一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法
1.本专利申请涉及有机化合物合成技术领域，更具体地，涉及一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法。
背景技术：
2.芴衍生物由于其独特的光学、电学和半导体特性，对于聚合物发光二极管 (pled)、聚合物太阳能电池、薄膜晶体管和光伏电池等光电材料具有重要意义(adv.mater.,2000,12,1737
–
1750；adv.mater.,2002,14,477
–
487；adv.opticalmater.,2021,9,2100327；org.chem.front.,2021,8,25
–
31)。同时很多天然产物中都含有芴骨架(org.lett.,2014,16,282-285；med.chem.lett.,2021,36, 127824)。可见，发展一种更加绿、高效的合成方法来合成含芴骨架是具有重要意义的。
3.但是通常9-苄基化芴醇衍生物的合成是通过反应条件苛刻的grignard反应 (grignard,v.compt.rend.1900,130,1322.)或者是羧酸脱羧自由基偶联(org. biomol.chem.,2016,14,9645
–
9649.)合成得到9-苄基化芴醇衍生物。以上这类反应不仅操作要求高、反应条件经济性差，同时产生的金属、二氧化碳等副产物对环境不友好。虽然，最近有研究学者报道了通过醇与芴酮在电催化下脱水偶联来合成9-苄基化芴醇衍生物(ccs chem.,2022,4,1938
–
1948.)，但该方法收率一般。
4.专利申请内容
5.为克服上述现有技术存在的至少一个问题，本专利申请提供了一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法。该方法操作简单，成本低廉，收益率高，对环境友好。本专利申请中选用容易获得的甲苯衍生物作为苄基源，可再生的蓝光促进反应的进行，不需要贵金属催化剂、无对环境不利的副产物产生，反应设备、操作简单、原料易得，易于工业化生产。
6.为解决上述技术问题，本专利申请采用的技术方案是：
7.一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，该方法是将甲苯衍生物、芴酮及其衍生物和一个当量的无机碱溶于有机溶剂后，在空气氛围中，蓝光照射下反应，制得所述9-苄基化芴醇衍生物，所述甲苯衍生物(i)、芴酮(或其衍生物)(ii)的分子结构式如下：
[0008][0009]
其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基。
[0010]
优选的，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷和二氯乙烷的任一种或几种。
[0011]
优选的，所述甲苯衍生物与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为5:1，所述无机碱与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为1:1。
[0012]
优选的，所述无机碱为：碳酸铯、氟化钾、氟化铯中的任一种或几种。
[0013]
优选的，所述蓝光照射为将反应混合液放置12 w蓝光反应器中。
[0014]
优选的，所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基或卤素。
[0015]
更优选的，所述烷基为甲基、乙基或异丙基，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基，所述卤基为氟、氯或溴。
[0016]
优选的，所述反应的温度为25℃，所述反应的压力为1个标准大气压。
[0017]
优选的，所述反应的时间为24小时。
[0018]
本专利申请实施例中的所述9-苄基化芴醇衍生物(iii)结构通式如下：
[0019][0020]
其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基；所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基、卤素，所述芳基和取代芳基中碳的个数大于等于6 且小于等于10。
[0021]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0022]
1、本专利申请是首次在蓝光照射下，甲苯衍生物与芴酮及其衍生物反应合成得到9-苄基化芴醇衍生物。
[0023]
2、本专利申请与现有方法相比，反应设备、操作简单。无对环境不友好的副产物产生，高转化率、易于工业化生产等诸多优点。
[0024]
3、本专利申请的方法不需要高温、贵金属的催化，在温和的反应条件下即可得应用前景广泛的9-苄基化芴醇衍生物。
附图说明
[0025]
图1实施例1制得的9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的核磁共振h谱图。
[0026]
图2实施例1制得的9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的核磁共振c谱图。
[0027]
图3实施例2制得的9-(萘-2-基甲基)-9h-芴-9-醇的核磁共振h谱图。
[0028]
图4实施例2制得的9-(萘-2-基甲基)-9h-芴-9-醇的核磁共振c谱图。
[0029]
图5实施例3制得的9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇的核磁共振h谱图。
[0030]
图6实施例3制得的9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇的核磁共振c谱图。
[0031]
图7实施例3制得的9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇的质谱图。
[0032]
图8实施例4制得的2,7-二溴-9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的核磁共振h 谱图。
