.79～1.76(m, 2H), 1.67～1.65(m, 2H);13C NMRδ: 162.4, 154.3, 137.8, 134.6, 130.1, 129.5, 128.2, 127.5, 125.7, 120.5, 100.0, 25.6, 24.1, 22.2, 21.7; IRν: 1 732 cm-1; EI-LR-MSm/z(%): 226(M+, 100)。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件優(yōu)化

以1a的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)為模板，分別考察反應(yīng)溫度和催化劑用量對反應(yīng)的影響(表1和表2)。由表1可見，溫度太低,轉(zhuǎn)化率低，產(chǎn)率也不高；但反應(yīng)溫度太高,反應(yīng)的選擇性卻降低。最佳反應(yīng)溫度為80 ℃。

表1 反應(yīng)溫度對1a分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)的影響*

*1a1.0 mmol, FeBr30.5 mmol，其余反應(yīng)條件同1．2(2)

表2 催化劑用量對1a分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)的影響*

*反應(yīng)溫度80 ℃,反應(yīng)時間7 h,其余反應(yīng)條件同表1

由表2可見，催化劑用量對反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率都有較大影響。催化劑用量太少，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率都很低；催化劑用量太多，產(chǎn)率則大大降低。

綜上所述，合成2a的最佳反應(yīng)溫度為80 ℃，F(xiàn)eBr3最佳用量為0.5 mmol。

2.2 取代基對環(huán)化反應(yīng)的影響

在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，研究了系列鄰炔烴取代基對1環(huán)化反應(yīng)的影響。實(shí)驗結(jié)果表明，無論炔基上連有芳基還是環(huán)烯基，在0.5 mmol的FeBr3催化下，分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)都能順利進(jìn)行，高立體選擇性，高產(chǎn)率得到目標(biāo)產(chǎn)物。炔烴末端所連苯環(huán)上接有對位甲基(1b)的產(chǎn)率(80%)比接有鄰位甲基(1d)的產(chǎn)率(67%)高，這可能是由于位阻效應(yīng)的影響；但比接有對位氯(1c)的產(chǎn)率(88%)要低，這是因為吸電子基團(tuán)有利于親核加成反應(yīng)的進(jìn)行。

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