一種催化制備取代苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種催化制備2-氨基-3-氰基-4-芳 基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃 衍生物是含有苯并吡喃結(jié)構(gòu)的一種具有重要生物活性的雜環(huán)化合物，具有廣泛的生理活性 和藥理活性，如抗發(fā)育不良、抗過敏作用、降血糖作用、抗菌、抗癌活性和用于治療過敏性氣 管炎、糖尿病等。此類化合物通常通過醛、活潑亞甲基化合物和2-羥基-1，4-萘醌的三組 分一鍋法反應(yīng)進(jìn)行制備，但采用傳統(tǒng)催化劑普遍存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)率不夠高、有毒有害、 價(jià)格昂貴、后處理繁瑣等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)一種綠色、高效、方便快捷地制備2-氨基-3-氰 基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法成為許多有 機(jī)合成工作者普遍關(guān)注的問題。
[0003] 酸性功能化離子液體，特別是對(duì)水和空氣比較穩(wěn)定的布朗斯特酸性離子液體，由 于其具有種類多、活性位密度高、強(qiáng)度分布均勻、活性位不易流失等特點(diǎn)而被應(yīng)用到2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的制備反 應(yīng)中。比如HamidRezaShaterian等以甲酸3-甲基咪唑鐵鹽離子液體作為催化劑，可 以高效地催化芳香醛、丙二腈和2-羥基-1，4-萘醌發(fā)生三組分"一鍋法"反應(yīng)制得2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物，其中催 化劑的摩爾用量為所用芳香醛的15%。此外，該酸性離子液體催化劑可以至少循環(huán)使用4 次，在循環(huán)使用過程中的結(jié)構(gòu)保持不變且催化活性未有明顯降低（Effectivepreparation of2-amin〇-3-cyan〇-4-aryl-5,l〇-diox〇-5,l〇-dihydr〇-4H-benzo[g]chromeneand hydroxylnaphthalene-1,4-dionederivativesunderambientandsolvent-free conditions[J]，JournalofMolecularLiquids，2013,177:353 ~360)。但上述方法米用 的酸性離子液體的結(jié)構(gòu)母體是難生物降解的咪唑結(jié)構(gòu)，制備價(jià)格較高，這與綠色化工的政 策是相背的。此外，上述酸性的離子液體的酸度比較低，導(dǎo)致在使用時(shí)其使用量較大。
[0004] 為了解決上述問題，該課題組改用廉價(jià)的、非咪唑基的硫酸氫化三乙銨鑰鹽酸性 酸性離子液體作為非均相催化劑，在無溶劑和室溫的條件下可以有效地催化制備2-氨 基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物，其催化 劑的摩爾用量降低為所用芳香醛的10%(Preparationof2-amin〇-3-cyan〇-4-aryl_5， l〇-dioxo_5,l〇-dihydr〇-4H_benzo[g]chromeneandhydroxylnaphthalene-1,4-dione derivatives[J],ResearchonChemicalIntermediates，2015,41 :3171 ~3191)〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中利用酸性離子液體催化制備2-氨基-3-氰 基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物過程中存在的由于 離子液體酸度低而導(dǎo)致其使用量大且循環(huán)使用中損失量也較大、后處理復(fù)雜等缺點(diǎn)，而提 供一種易生物降解、酸度較高、制備簡(jiǎn)單、使用量低的酸性離子液體作綠色催化劑，乙醇作 溶劑條件下催化制備2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g] 苯并吡喃衍生物的方法。
[0006] 本發(fā)明所使用的酸性離子液體催化劑的結(jié)構(gòu)式為：
[0007]
[0008] 本發(fā)明所提供的一種催化制備2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5,10-二 氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的方法，其化學(xué)反應(yīng)式為：
[0009]
[0010] 其中：反應(yīng)中芳香醛⑴、丙二腈（II)和2-羥基_1，4_萘醌（III)的摩爾比為1 : 1 :1，酸性離子液體催化劑的摩爾量是所用芳香醛的3~6%，以毫升計(jì)的反應(yīng)溶劑水和乙 醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的體積量為以毫摩爾計(jì)的丙二腈摩爾量的5~7倍， 反應(yīng)壓力為一個(gè)大氣壓，室溫條件下反應(yīng)10~20min，反應(yīng)結(jié)束后有大量固體析出，碾碎 固體，靜置，抽濾，所得濾渣乙醇重結(jié)晶、真空干燥后得到純2-氨基-3-氰基-4-芳基-5， 10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物（IV)。濾液無需任何處理直接用于 下一次反應(yīng)，可以重復(fù)使用至少7次，其產(chǎn)物收率未有明顯降低。
[0011] 本發(fā)明所用的芳香醛為苯甲醛、鄰氯苯甲醛、對(duì)氯苯甲醛、對(duì)甲基苯甲醛、鄰硝基 苯甲醛、對(duì)硝基苯甲醛、間硝基苯甲醛、對(duì)甲氧基苯甲醛、對(duì)羥基苯甲醛、間溴苯甲醛、2， 4_二氯苯甲醛中的任一種。
