甜菜堿類離子液體催化合成氧雜蒽二酮類化合物的方法與流程

本發(fā)明屬于氧雜蒽二酮類化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種甜菜堿類離子液體催化合成氧雜蒽二酮類化合物的方法。

背景技術(shù)：

氧雜蒽二酮是一種特殊的植物營養(yǎng)素，具有多種生物活性功效，其中包括抗高血壓、抗驚厥、抗血栓和抗腫瘤等，所以工業(yè)生產(chǎn)氧雜蒽二酮及其衍生物具有非常重要的意義。氧雜蒽二酮表現(xiàn)出來的不同生物活性正是取決于氧雜蒽二酮母體環(huán)上不同的取代基。氧雜蒽二酮通常是通過一分子的醛和一分子的二酮反應(yīng)得到的。近些年，關(guān)于氧雜蒽二酮的合成方法也有不少文章報道，有用路易斯酸或者路易斯酸及離子液體等復(fù)合催化劑做催化體系的，如SmCl₃(A.Ilangovan,S.Malayappasamy1,et al.Chemistry Central Journal(5)2011,81)，InCl₃·4H₂O(X.Fan,X.Hu,X.Zhang,J.Wang,Can.J.Chem.83(2005)16)，F(xiàn)eCl₃·6H₂O復(fù)合三甲基氯硅烷(TMSCl)以及[bmim][BF₄]做介質(zhì)的復(fù)合催化體系(范學(xué)森，李艷貞，張新迎等.Chinese Journal of Organic Chemistry,25(2005),1482-1486.)。也有用其他交聯(lián)復(fù)合催化劑的，如Fe³⁺-montmorillonite(G.Song,B.Wang,H.Luo,L.Yang,Catal.Commun.8(2007),673.)，Antimony trichloride/SiO2(Z.-H.Zhang,Y.-H.Liu.Catalysis Communications 9(2008),1715-1719.)，amberlyst(B.Das,P.Thirupathi,I.Mahender,V.S.Reddy,Y.K.Rao,J.Mol.Catal.A:Chem.247(2006)233)，Poly(AMPS-co-AA)(poly(2-acrylamido-2-methyl propane sulphonic acid)(AMPS)crosslinked with N,N^/-methylene bisacrylamide(MBA)，B.Maleki,S.Barzegar,Z.Sepehr,et al.J iran chem soc 9(2012),757-765.)。也有用堿性物質(zhì)做催化體系的，如MeONa/MeOH(M.Brito-Arias,M.Tapia-Albarra′n,I.Padilla-Mart_１′nez,et al.Journal of Chemical Crystallography,Vol.29,No.7,1999)，還有用微波照射催化反應(yīng)的，如microwave irradiation(S.J.Tu,C.B.Miao,Y.Gao,Y.J.Feng,J.C.Feng,Chin.J.Org.Chem.20,(2002)703)。但是，這些合成方法或多或少都存在一些缺點，如用到比較昂貴的試劑、過多使用有機試劑或金屬催化劑、繁冗的操作步驟，很高的反應(yīng)溫度，惰性氣體保護(hù)和微波照射等。因此開發(fā)一種綠色、經(jīng)濟(jì)、溫和且高效的促進(jìn)氧雜蒽二酮合成的方法是化學(xué)家們急需解決的問題。

