Meyer-Schuster重排的新催化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在镧系金属催化剂的作用下，炔醇重排生成α，β-不饱和羰基 化合物的方法。
【背景技术】
[0002] α，β -不饱和羰基化合物是一类非常重要的结构，在有机合成中起着十分重要的 作用，Meyer-Schuster重排可以以酮为底物合成α, β-不饱和羰基化合物，因此有着重要 的应用价值。目前已知的催化Meyer-Schuster重排的方法分为质子酸催化和金属催化剂 催化：由于质子酸催化需要剧烈的反应条件，高温和强酸环境，所以应用不是很广泛；金属 催化具有反应比较温和，不需要酸性条件，收率高等特点，近些年得到广泛的关注。目前已 报道的金属催化剂主要分为以下几种：
[0003] (1)金属-氧复合物催化剂。这是最先报道的一类金属催化剂，这类催化 剂可以较好的催化Meyer-Schuster重排。例如：使用cis-[MoO 2 (acac)2] (acac = acetyl-acetonate)催化该重排反应，(C. Y. Lorber and J. A. Osborn, Tetrahedron Lett.，1996, 37, 853)，由于仍然需要较高的反应温度（>100°C )和酸性的条件，导致收率不 是很高，立体选择性也不好，应用也受到限制。
[0004]
[0005] (2)钌催化剂。钌可以活化末端三键的特性使其催化Meyer-Schuster重排成为可 能（M. Picquet and P. H. Dixneuf, Eur. J. Org. Chem.，2000, 2361)。虽然这类催化剂可以使 重排反应达到很高的收率，但是缺点是只能催化末端三键，也不能控制形成的碳碳双键的 立体构型，会得到E型和Z型的混合物。
[0006]
[0007] (3)金催化剂。金作为催化剂可以活化π电子体，同时又有Lewis酸的作用， 因此也可以催化 Meyer-Schuster 重排。三价的 AuCl3 (D. A. Engel and G.B. Dudley, Org. Lett. , 2006, 8, 4027)和一价的 PPh3AuNTf2 (Μ· N. Pennell and P. G. Turner, Chem. Eur. J.，2012, 18, 4748)均可催化重排。但是也有不足之处，AuCl^f化反应时间长，催化剂载量 高（20mol% )，而且催化剂本身容易吸水。催化剂PPh3AuNTf2价格相对较高，大量使用成本 太尚。
[0008]
[0009] (4)其他催化剂。包括 Hg (OAc)2, Pd (OAc)2, Cu (OTf)2, Sc (OTf)3，也有报道。相对 于Hg(OAc)2高催化剂载量（6equiv)和很长的反应时间（24h)，Cu(OTf) JPSc(OTf) 3这两 种催化剂具有反应较快，条件温和，催化剂载量少，收率高等优点。（D.A. Engel and G.B. Du dley，Tetrahedron, 2008, 64, 6988)〇
[0010]
[0011] 综上所述，已知的催化Meyer-Schuster重排的方法，或反应条件需要用到强酸条 件，或反应所需要的温度较高，或反应所需的时间太长，或催化剂昂贵，载量较高。因此，有 必要发展一种新型催化剂，温和，快速，高效的催化Meyer-Schuster重排反应。本发明则是 基于这种思想，利用镧系金属廉价易得，相对稳定，催化活性高的特点，发展一种新型的催 化Meyer-Schuster重排反应的方法。使用镧系金属催化Meyer-Schuster重排反应，是一 种绿色、高效、廉价、未见文献报道的全新的方法，具有很好的应用前景。
【发明内容】
[0012] 本发明涉及一种Meyer-Schuster重排的新的催化方法，即以镧系金属作为催化 剂，在微波介导下，炔醇重排生成α，β-不饱和羰基化合物，反应通式为：
[0013]
[0014] 其中R1, R2基团为脂肪族取代基或者芳香族取代基，所述的脂肪族取代基为： Cl-ClO烷基或者C3-C8环烷基；所述的芳香族取代基为：C6-C10芳香基或C1-C4烷基、卤 素、C1-C4烷氧基、硝基、氰基取代的C6-C10芳香基，所述的芳香族取代基可以为苯基，噻吩 基，呋喃基，吡啶等芳香化合物。R 3可以是氢，Cl-ClO烷基，C3-C8环烷基，Cl-ClO烷氧基， 或者C5-C10芳香基或C1-C4烷基、卤素、C1-C4烷氧基、硝基、氰基取代的C5-C10芳香基， 优选为氢、C1-C4烷基、C3-C8环烷基，C1-C4烷氧基或C5-C10芳香基或卤素取代的C5-C10 芳香基。
[0015] 进一步地，R1, R2分别独立地为苯基、环己烧、卤素或甲氧基取代的苯基。R3为氢、 苯基、环丙基、叔丁基、乙氧基、呋喃基、卤代苯。 R2
[0016] R1-j-=-％优选为如下结构:
、 〇
[0018] 所使用的催化剂为镧系金属催化剂，包括La(OTf)3, Nd(OTf)3, Sm(OTf)3, Er(OTf)3, Yb(OTf)3。所述的催化剂的用量为反应物的物质的量的1% -5%。
[0019] 所选用的溶剂较优的是四氢呋喃，但不限于：1，2-二氯乙烷，甲苯，甲醇，乙腈， N，N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜。制备过程为：
[0020] (一）加料 R2
[0021] 将炔醇Ri-1I-=.......R3加入到反应微波管中，加入用量为反应物1-lOml/mmol的溶剂 OH 作为反应介质。反应介质为四氢呋喃，但不限于：1，2-二氯乙烷，甲苯，甲醇，乙腈，N，N-二 甲基甲酰胺，二甲基亚砜。然后加入用量为反应物的物质的量的0.5% -1 %的镧系金属催 化剂。所使用的催化剂，其中较优的是Sm(OTf)3，但不限于：La(OTf)3, Nd(OTf)3, Sm(OTf)3, Er(OTf)3, Yb (OTf) 3。