[0012] 本發(fā)明所使用的酸性離子液體催化劑的制備方法，參見相關(guān)文獻(xiàn)（Novel multiple-acidicionicliquids:catalystsforenvironmentallyfriendlybenign synthesisoftrans-0-nitrostyrenesundersolvent-freeconditions,Industrial&E ngineeringChemistryResearch，2014,53:547 ~552)〇
[0013] 本發(fā)明與其它酸作催化劑的制備方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 1、含有兩個(gè)-so3H的酸性離子液體的酸度高，催化活性好；
[0015] 2、催化劑使用量少且循環(huán)使用中損失量也較少，循環(huán)使用次數(shù)較多；
[0016] 3、原料利用率高，原子經(jīng)濟(jì)性較好；
[0017] 4、制備催化劑的原料廉價(jià)易得；
[0018] 5、整個(gè)制備過程簡(jiǎn)單和方便，反應(yīng)條件比較溫和，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明酸性離子液體催化制備2-氨基-3-氰基-4-芳基-5,10-二氧代-5， 10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃衍生物的工藝流程圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明酸性離子液體催化劑在催化制備2-氨基-3-氰基-4-苯基-5， 10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物收率變化圖。
[0021] 圖3為本發(fā)明酸性離子液體催化劑在催化制備2-氨基-3-氰基-4-(2-氯苯 基）-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物收率變化 圖。
[0022] 圖4為本發(fā)明酸性離子液體催化劑在催化制備2-氨基-3-氰基-4- (4-甲氧基苯 基）-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃反應(yīng)中循環(huán)使用時(shí)的產(chǎn)物收率變化 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特點(diǎn)和顯著效果可以從下述的實(shí)施例中得以體現(xiàn)，但它們并不對(duì)本 發(fā)明作任何限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，均 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下面通過【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，其中實(shí)施例中 反應(yīng)產(chǎn)物的測(cè)試表征使用的是德國(guó)Bruker公司、型號(hào)為AVANCE-II300MHz的核磁共振儀； 反應(yīng)產(chǎn)物的熔點(diǎn)采用毛細(xì)管法測(cè)定。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 將2mmol苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2_羥基_1，4_蔡醒和0?OBmmol酸性離子液 體分別加入到盛有l(wèi)〇ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的帶有攪拌子和冷凝 管的50ml單口瓶中。室溫下攪拌反應(yīng)12min，TLC(薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失，反應(yīng)結(jié)束 后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣乙醇重結(jié)晶、真空干燥后得到純2-氨 基-3-氰基-4-苯基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃，收率為94%。濾 液中加入苯甲醛、丙二腈和2-羥基-1，4-萘醌后進(jìn)行重復(fù)使用。
[0026] 2-氨基-3-氰基-4-苯基-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃： m.p. 260 ~262°CJHNMR(300MHz，DMS0-d6) :S= 4. 63(s，1H，CH)，7. 24 ~8. 08(m，11H， ArH,NH2)
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 將2mmol對(duì)甲基苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2-羥基-1，4-萘醌和0? 08mmol酸 性離子液體分別加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的帶有攪拌 子和冷凝管的50ml單口瓶中。室溫下攪拌反應(yīng)16min，TLC(薄板層析）檢測(cè)，原料點(diǎn)消失， 反應(yīng)結(jié)束后有大量固體析出，碾碎固體，靜置，抽濾，所得濾渣乙醇重結(jié)晶、真空干燥后得到 純2-氨基-3-氰基-4- (4-甲基苯基）-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯并吡喃， 收率為90%。濾液中加入對(duì)甲基苯甲醛、丙二腈和2-羥基-1，4-萘醌后進(jìn)行重復(fù)使用。
[0029] 2-氨基-3-氰基-4-(4-甲基苯基）-5,10-二氧代-5,10-二氫-4H-苯并[g]苯 并吡喃p.246~248。(：； NMR (300MHz，DMS0-d6)=2.22(s，3H，CH3)，4. 58 (s，1H， CH)，7. 07~8. 03 (m，10H，ArH，NH2)
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 將2mmol對(duì)甲氧基苯甲酸、2mmol丙二臆、2mmol2-羥基-1，4_萘醌和0?08mmol酸 性離子液體分別加入到盛有12ml水和乙醇混和液（V(水）：V(乙醇）=1 :1)的帶有攪拌 子和