劉益林

（懷化學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，湖南懷化418008）

鈀催化苯并萘并呋喃類(lèi)化合物的合成

劉益林

（懷化學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，湖南懷化418008）

以三苯基膦氯化鈀為催化劑，以2－（2－乙炔基苯基）苯并呋喃為原料，發(fā)展了一步合成苯并萘并呋喃類(lèi)化合物的方法.通過(guò)模型反應(yīng)考察了催化劑、溶劑等對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響，確定了反應(yīng)的最優(yōu)條件；在最優(yōu)條件下，拓展了反應(yīng)的底物范圍，目標(biāo)物收率為43%～85%.該方法反應(yīng)條件溫和，操作簡(jiǎn)單，為苯并萘并呋喃衍生物的合成提供了一種新的途徑.

鈀；苯并萘并呋喃；環(huán)化反應(yīng)

二苯并呋喃是一類(lèi)重要的含氧雜環(huán)化合物，具有廣泛的生物活性［1］，在醫(yī)藥化工等方面有廣泛的應(yīng)用［2］.因此，相關(guān)二苯并呋喃類(lèi)衍生物的合成長(zhǎng)期以來(lái)一直被人們關(guān)注，從最初的光解熱解到后來(lái)的催化反應(yīng)［3］，從最初的路易斯酸［4］催化到后來(lái)的過(guò)渡金屬催化［5］，大量的反應(yīng)研究雖然在反應(yīng)條件的改進(jìn)、反應(yīng)產(chǎn)率的提高等方面有良好效果；但是這些方法底物范圍窄，不能合成特定官能團(tuán)化的苯并萘并呋喃衍生物.本文以2－（2－炔基苯基）苯并呋喃為原料，以氯化銅為鹵源，在三苯基膦氯化鈀的催化下，合成官能團(tuán)化的苯并萘并呋喃化合物.該催化體系高效、反應(yīng)條件較溫和，化學(xué)選擇性好.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

儀器：DF－101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鞏凡市予華儀器有限責(zé)任公司）、電子天平、日本島津GC－MSQP－2010聯(lián)用儀、Varian－500型核磁儀及常用玻璃儀器.

試劑：氯化鈀、醋酸鈀、三苯基膦氯化鈀、氯化銅、苯并呋喃等，所用溶劑為AR級(jí)進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)試劑，使用前經(jīng)常規(guī)處理.

1.2 典型實(shí)驗(yàn)方法

鈀催化合成苯并萘并呋喃化合物：在Schlenk管中加入2－（2－苯乙炔基苯基）苯并呋喃58.9 mg（0.2 mmol），三苯基膦氯化鈀14.0 mg（10 mol%），氯化銅134.5mg（5.0 equiv），4?MS（50.0 mg），1，2－二氯乙烷（2.0 mL），氮?dú)獗Ｗo(hù)下，加熱至85℃反應(yīng)20 h.冷卻，過(guò)濾，減壓除去溶劑，最后用適宜比例的石油醚和乙酸乙酯混合溶液作流動(dòng)相，經(jīng)硅膠柱層析分離提純得目標(biāo)產(chǎn)物.

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)條件的優(yōu)化

以反應(yīng)底物1a的反應(yīng)為模型，優(yōu)化了反應(yīng)條件：先以1，2－二氯乙烷作溶劑，在85℃下，篩選了鈀催化劑（表1，Entries 1－5）.結(jié)果表明，三苯基膦氯化鈀的效果最好，即反應(yīng)12 h，目標(biāo)物的收率達(dá)到68%（表1，Entry 5）.其余的鈀催化劑活性都較低（表1，Entries1－4），如氯化鈀和醋酸鈀的催化活性很低，分別只有23%和25%的產(chǎn)率.然后考察了溶劑對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響，發(fā)現(xiàn)溶劑的極性對(duì)反應(yīng)結(jié)果有較大影響，極性溶劑有利于反應(yīng)的進(jìn)行，如在二氯甲烷、1，2－二氯乙烷、乙酸乙酯體系中，收率分別為56%、68%及48%；而非極性溶劑不利于反應(yīng)轉(zhuǎn)化，如在甲苯和正己烷體系中，反應(yīng)的活性較低，收率僅為30%和33%，在四氫呋喃（THF）體系中，反應(yīng)沒(méi)有發(fā)生，可能由于四氫呋喃中的氧原子毒化了活性鈀物種.以上結(jié)果表明反應(yīng)最佳的溶劑是1，2－二氯乙烷.此外，還對(duì)氯化銅的用量進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)降低其用量至1當(dāng)量極大地降低了產(chǎn)率，而增加氯化銅的用量至5當(dāng)量時(shí)，收率可提高到80%.最后，對(duì)反應(yīng)溫度亦進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)升高和降低溫度都沒(méi)有提高反應(yīng)產(chǎn)率（表1，Entries13，14）.綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定最佳的反應(yīng)條件為：用10 mol%的三苯基膦氯化鈀作催化劑，5當(dāng)量的氯化銅做鹵源，在1，2－二氯乙烷中于85℃下反應(yīng).

