Lewis碱协助的Lewis酸催化醇脱水合成烯烃及二氢吡喃开环合成2-肉桂基取代1,3-二羰基化合物

刘昌会 潘彬 顾彦龙

引用本文: 刘昌会,  潘彬,  顾彦龙. Lewis碱协助的Lewis酸催化醇脱水合成烯烃及二氢吡喃开环合成2-肉桂基取代1,3-二羰基化合物[J]. 催化学报, 2016, 37(6): 979-986. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61084-1 shu
Citation:  Changhui Liu,  Bin Pan,  Yanlong Gu. Lewis base-assisted Lewis acid-catalyzed selective alkene formation via alcohol dehydration and synthesis of 2-cinnamyl-1,3-dicarbonyl compounds from 2-aryl-3,4-dihydropyrans[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 979-986. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61084-1 shu

Lewis碱协助的Lewis酸催化醇脱水合成烯烃及二氢吡喃开环合成2-肉桂基取代1,3-二羰基化合物

  • 基金项目:

    中央高校基本科研业务费专项资金(2014ZZGH019)

    国家自然科学基金(21173089, 21373093)

    湖北省催化化学协同创新中心.

摘要: 醇脱水是合成烯烃的重要方法之一. 全球每年约有15%的苯乙烯是通过1-苯乙醇在酸性条件下脱水反应生产. 虽然人们对该反应进行了较为深入的研究, 但是当使用活性较高的1-苯乙醇衍生物为底物时, 由于得到的取代苯乙烯产物具有较高的反应性, 在脱水过程中会发生聚合而导致反应选择性降低, 因此有必要探索适宜在高活性1-苯基乙醇脱水反应中应用的催化剂体系.
本文借助酸碱协同催化方法考察了1-(4-甲氧基苯基)乙醇制备 4-甲氧基苯乙烯的反应. 发现三苯基磷与 AlCl3 构建的 Lewis 碱/Lewis 酸协同催化体系在硝基甲烷中可以接近定量的收率得到 4-甲氧基苯乙烯. Lewis碱/Lewis酸协同催化体系有效避免了4-甲氧基苯乙烯的二聚现象. 底物拓展研究显示该方法具有很好的底物普适性, 对多种取代苯乙烯的收率均超过 80%. 机理研究表明, 1-(4-甲氧基苯基)乙醇在酸作用下先生成碳正离子, 三苯基磷作为偶极性的电子给体不但能在一定程度上稳定该苄基碳正离子, 而且抑制了其与4-甲氧基苯乙烯之间的亲电反应, 进而最大化了脱质子生成4-甲氧基苯乙烯的选择性.
将Lewis 碱协助的 Lewis 酸催化提高反应选择性策略用于2-苯基-3,4-二氢吡喃衍生物合成2-肉桂基-1,3-二羰基化合物的开环反应. 该类取代二氢吡喃在酸催化剂作用下也可生成苄基碳正离子, 但是该中间体易受分子间和分子内亲电反应影响, 反应选择性不高. 而当使用单质碘/三苯基磷协同催化体系时, 2-苯基-3,4-二氢吡喃衍生物能高选择性地实现开环反应, 得到反式 2-肉桂基-1,3-二羰基化合物. 该类1,3-二羰基化合物具有丰富的反应性, 是一类重要的合成子.

English

    1. [1] A. Molnar, M. Bartok, in: R. A. Sheldon, H. Van Bekkum eds, Fine Chemicals through Heterogeneous Catalysis, Wiley-VCH, Weinheim, 2001, 295.

    2. [2] J. K. F. Buijink, J. P. Lange, A. N. R. Bos, A. D. Horton, F. G. M. Niele, in: S. T. Oyama ed, Mechanisms in Homogeneous and Heterogeneous Epoxidation Catalysis, Elsevier B. V., Amsterdam, 2008, 355.

    3. [3] J. P. Lange, V. Otten, Ind. Eng. Chem. Res., 2007, 46, 6899-6903.

    4. [4] J. P. Perez Valencia, E. San Nicolas Sayans, Ind. Eng. Chem. Res., 2011, 50, 5485-5489.

    5. [5] N. M. Bertero, A. F. Trasarti, C. R. Apesteguia, A. J. Marchi, Appl. Catal. A, 2013, 458, 28-38.

    6. [6] Z. Hasan, J. S. Hwang, S. H. Jhung, Catal. Commun., 2012, 26, 30-33.

    7. [7] N. M. Bertero, C. R. Apesteguia, A. J. Marchi, Catal. Commun., 2008, 10, 261-265.

    8. [8] T. J. Korstanje, J. T. B. H. Jastrzebski, R. J. M. Klein Gebbink, ChemSusChem, 2010, 3, 695-697.