[0022] (二）反应
[0023] 在微波反应器中使反应物温度在60°C -120°C下，搅拌反应10分钟-120分钟， 以薄层色谱检测反应过程。薄层色谱的展开剂为石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、氯仿、 二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。优选：石油醚/乙酸乙酯 (v: 100/1~5/1)或正己烧/乙酸乙醋（v: 100/1~5/1)体系。
[0024] (三）反应液后处理
[0025] 将冷却后的反应液用旋转蒸发仪蒸出反应介质，用硅胶或氧化铝对反应混合物直 接进行柱层析分离提纯得到目标产物，展开剂的体系为：石油醚、乙酸乙酯、正己烷、甲醇、 氯仿、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、水或者其中的两者或三者的混合液。优选：石油醚/乙酸 乙醋（v: 100/1~5/1)或正己烧/乙酸乙醋（v: 100/1~5/1)体系。
[0026] 本发明优点在于，从化学的角度来看，反应条件温和，反应时间短，操作简单，收率 较高。从工业和环境的角度来看，催化剂廉价易得，相对稳定，催化剂载量相对较低，环保绿 色，更适用于工业生产。
【具体实施方式】
[0027] 联系如下实施例，将更好地理解本发明的优点和制备过程，这些实施例旨在阐述 而不是限制本发明的范围。
[0028] 实施例1 :
[0029] 于IOmL的微波管中加入1，1-二苯基-2-丙炔-1-醇（0· Immol，20. 8mg)， Sm(0Tf)3(0. 001mmol，0. 6mg)，四氢呋喃0. 2mL。将反应混合物用微波反应器加热到80°C， 搅拌反应30分钟，反应完成后，用快速柱层析的方法分离得到目标产物I，收率74 %。
[0030] 反应式为：
[0031]
[0032] 产物 I 的波谱数据为：ESI-MS(m/z) : 209 [M+H] VH NMR (600MHz, CDCl3) δ 9. 54 (d, J = 8. 0Hz, I Η) , 7. 43 - 7. 5 I (m, 4H) , 7. 36 - 7. 40 (m, 4H) , 7. 3 I -7. 34 (m, 2Η), 6. 61 (d, J = 8. 0Hz, 1Η).
[0033] 实施例2 :
[0034] 于IOmL的微波管中加入I, 1-二苯基-2-丙炔-1-醇（0· Immol，20. 8mg)， Sm(0Tf)3(0.005mmol，3.0mg)，四氢呋喃2.0mL。其他同实施例1，得目标化合物I，，收率 76%〇
[0035] 反应式为：
[0036]
[0037] 实施例3 :
[0038] 用 La (OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)代替 Sm(OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)，其他同实施例 1，得目标化合物I，收率53%。反应式为：
[0039]
[0040] 实施例4 :
[0041] 用 Nd (OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)代替 Sm(OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)，其他同实施例 1，得目标化合物I，收率50%。反应式为：
[0042]
[0043] 实施例5 :
[0044] 用 Yb (OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)代替 Sm(OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)，其他同实施例 1，得目标化合物I，收率43%。反应式为：
[0045]
[0046] 实施例6 :
[0047] 用 Er (OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)代替 Sm(OTf) 3(0· OOlmmol，0· 6mg)，其他同实施例 1，得目标化合物I，收率62%。反应式为：
[0048]
[0049] 实施例7 :
[0050] 用1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇代替1，1-二苯基-2-丙炔-1-醇，将反应混合 物用微波反应器加热到80°C，搅拌反应30分钟，其他同实施例1，得目标化合物II，收率 86%。反应式为：
[0051]
[0052] 产物 II 的波谱数据为：ESI-MS(m/z) :285[M+H] VH NMR(600MHz, CDCl3) δ 7. 90 - 7. 91 (m, 2H), 7. 47 - 7. 49 (t, 1H), 7. 35 - 7. 40 (m, 7H), 7. 26 - 7. 29 (m, 3H), 7. 17 - 7. 19 (m, 2H), 7. 11 (s, 1H).
[0053] 实施例8 :
[0054] 用3-乙氧基-1，1-二苯基-2-丙炔-1-醇代替1，1-二苯基-2-丙炔-1-醇，将反 应混合物用微波反应器加热到80°C，搅拌反应30分钟，其他同实施例1，得目标化合物III， 收率93%。反