當(dāng)今，綠色化學(xué)是國際前沿研究領(lǐng)域之一，不僅追求目標(biāo)產(chǎn)物的綠色化和化學(xué)反應(yīng)原料的綠色化，更加追求化學(xué)反應(yīng)過程的綠色化，而離子液體作為一種新型、綠色的催化劑、溶劑和催化劑助劑，在許多領(lǐng)域都引起了人們的廣泛關(guān)注，離子液體以不易揮發(fā)、可設(shè)計性、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、強的催化活性、可循環(huán)使用等特性，在合成及催化行業(yè)表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。甜菜堿類的離子液體可以方便的利用生物質(zhì)原料進(jìn)行合成，其促進(jìn)的氧雜蒽二酮類化合物的合成尚未見相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種甜菜堿類離子液體催化合成氧雜蒽二酮類化合物的方法，該方法以具有良好生物相容性的功能化甜菜堿類離子液體作為催化劑，在溫和的條件下合成氧雜蒽二酮類化合物，其操作簡便，反應(yīng)條件溫和，后處理過程簡單，可以以較高的收率得到高純度的氧雜蒽二酮類化合物。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，甜菜堿類離子液體催化合成氧雜蒽二酮類化合物的方法，其特征在于：以芳香醛類化合物和環(huán)己二酮類化合物為底物，以乙醇為溶劑，以甜菜堿類離子液體為催化劑，在室溫下攪拌反應(yīng)3-8h制得目標(biāo)產(chǎn)物氧雜蒽二酮類化合物，其中甜菜堿類離子液體的陽離子為(Bet)，陰離子為CH₃COO^-(Ac)、C₂H₅COO^-(Pr)或CH₃CHOHCOO^-(Lac)，芳香醛類化合物為R為H、4-NO₂、4-F、4-Cl、4-Br、4-CH₃、4-OCH₃、4-OH、3-Cl、2-Cl、3-NO₂或4-OH-3-OCH₃，環(huán)己二酮類化合物為5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮或1,3-環(huán)己二酮。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的芳香醛類化合物、環(huán)己二酮類化合物和甜菜堿類離子液體的投料摩爾比為1:1:0.1-0.3。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的甜菜堿類離子液體催化合成氧雜蒽二酮類化合物的方法的具體步驟為：在反應(yīng)容器中依次加入溶劑乙醇、芳香醛類化合物、環(huán)己二酮類化合物和甜菜堿類離子液體，在室溫下攪拌反應(yīng)3-8h，整個反應(yīng)過程用TLC檢測直至反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物氧雜蒽二酮類化合物。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：(1)離子液體取自天然的甜菜堿和羧酸，原料具有良好的生物相容性且價格低廉；(2)離子液體催化過程使用操作簡便，反應(yīng)條件溫和；(3)該催化體系性質(zhì)溫和，對設(shè)備無腐蝕性，對反應(yīng)器無特殊要求；(4)該催化體系后處理過程簡單，只需使用簡單的重結(jié)晶方法即可得到高純度的目標(biāo)產(chǎn)物，無需柱色譜分離。

具體實施方式

以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

實施例1

在圓底燒瓶中依次加入苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為80％。

實施例2

在圓底燒瓶中依次加入4-硝基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetAc(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例3

在圓底燒瓶中依次加入3-硝基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetPr(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為80％。

實施例4

在圓底燒瓶中依次加入4-溴苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為80％。

實施例5

在圓底燒瓶中依次加入4-甲氧基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90％。

實施例6

在圓底燒瓶中依次加入4-羥基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例7

在圓底燒瓶中依次加入4-甲基苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90％。

實施例8

在圓底燒瓶中依次加入4-氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例9

在圓底燒瓶中依次加入3-氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例10

在圓底燒瓶中依次加入2-氯苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為87％。

實施例11

在圓底燒瓶中依次加入4-氟苯甲醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.05mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例12

在圓底燒瓶中依次加入香草醛(0.5mmol)、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90％。

實施例13

在圓底燒瓶中依次加入苯甲醛(0.5mmol)、1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為85％。

實施例14

在圓底燒瓶中依次加入4-硝基苯甲醛(0.5mmol)、1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為90％。

實施例15

在圓底燒瓶中依次加入2-氯苯甲醛(0.5mmol)、1,3-環(huán)己二酮(0.5mmol)、離子液體BetLac(0.15mmol)和1mL的無水乙醇，之后在室溫下攪拌反應(yīng)，整個反應(yīng)過程用TLC檢測，直至反應(yīng)結(jié)束。最后將反應(yīng)混合物用體積分?jǐn)?shù)為50％的冰乙醇沖洗得到粗產(chǎn)物，再用體積分?jǐn)?shù)為95％的乙醇進(jìn)行重結(jié)晶后干燥得到純凈的目的產(chǎn)物，產(chǎn)率為91％。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。