本發(fā)明屬于電化學(xué)合成領(lǐng)域，特別涉及一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，該方法是在電化學(xué)和鎳催化體系下，通過配體控制的區(qū)域發(fā)散性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)，由末端炔烴合成1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物。

背景技術(shù)：

1、多取代苯類化合物是一種應(yīng)用廣泛的有機(jī)合成試劑，是各種化工產(chǎn)品、電子材料和藥理活性分子的重要合成原料或中間體，比如天然產(chǎn)物丹參隱螺內(nèi)脂的母核為四取代苯環(huán)。1,3,5-三取代苯常用作合成共價(jià)有機(jī)框架、液晶材料、有機(jī)發(fā)光二極管、樹枝狀聚合物和富勒烯片段的重要單體。由于具有高原子經(jīng)濟(jì)性，過渡金屬催化的炔烴[2+2+2]環(huán)加成是快速高效構(gòu)建多取代苯類化合物的方法之一。該方法往往得到1,2,4-和1,3,5-三取代苯混合物，而且多以得到1,2,4-異構(gòu)體為主。反應(yīng)區(qū)域選擇性的控制是該方法面臨的主要問題，而且開發(fā)一種區(qū)域發(fā)散性的合成方法分別高選擇性得到兩種異構(gòu)體更加具有應(yīng)用價(jià)值。

2、目前報(bào)道調(diào)控區(qū)域選擇性的方法有改變?nèi)軇w系以及添加物。比如，以鈷為催化劑，金屬鋅為還原劑，二氯甲烷為溶劑，優(yōu)先得到1,3,5-三取代苯，區(qū)域選擇性為2.9:1；乙腈為溶劑時(shí)優(yōu)先得到1,2,4-三取代苯，區(qū)域選擇性為19.2:1(eur.j.org.chem.2008,2293)。以鎳為催化劑，1,2-雙(二苯基膦)乙烷為雙齒膦配體，金屬鋅為還原劑，乙腈為溶劑，不添加碘化鋅時(shí)優(yōu)先得到1,2,4-三取代苯，區(qū)域選擇性為32:1；添加碘化鋅時(shí)優(yōu)先得到1,3,5-三取代苯，區(qū)域選擇性為24:1(org.chem.front.,2022,9,2357-2367)。以上所述方法區(qū)域選擇性不夠優(yōu)異，均使用金屬鋅為還原劑，反應(yīng)體系不夠綠色經(jīng)濟(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中均受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法；該方法以簡單易得的單齒膦配體以及n,n-雙齒或者o,o-雙齒配體進(jìn)行區(qū)域發(fā)散性調(diào)控，能夠以>99:1的區(qū)域選擇性分別得到1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物。該方法可以應(yīng)用于天然產(chǎn)物的后期修飾中，高產(chǎn)率高選擇性的合成同時(shí)含有三個(gè)天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)片段的苯類化合物，比如丁香酚和酪氨酸。該方法調(diào)控手段更加高效，配體類型的選擇范圍更加廣泛，無需金屬還原劑，反應(yīng)體系更加簡單、高效、綠色環(huán)保，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，即以配體調(diào)控末端炔烴區(qū)域發(fā)散性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)方法，以優(yōu)異的區(qū)域選擇性分別合成1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物的方法，具體包括以下操作步驟：

4、將末端炔烴、鎳催化劑、配體、添加物和電解質(zhì)溶于有機(jī)溶劑中，攪拌至固體全部溶解，所得電解質(zhì)溶液組裝成電解池，在室溫條件下，恒流電解，電流強(qiáng)度以末端炔烴的物質(zhì)的量計(jì)為3.3ma/mmol，電解完成之后根據(jù)使用配體類型的不同，經(jīng)后處理分別制得1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物；

5、所述末端炔烴具有如下式ⅰ所示結(jié)構(gòu)；所述配體為具有如下式l1、l2或l3所示結(jié)構(gòu)的化合物；

6、

7、式ⅰ中的r1為烷基、芳基和芳香雜環(huán)基；

8、式l1中，r2為c1～c6鏈狀烷基、環(huán)狀烷基、芳基中的一種；式l2和l3中，r3和r4為c1～c6鏈狀烷基、環(huán)狀烷基、芳基、鹵素取代基中的一種。

9、當(dāng)配體為具有如上式l1所示結(jié)構(gòu)的化合物時(shí)，最終制得具有下式ⅱ所示結(jié)構(gòu)的1,2,4-三取代苯類化合物。

10、當(dāng)配體為具有如上式l2或l3所示結(jié)構(gòu)的化合物時(shí)，最終制得具有下式ⅲ所示結(jié)構(gòu)的1,3,5-三取代苯類化合物。

11、

12、式ⅱ和式ⅲ中的r1如前述所示，同式ⅰ中的r1。

13、所述末端炔烴、鎳催化劑、配體、添加物和電解質(zhì)的摩爾比為1：(0.02-0.1)：(0.02-0.2)：(0.1-0.5)：(0.2-1)。

14、所述后處理是在電解完成之后將電極用乙酸乙酯超聲清洗兩遍，合并乙酸乙酯清洗液，并且與電解池中的電解質(zhì)溶液合并，然后用去離子水洗滌兩遍，所得有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，柱層析分離得到1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物。