[0033]
图9实施例4制得的2,7-二溴-9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的核磁共振c 谱图。
[0034]
图10实施例4制得的2,7-二溴-9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的质谱图。
具体实施方式
[0035]
下面将结合实施例对本专利申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利申请，而不应视为限制本专利申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0036]
需要说明的是：
[0037]
本专利申请中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方法可以相互组合形成新的技术方案。
[0038]
本专利申请中，如果没有特别的说明，百分数(％)或者份指的是相对于组合物的重量百分数或重量份。
[0039]
本专利申请中，如果没有特别的说明，所涉及的各组分或其优选组分可以相互组合形成新的技术方案。
[0040]
本专利申请中，除非有其他说明，数值范围“a～b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“12～24”表示本文中已经全部列出了“12～24”之间的全部实数，“12～24”只是这些数值组合的缩略表示。
[0041]
本专利申请所公开的“范围”以下限和上限的形式，可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。
[0042]
本专利申请中，除非另有说明，各个反应或操作步骤可以顺序进行，也可以按照顺序进行。优选地，本文中的反应方法是顺序进行的。
[0043]
除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法或材料也可应用于本专利申请中。
[0044]
本专利申请的发明人在研究中发现，现有技术中通常9-苄基化芴醇衍生物的合成方法之一是通过反应条件苛刻的grignard反应(grignard,v.compt.rend. 1900,130,1322.)，该反应方程式如下所示：
[0045][0046]
现有技术中另一种合成9-苄基化芴醇衍生物的常见方法是羧酸脱羧自由基偶联(org.biomol.chem.,2016,14,9645
–
9649.)合成得到9-苄基化芴醇衍生物，其反应方程式如下：
[0047]
虽然，最近有研究学者报道了通过醇与芴酮在电催化下脱水偶联来合成9-苄基化芴醇衍生物(ccs chem.,2022,4,1938
–
1948.)，但该方法收率一般，该反应方程式如下：
[0048][0049]
本专利申请的提供了一种9-苄基化芴醇衍生物的新的合成方法，该方法是将甲苯衍生物、芴酮及其衍生物和一个当量的无机碱溶于有机溶剂后，在空气氛围中，蓝光照射下反应，制得所述9-苄基化芴醇衍生物，所述甲苯衍生物(i)、芴酮及其衍生物(ii)的分子结构式如下：
[0050][0051]
其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基。
[0052]
本专利申请首次公开了在蓝光照射下，甲苯衍生物与芴酮及其衍生物反应合成得到9-苄基化芴醇衍生物。与现有方法相比，本专利申请9-苄基化芴醇衍生物合法方法中的反应设备、操作简单，无对环境不利的副产物产生，高转化率、易于工业化生产等诸多优点。另外，本专利申请的合成方法不需要高温、贵金属的催化，在温和的反应条件下即可得应用前景广泛的9-苄基化芴醇衍生物。
[0053]
在一些实施例中，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷和二氯乙烷中的任一种或几种。
[0054]
在一些更优选的实施例中，有机溶剂选用乙腈。
[0055]
在一些实施例中，所述甲苯衍生物与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为5:1，所述无机碱与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为1:1。
[0056]
在一些实施例中，所述无机碱为：碳酸铯、氟化钾、氟化铯中的任一种或几种。
[0057]
在一些更优选的实施例中，无机碱选用氟化铯。
[0058]
在一些实施例中，所述蓝光照射为将反应混合液放置12w蓝光反应器中。
[0059]
在一些实施例中，所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基或卤素。
[0060]
在一些实施例中，所述烷基为甲基、乙基或异丙基，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基，所述卤基为氟、氯或溴。
[0061]
在一些实施例中，所述反应的温度为25℃，所述反应的压力为1个标准大气压。
[0062]
在一些实施例中，所述反应的时间为24小时。
[0063]
本专利申请中的9-苄基化芴醇衍生物(iii)结构通式如下：
[0064][0065]
其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基；所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基、卤素，所述芳基和取代芳基中碳的个数大于等于6 且小于等于10。
[0066]
上述取代包括单取代和二取代。
[0067]
接下来，以具体实施例对本专利申请9-苄基化芴醇衍生物的合成方法进行详细说明。
[0068]
1、制备例
[0069]
实施例1 9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的合成和表征
[0070][0071]
