一种电化学合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物的方法

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种电化学合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物的方法。

背景技术

苯并呋喃分子片段常见于天然产物及药物分子中(见图1)，是受合成化学高度关注的杂环骨架。特别是本发明专利中涉及到的3-苯并呋喃甲醇(CAS号：4687-23-4)，它本身的市场价格就很高(以安耐吉化学公司为例，1645元/克)。文献中最常用的制备3-苯并呋喃甲醇的方法是利用硼氢化钠还原苯并呋喃-3-甲醛(CAS号：4687-25-6)(参考文献：Journalof Heterocyclic Chemistry,1978,15(3),481-483.)。但是其他取代特征的苯并呋喃-3-甲醛类化合物价格仍是昂贵的。

显然，从价格低廉的原料出发，设计反应合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物，是一项十分有价值和市场前景的研究工作，毕竟产品附加值是极高的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电化学合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物的方法，该制备方法在无需催化剂的条件下，使用容易获得的邻烯丙氧基芳基重氮盐为反应前体，在反应中构建起苯并呋喃分子骨架。

本发明通过以下方案实现技术目的：一种电化学合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物的方法，包括以下步骤：邻烯丙氧基苯基重氮盐在电解质和溶剂中通电流条件下反应，得到3-苯并呋喃甲醇及其类似物。

进一步地，所述邻烯丙氧基苯基重氮盐的结构式如下所示：

其中，R为氢原子、吸电子基团或供电子基团；

进一步地，所述吸电子基团为硝基、卤素原子、氰基和酰基中的一种；所述供电子基团为苯基、胺基、烷基和烷氧基中的一种。

本发明中的邻烯丙氧基苯基重氮盐为取代的邻烯丙氧基芳基重氮盐，在恒定电流和电解质存在的条件下，取代的邻烯丙氧基芳基重氮盐在溶剂中发生转化，在反应过程中，苯基重氮在阴极处得到一个电子，生成苯基自由基A；该自由基A进一步发生分子内的5-exo-trig环化，生成热力学更加稳定的烷基自由基B，接着自由基B在阳极处形成碳正离子中间体C，C与水分子作用得到3-苯并呋喃甲醇(具体反应机理见图2)。

进一步地，R的取代位置为苯环的2、3、4、5和6号位任意一个或多个。

进一步地，所述电解质为四丁基四氟硼酸铵(n-Bu

所述溶剂为水(H

邻烯丙氧基苯基重氮盐在溶剂中的浓度为0.02～0.5mol/L。

进一步地，所述电解质为四丁基碘化铵，在溶剂中的浓度为0.1mol/L；

所述溶剂为体积比为3:1的二甲基亚砜和水的混合液。这样的混合体系在溶解度和导电性方面更加适于反应的发生。

进一步地，所述通电流条件下反应的条件具体为：以石墨毡(GF)或者铂片(Pt)为阳极材料，以铂片为阴极材料，恒定电流为3～10mA，反应温度为25～70℃，反应时间为7～15h。

反应温度过高、电流过大或电流过低，都会降低反应物的转化率，反应温度太高会发生不希望的自由基自偶合反应等副反应，使产物收率下降。

进一步地，所述通电流条件下反应的条件具体为：以铂片为阳极材料，以铂片为阴极材料，恒定电流为5mA，反应温度为30℃，反应时间为9h，反应液中反应物(邻烯丙氧基苯基重氮盐)的浓度为0.1mol/L。此时产物收率最高。

进一步地，反应不加催化剂，在氮气氛围下进行，也可以在敞开体系下进行。用氮气等惰性气体保护反应环境会在一定程度上更有利于产品的转化。

作为示例，当所述邻烯丙氧基苯基重氮盐的结构式如(1)所示时，本发明利用邻烯丙氧基苯基重氮盐在电解质中与溶剂中的水分子或醇分子作用，在电的促进下生成3-苯并呋喃甲醇或者3-烷氧基取代的苯并呋喃，反应路线如下：

本发明具有以下有益效果：

本发明的反应无需过渡金属催化剂、氧化剂以及还原剂的加入，仅在电流作用下就可以发生(电极处的电子得失充当还原剂以及氧化剂)，节能经济；反应中所用到的反应物便于制备，成本低；反应装置简单，操作方便，反应收率高达85％。该方法制备的3-取代的苯并呋喃类化合物，是重要的有机化工中间体，并具有极高的产品附加值，因此该发明具有很好的工业转化价值。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为常见苯并呋喃分子片段；

图2为本发明实施例1的反应机理图；

图3为实施例1制得的产物的

图4为实施例1制得的产物的

图5为实施例2制得的产物的

图6为实施例2制得的产物的

图7为实施例3制得的产物的

图8为实施例3制得的产物的

图9为实施例4制得的产物的

图10为实施例4制得的产物的

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明的原料均通过购买得到。

本发明实施例中硅胶柱柱层析法进行纯化处理为本领域的常规技术手段，且并非本发明重点，在此不做赘述。

本发明实施例中所有的实验操作未详细论述之处均为本领域的常规操作方法。

在本发明实施例中，英文缩写表示的含义如下：

Bu

DMSO为二甲基亚砜；

CCE为电流；

PE为石油醚；

EA为丙烯酸乙酯。

实施例1

在反应管中，准确加入邻烯丙氧基苯基重氮盐1a(75mg,0.3mmol,1.0equiv.)、Bu

产物的

实施例2

在反应管中，准确加入邻烯丙氧基苯基重氮盐1b(78mg,0.3mmol,1.0equiv.)、Bu

产物的

实施例3

在反应管中，准确加入邻烯丙氧基苯基重氮盐1a(75mg,0.3mmol,1.0equiv.)、Bu

产物的

实施例4

在反应管中，准确加入邻烯丙氧基苯基重氮盐1c(98.1mg,0.3mmol,1.0equiv.)、Bu

产物的

电化学合成3-苯并呋喃甲醇及其类似物的参数优化过程及收率见表1。

表1

注：表1中[a]表示Undivided cell，铂阳极，铂阴极，恒定电流＝5.0mA,1(0.30mmol)，产物3(1.5mmol,5.0equiv),溶剂(4.0mL),在空气中,9h.产物的收率.[b]CCE＝4mA.[c]CCE＝6mA.[d]N

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。