15、所述鎳催化劑為溴化鎳、氯化鎳、氯化鎳二甲氧基乙烷(nicl2·dme)、醋酸鎳、高氯酸鎳、乙酰丙酮鎳、硝酸鎳中的一種或任意幾種。

16、所述有機(jī)溶劑為乙腈、丙酮、乙酸乙酯，n,n-二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺(dma)中的一種或任意幾種，優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基乙酰胺。

17、所述電解質(zhì)為高氯酸季銨鹽、四氟硼酸季銨鹽、六氟磷酸季銨鹽、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或任意幾種。

18、所述添加物為三乙胺、三乙醇胺、二異丙基乙胺(dipea)中的一種或任意幾種。

19、所述電解池采用的陽極材料為鉑、石墨、碳纖維、碳?xì)帧⑻技?、玻碳、泡沫狀玻璃碳中的一種或任意幾種；所述電解池采用的陰極材料為泡沫狀鎳、泡沫狀銅、碳纖維、碳?xì)?、碳紙、玻碳、泡沫狀玻璃碳中的一種或任意幾種。

20、所述陽極材料為碳纖維；所述陰極材料為泡沫狀玻璃碳。

21、所述室溫為25℃。

22、上述區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法的反應(yīng)方程式如下：

23、

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的由配體控制的鎳催化末端炔烴區(qū)域發(fā)散性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)的方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

25、(1)本發(fā)明產(chǎn)物的區(qū)域選擇性由配體進(jìn)行調(diào)控，區(qū)域選擇性高(>99％)，調(diào)控手段穩(wěn)定高效。

26、(2)本發(fā)明使用的配體結(jié)構(gòu)簡單，來源廣泛，均可商業(yè)獲得，無需多步制備合成。

27、(3)本發(fā)明電解過程替代鋅粉、錳粉等還原劑的使用，反應(yīng)體系簡單、綠色環(huán)保。

技術(shù)特征：

1.一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于包括以下操作步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述末端炔烴、鎳催化劑、配體、添加物和電解質(zhì)的摩爾比為1：(0.02-0.1)：(0.02-0.2)：(0.1-0.5)：(0.2-1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述后處理是在電解完成之后將電極用乙酸乙酯超聲清洗兩遍，合并乙酸乙酯清洗液，并且與電解池中的電解質(zhì)溶液合并，然后用去離子水洗滌兩遍，所得有機(jī)相用無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮，柱層析分離得到1,2,4-三取代苯類化合物或1,3,5-三取代苯類化合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述鎳催化劑為溴化鎳、氯化鎳、氯化鎳二甲氧基乙烷、醋酸鎳、高氯酸鎳、乙酰丙酮鎳、硝酸鎳中的一種或任意幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑為乙腈、丙酮、乙酸乙酯，n,n-二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一種或任意幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基乙酰胺。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述電解質(zhì)為高氯酸季銨鹽、四氟硼酸季銨鹽、六氟磷酸季銨鹽、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或任意幾種；所述添加物為三乙胺、三乙醇胺、二異丙基乙胺中的一種或任意幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述電解池采用的陽極材料為鉑、石墨、碳纖維、碳?xì)?、碳紙、玻碳、泡沫狀玻璃碳中的一種或任意幾種；所述電解池采用的陰極材料為泡沫狀鎳、泡沫狀銅、碳纖維、碳?xì)帧⑻技?、玻碳、泡沫狀玻璃碳中的一種或任意幾種。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述陽極材料為碳纖維；所述陰極材料為泡沫狀玻璃碳。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，其特征在于：所述室溫為25℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電化學(xué)合成領(lǐng)域，公開了一種區(qū)域發(fā)散性制備三取代苯類化合物的方法，采用配體調(diào)控末端炔烴區(qū)域發(fā)散性[2+2+2]環(huán)加成反應(yīng)，當(dāng)使用單齒膦配體時(shí)，區(qū)域選擇性得到1,2,4?三取代苯類化合物；當(dāng)使用N,N?雙齒或者O,O?雙齒配體時(shí)，選擇性得到1,3,5?三取代苯類化合物。該方法可用于天然產(chǎn)物的后期修飾中，高收率高選擇性的合成同時(shí)含有三個(gè)天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)片段的苯類化合物，比如丁香酚和酪氨酸。本發(fā)明區(qū)域選擇性可高達(dá)>99％，原料來源廣泛，無需多部制備，原子經(jīng)濟(jì)性高，無需貴金屬催化，反應(yīng)成本低，無需還原劑，反應(yīng)體系簡單、綠色環(huán)保，具有很好的實(shí)際應(yīng)價(jià)值。

技術(shù)研發(fā)人員：馬躍躍,葉金星,劉彩霞,程瑞華,孫茂林,姚賢通,楊大利,房子齊,黃文輝,范子軒,李嘉灝,楊鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/22