取10ml玻璃瓶，加入4-甲氧基苯甲醚122.2mg(1.0mmol)，9-芴酮36.0 mg(0.2mmol),氟化铯30.0mg(0.2mmol),乙腈2ml,在12w蓝光照射下搅拌24 小时。反应结束后，经减压浓缩，柱层析分离得到9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇 纯品54.9mg,产率91％，为白固体。所得9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的分子 结构式如下所示：
[0072][0073]
实施例1制备的化合为的核磁共振h谱图、核磁共振c谱图如图1和图2 所示。从图1可看出1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.54(d,j＝7.4hz,2h),7.36
ꢀ–
7.21(m,6h),6.90(d,j＝8.7hz,2h),6.67(d,j＝8.7hz,2h),3.74(s,3h),3.23 (s,2h),2.16(br,1h)；分子氢谱波峰能与目标产物一一对应，数量合理。从图2 可看出：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ158.2,148.3,139.3,131.7,128.9,128.4, 127.5,124.2,119.9,112.9,82.3,55.1,44.9。分子碳谱波峰
能与目标产物一一对应，数量合理。结合以上核磁共振h谱图和核磁共振c谱图的结果可知，实施例1 制得的产物为9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇。
[0074]
该反应的反应机理如下：9-芴酮在蓝光照射下生成一个双自由基物种i，双自由基物种i与对甲氧基苯甲醚2之间发生氢原子转移，生成了苄基自由基物种 ii和芴醇α碳自由基物种iii，最后两个自由基物种之间进行自由基偶联得到了最终的目标产物3。该反应机理表示如下：
[0075][0076]
实施例2 9-(萘-2-基甲基)-9h-芴-9-醇的制备和表征
[0077][0078]
取10ml玻璃瓶，加入2-甲基萘142.1mg(1.0mmol)，9-芴酮36.0mg(0.2 mmol),氟化铯30.0mg(0.2mmol),乙腈2ml,在12w蓝光照射下搅拌24小时。 反应结束后，经减压浓缩，柱层析分离得到9-(萘-2-基甲基)-9h-芴-9-醇纯品50.2 mg,产率78％，为白固体。所得9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇的分子结 构式如下所示：
[0079][0080]
实施例2制备的化合物的核磁共振h谱图和核磁共振c谱图分别如图3和图4所示。从图3可看出:1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.78
–
7.72(m,1h),7.68
ꢀ–
7.63(m,1h),7.61(d,j＝8.4hz,1h),7.51(dd,j＝7.1,1.6hz,2h),7.45
–
7.42 (m,1h),7.42
–
7.36(m,2h),7.33
–
7.27
(m,4h),7.25
–
7.20(m,2h),7.16(dd,j＝ 8.4,1.8hz,1h),3.44(s,2h),2.23(br,1h)；分子氢谱波峰能与目标产物一一对应，数量合理。从图4可看出：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ148.2,139.3,134.0,133.0, 132.2,129.4,129.3,128.9,127.7,127.6,127.5,126.8,125.6,125.3,124.3,119.9, 82.4,45.9；分子碳谱波峰能与目标产物一一对应，数量合理。结合以上核磁氢谱、碳谱图的结果可知，实施例2所得物质为9-(萘-2-基甲基)-9h-芴-9-醇。
[0081]
实施例3 9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇的制备和表征
[0082][0083]
取10ml玻璃瓶，加入4-甲氧基苯甲醚122.2mg(1.0mmol)，2-甲基-9-芴 酮38.8mg(0.2mmol),氟化铯30mg(0.2mmol),乙腈2ml,在12w蓝光照射下搅 拌24小时。反应结束后，经减压浓缩，柱层析分离得到9-(4-甲氧基苄基)-2-甲 基-9h-芴-9-醇纯品36.0mg,产率57％，为白固体。所得9-(4-甲氧基苄基)-2-甲 基-9h-芴-9-醇的分子结构式如下所示：
[0084][0085]
实施例3制备的化合物的核磁共振h谱图和核磁共振c谱图分别如图5和图6所示。从图5可看出：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.50(d,j＝7.6hz,1h), 7.43(d,j＝8.4hz,1h),7.34
–
7.27(m,1h),7.23
–
7.17(m,2h),7.16
–
7.11(m, 2h),6.91(d,j＝8.8hz,2h),6.69(d,j＝8.9hz,2h),3.75(s,3h),3.25(d,j＝13.5 hz,1h),3.17(d,j＝13.5hz,1h),2.39(s,3h),2.19(br,1h)；分子氢谱波峰能与目标产物一一对应，数量合理。从图6可看出：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ 158.2,148.6,148.1,139.4,137.5,136.6,131.7,129.5,128.7,128.5,126.9,124.9, 124.2,119.6,119.5,112.9,82.2,55.1,44.9,21.6；分子碳谱波峰能与目标产物一一对应，数量合理。另外，针对该合成产物，也进行了质谱图测试，其测试结果如下：hrms(esi-orbitrap)m/z:[m-h2o+h]
+
calcd for c
22h19
o 299.1430,found 299.1433.结合以上核磁氢谱、碳谱图的结果可知，实施例3所得物质为9-(4-甲氧基苄基)-2-甲基-9h-芴-9-醇。
[0086]
实施例4 2,7-二溴-9-(4-甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的制备和表征