    9. [9] M. L. Kantam, P. L. Santhi, M. F. Siddiqui, Tetrahedron Lett., 1993, 34, 1185-1186.

    10. [10] T. Nishiguchi, N. Machida, E. Yamamoto, Tetrahedron Lett., 1987, 28, 4565-4568.

    11. [11] H. A. Kalviri, F. M. Kerton, Adv. Synth. Catal., 2011, 353, 3178-3186.

    12. [12] Z. Zhu, J. H. Espenson, J. Org. Chem., 1996, 61, 324-328.

    13. [13] C. H. Liu, M. Shen, B. B. Lai, A. Taheri, Y. L. Gu, ACS Comb. Sci., 2014, 16, 652-660.

    14. [14] M. M. Heravi, T. Ahmadi, A. Fazeli, N. M. Kalkhorani, Curr. Org. Synth., 2015, 12, 328-357.

    15. [15] A. Tarlani, A. Riahi, M. Abedini, M. M. Amini, J. Muzart, J. Mol. Catal. A, 2006, 260, 187-189.

    16. [16] A. A. H. F. Lafi, S. K. Matam, H. A. Hodali, Ind. Eng. Chem. Res., 2015, 54, 3754-3760.

    17. [17] D. Mochizuki, R. Sasaki, M. M. Maitani, M. Okamoto, E. Suzuki, Y. Wada, J. Catal., 2015, 323, 1-9.

    18. [18] P. Vazquez, L. Pizzio, C. Caceres, M. Blanco, H. Thomas, E. Alesso, L. Finkielsztein, B. Lantãno, G. Moltrasio, J. Aguirre, J. Mol. Catal. A, 2000, 161, 223-232.

    19. [19] E. C. Wijnbelt, E. H. Hekelaar, US Patent, 20100240939 A1, 2010.

    20. [20] N. M. Bertero, A. F. Trasarti, C. R. Apesteguia, A. J. Marchi, Appl. Catal. A, 2013, 458, 28-38.

    21. [21] Y. M. Wang, V. Ulrich, G. F. Donnelly, F. Lorenzini, A. C. Marr, P. C. Marr, ACS Sustain. Chem. Eng., 2015, 3, 792-796.

    22. [22] J. A. Ma, D. Cahard, Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 4566-4583.

    23. [23] A. G. Doyle, E. N. Jacobsen, Chem. Rev., 2007, 107, 5713-5743.

    24. [24] S. Mukherjee, J. W. Yang, S. Hoffmann, B. List, Chem. Rev., 2007, 107, 5471-5569.

    25. [25] M. Shibasaki, N. Yoshikawa, Chem. Rev., 2002, 102, 2187-2209.

    26. [26] D. H. Paull, C. J. Abraham, M. T. Scerba, E. Alden-Danforth, T. Lectka, Acc. Chem. Res., 2008, 41, 655-663.

    27. [27] M. Kanai, N. Kato, E. Ichikawa, M. Shibasaki, Synlett, 2005, 1491-1508.

    28. [28] S. E. Denmark, G. L. Beutner, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 1560-1638.

    29. [29] H. Yamamoto, K. Futatsugi, Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 1924-1942.

    30. [30] H. Yamamoto, K. Futatsugi, in: H. Yamamoto, K. Ishihara eds, Acid Catalysis in Modern Organic Synthesis, Wiley-VCH, Weinheim, 2008, 1.

    31. [31] L. J. Min, B. Pan, Y. L. Gu, Org. Lett., 2016, 18, 364-367.

    32. [32] C. H. Liu, L. Zhou, W. B. Huang, M. Wang, Y. L. Gu, Adv. Synth. Catal., 2016, 358, 900-918.

    33. [33] S. Kamijo, Y. Yamamoto, in: M. Shibasaki, Y. Yamamoto eds, Multimetallic Catalysts in Organic Synthesis, Wiley-VCH, Weinheim, 2004, 1.

    34. [34] H. Li, H. G. Wu, Q. Y. Zhang, J. Liu, X. F. Liu, Y. C. Liu, S. Yang, Curr. Catal., 2013, 2, 173-212.

    35. [35] C. H. Liu, L. Zhou, D. Jiang, Y. L. Gu, Asian J. Org. Chem., 2016, 5, 367-372.

    36. [36] H. Morimoto, T. Yoshino, T. Yukawa, G. Lu, S. Matsunaga, M. Shibasaki, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 9125-9129.

    37. [37] S. E. Denmark, Y. Ueki, Organometallics, 2013, 32, 6631-6634.

    38. [38] R. Yazaki, N. Kumagai, M. Shibasaki, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 5522-5531.

    39. [39] D. Uraguchi, N. Kinoshita, D. Nakashima, T. Ooi, Chem. Sci., 2012, 3, 3161-3164.

    40. [40] C. H. Liu, A. Taheri, B. B. Lai, Y. L. Gu, Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 234-245.