[0087][0088]
取10ml玻璃瓶，加入4-甲氧基苯甲醚122.2mg(1.0mmol)，2,7-二溴-9
‑ꢀ
芴酮67.5mg(0.2mmol),氟化铯30mg(0.2mmol),乙腈2ml,在12w蓝光照射下 搅拌24小时。反应结束后，经减压浓缩，柱层析分离得到2,7-二溴-9-(4-甲氧 基苄基)-9h-芴-9-醇纯品81.9mg，产率89％，为白固体。所得2,7-二溴-9-(4
‑ꢀ
甲氧基苄基)-9h-芴-9-醇的分子结构式如下所示：
[0089][0090]
实施例4制备的化合物的核磁共振h谱图和核磁共振c谱图分别如图8和图9所示。从图7可看出：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ7.45(dd,j＝8.0,1.8hz, 2h),7.42
–
7.33(m,4h),6.86(d,j＝8.8hz,2h),6.71(d,j＝8.6hz,2h),3.76(s, 3h),3.17(s,2h),2.20(br,1h)；从图8可看出：
13
c nmr(101mhz,cdcl3)δ 158.6,150.0,137.2,132.1,131.6,127.8,127.3,121.7,121.3,113.2,82.2,55.2,45.0；从图9可看出：hrms(esi-orbitrap)m/z:式(d)9-苄基化芴醇衍生物化合物的理论值是[m-h2o+h]
+
calcd for c
21h1579
br2o 440.9484,而经过质谱测试实际所得值为440.9490.。结合以上核磁共振h谱图、核磁共振c谱和高分辨质谱的结果可知，实施例4制得的产物为式(d)所示的2,7-二溴-9-(4-甲氧基苄基)-9h
‑ꢀ
芴-9-醇，该化合物结构单一，纯度高。
[0091]
综上所述，本专利申请首次公开了在蓝光照射下，甲苯衍生物与芴酮及其衍生物反应合成得到9-苄基化芴醇衍生物。与现有方法相比，本专利申请9-苄基化芴醇衍生物合法方法中的反应设备(玻璃瓶)、操作简单(只需要12w蓝光照射搅拌)，无对环境不利的副产物产生，高转化率、易于工业化生产等诸多优点。
[0092]
另外，本专利申请的合成方法不需要高温、贵金属的催化，在温和的反应条件(即只需要12w蓝光照射下，搅拌即可反应，而12w的蓝光照射可以经商业购买的12w蓝光反应器获得)下即可得应用前景广泛的9-苄基化芴醇衍生物。也即选用容易获得的甲苯衍生物作为苄基源，可再生的蓝光促进反应的进行，不需要贵金属催化剂、无对环境不利的副产物产生，反应设备、操作简单、原料易得，易于工业化生产。
[0093]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施
方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0094]
尽管已经示出和描述了若干个本专利申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本专利申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本专利申请的范围由权利要求及其等同物限定。
技术特征：
1.一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，该方法是将甲苯衍生物、芴酮及其衍生物和一个当量的无机碱溶于有机溶剂后，在空气氛围中，蓝光照射下反应，制得所述9-苄基化芴醇衍生物，所述甲苯衍生物(i)、芴酮(或其衍生物)(ii)的分子结构式如下：其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基。2.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷和二氯乙烷中的任一种或几种。3.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述甲苯衍生物与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为5:1，所述无机碱与芴酮(或其衍生物)的摩尔比为1:1。4.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述无机碱为：碳酸铯、氟化钾、氟化铯中的任一种或几种。5.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述蓝光照射为将反应混合液放置12w蓝光反应器中。6.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基或卤素。7.根据如权利要求6所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述烷基为甲基、乙基或异丙基，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基，所述卤基为氟、氯或溴。8.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为25℃，所述反应的压力为1个标准大气压。9.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述反应的时间为24小时。10.根据权利要求1所述的9-苄基化芴醇衍生物的合成方法，其特征在于，所述9-苄基化芴醇衍生物(iii)结构通式如下：其中，r1和r2选自氢、烷基、芳基、取代芳基；r3和r4选自氢、烷基、卤素、三氟甲基；所述烷基中碳的个数大于等于1且小于等于10，所述取代芳基的取代基为烷基、烷氧基、卤素，所述芳基和取代芳基中碳的个数大于等于6且小于等于10。
技术总结
本专利申请开了一种9-苄基化芴醇衍生物的合成方法。合成方法概述如下：将甲苯衍生物、芴酮及其衍生物和一个当量的无机碱溶于有机溶剂中，在空气氛围中，在12W蓝光照射下反应24小时，最后经后处理分离纯化得到9-苄基化芴醇衍生物。本专利申请的合成方法具有操作简便、收率高、反应经济性高、对环境友好等显著优点。对环境友好等显著优点。对环境友好等显著优点。