    41. [41] M. H. Li, Y. L. Gu, Adv. Synth. Catal., 2012, 354, 2484-2494.

    42. [42] Z. Q. Liu, Y. X. Zhang, L. X. Zhao, Z. J. Li, J. T. Wang, H. J. Li, L. M. Wu, Org. Lett., 2011, 13, 2208-2211.

    43. [43] A. Taheri, C. H. Liu, B. B. Lai, C. Cheng, X. J. Pan, Y. L. Gu, Green Chem., 2014, 16, 3715-3719.

    44. [44] K. X. Zeng, Z. P. Huang, J. Yang, Y. L. Gu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1606-1613.

    45. [45] A. Taheri, B. B. Lai, C. Cheng, Y. L. Gu, Green Chem., 2015, 17, 812-816.

    46. [46] J. R. Cabrero-Antonino, A. Leyva-Perez, A. Corma, Chem. Eur. J., 2013, 19, 8627-8633.

    47. [47] N. G .Grigor'eva, S. V. Bubennov, L. M. Khalilov, B. I. Kutepov, Appl. Catal. A, 2011, 407, 85-90.

    48. [48] T. J. Korstanje, J. T. B. H. Jastrzebski, R. J. M. Klein Gebbink, Chem. Eur. J., 2013, 19, 13224-13234.

    49. [49] T. Aoyama, S. Koda, Y. Takeyoshi, T. Ito, T. Takido, M. Kodomari, Chem. Commun., 2013, 49, 6605-6607.

    50. [50] F. Han, L. Yang, Z. Li, Y. W. Zhao, C. G. Xia, Adv. Synth. Catal., 2014, 356, 2506-2516.

    51. [51] A. Taheri, X. J. Pan, C. H. Liu, Y. L. Gu, ChemSusChem, 2014, 7, 2094-2098.

    52. [52] W. Yang, L. L. Huang, H. Liu, W. Wang, H. Li, Chem. Commun., 2013, 49, 4667-4669.

    53. [53] R. Nallagonda, R. R. Reddy, P. Ghorai, Chem. Eur. J., 2015, 21, 14732-14736.

    54. [54] C. P. Wang, F. Ye, C. G. Wu, Y. Zhang, J. B. Wang, J. Org. Chem., 2015, 80, 8748-8757.

    55. [55] R. Panish, S. R. Chintala, D. T. Boruta, Y. Z. Fang, M. T. Taylor, J. M. Fox, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 9283-9286.

    56. [56] T. Cuvigny, M. Julia, J. Organometal. Chem., 1987, 331, 121-137.

    57. [57] C. M. Qin, H. M. L. Davies, Org. Lett., 2013, 15, 310-313.

    58. [58] M. Yasuda, T. Somyo, A. Baba, Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 793-796.

    59. [59] M. Rueping, B. J. Nachtsheim, A. Kuenkel, Org. Lett., 2007, 9, 825-828.

    60. [60] J. Tsuji, I. Shimizu, I. Minami, Y. Ohashi, T. Sugiura, K. Takahashi, J. Org. Chem., 1985, 50, 1523-1529.

    61. [61] G. Giambastiani, G. Poli, J. Org. Chem., 1998, 63, 9608-9609.

    62. [62] T. Mitsudome, K. Nose, K. Mori, T. Mizugaki, K. Ebitani, K. Kitsukawa, K. Kaneda, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 3288-3290.

    63. [63] R. Shibuya, L. Lin, Y. Nakahara, K. Mashima, T. Ohshima, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 4377-4381.

    64. [64] S. Lin, C. X. Song, G. X. Cai, W. H. Wang, Z. J. Shi, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 12901-12903.

    65. [65] Y. L. Gu, J. Barrault, F. Jerome, Adv. Synth. Catal., 2009, 351, 3269-3278.

    66. [66] Y. L. Gu, R. De Sousa, G. Frapper, C. Bachmann, J. Barrault, F. Jerome, Green Chem., 2009, 11, 1968-1972.

    67. [67] M. H. Li, A. Taheri, M. Liu, S. H. Sun, Y. L. Gu, Adv. Synth. Catal., 2014, 356, 537-556.

    68. [68] M. H. Li, C. H. Tang, J. Yang, Y. L. Gu, Chem. Commun., 2011, 47, 4529-4531.

    69. [69] M. H. Li, Y. L. Gu, Tetrahedron, 2011, 67, 8314-8320.

    70. [70] Y. J. Ren, M. H. Li, J. Yang, J. J. Peng, Y. L. Gu, Adv. Synth. Catal., 2011, 353, 3473-3484.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  660
  • HTML全文浏览量:  122
文章相关
  • 收稿日期:  2016-02-05
  • 修回日期:  2016-03-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章