表1 反應(yīng)條件的優(yōu)化a

2.2 同系物的合成

為了拓展反應(yīng)的底物范圍，在最佳反應(yīng)條件下，通過(guò)改變?nèi)踩〈M(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果如表2.結(jié)果表明，取代基R1中苯環(huán)上的取代基對(duì)反應(yīng)有較大的影響，給電子取代基有利于反應(yīng)的進(jìn)行，如對(duì)甲基苯基的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)反應(yīng)活性，產(chǎn)率提高至85%（表2，Entry 2）.而吸電子取代基如對(duì)硝基的結(jié)構(gòu)不利于反應(yīng)轉(zhuǎn)化，收率明顯降低（表2，Entry 3）.相對(duì)于芳基而言，帶烷基的底物2d只給出了中等的產(chǎn)率（表2，Entry 4）.在相同條件下，底物2e（R1＝t－Bu）的反應(yīng)沒(méi)有得到預(yù)期產(chǎn)物，可能由于空間位阻太大導(dǎo)致難以關(guān)環(huán).

表2 鈀催化合成苯并萘并呋喃化合物a

2.3 目標(biāo)物的結(jié)構(gòu)表征

5－chloro－6－phenylbenzo［b］naphtho［2，1－d］furan，white solid，m.p.141.2－143.4℃；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：6.76（d，J＝7.5 Hz，1H），7.08（t，J＝7.5 Hz，1H），7.38（t，J＝7.5 Hz，1H），7.50（d，J＝7.5 Hz，2H），7.56－7.73（m，6H），8.47－8.51（m，2H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）δ：111.7，119.0，121.3，121.4，121.7，122.9，124.5，124.9，125.9，126.4，127.0，127.4，128.3，128.7，129.5，130.0，133.2，137.7，150.4，156.1；LRMS（EI，70 eV）m/z（%）：330（M＋＋2，37），328（M＋，100），292（－Cl，27）.

5－chloro－6－（4－methylphenyl）benzo［b］naphtho［2，1－d］furan，white solid，m.p.117.8－120.6℃；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：2.53（s，3H），6.83（d，J＝8.0 Hz，1H），7.09（t，J＝7.5 Hz，1H），7.36－7.41（m，5H），7.64－7.69（m，3H），8.46－8.49（m，2H）；13CNMR（125 MHz，CDCl3）δ：21.5，111.6，119.1，121.2，121.3，121.8，122.8，124.6，125.0，125.8，126.3，126.9，127.3，129.4，129.4，130.0，133.3，134.6，138.0，150.4，156.1；LRMS（EI，70 eV）m/z（%）：344（M＋＋2，37），342（M＋，100），305（－Cl，9）.

5－chloro－6－（4－nitrophenyl）benzo［b］naphtho［2，1－d］furan，yellow solid，m.p.220.3－224.9℃；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：6.73（d，J＝8.0 Hz，1H），7.12（t，J＝7.5 Hz，1H），7.43（t，J＝7.5 Hz，1H），7.67－7.78（m，5H），8.42－8.53（m，4H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）δ：112.0，118.0，121.1，121.4，121.7，123.2，123.8，124.0，124.8，125.8，126.8，127.7，127.8，129.8，130.7，131.0，144.3，147.8，150.6，156.1；LRMS（EI，70 eV）m/z（%）：375（M＋＋2，38），373（M＋，100），339（－Cl，54），292（65）.

5－chloro－6－pentylbenzo［b］naphtho［2，1－d］furan，white solid，m.p.80.5－84.1℃；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：0.94（t，J＝7.5 Hz，3H），1.39－1.47（m，2H），1.54－1.60（m，2H），1.77－1.83（m，2H），3.41（t，J＝8.0 Hz，2H），7.40（t，J＝7.5 Hz，1H），7.47（t，J＝7.5 Hz，1H），7.59－7.65（m，2H），7.69（d，J＝8.0 Hz，1H），7.98（d，J＝8.0 Hz，1H），8.39（d，J＝7.0 Hz，2H）；13C NMR（125 MHz，CDCl3）δ：14.1，22.6，28.6，31.4，32.1，111.9，118.5，120.6，121.1，121.8，123.2，124.6，124.9，125.4，126.1，126.1，127.1，130.1，133.7，150.6，156.0；LRMS（EI，70 eV）m/z（%）：324（M＋＋2，28），322（M＋，83），265（100），231（91）.

3 結(jié)論

本研究首次實(shí)現(xiàn)了鈀催化2－（2－乙炔基苯基）苯并呋喃合成苯并萘并呋喃類(lèi)化合物，該催化體系反應(yīng)條件溫和，一步高效實(shí)現(xiàn)碳碳鍵和碳鹵鍵的構(gòu)建，在三苯基膦氯化鈀的催化下，環(huán)化產(chǎn)物的收率為43～85%.合成目標(biāo)物為四元環(huán)稠并的含氧雜環(huán)化合物，在醫(yī)藥和有機(jī)功能材料中有潛在的應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)因鹵原子可為進(jìn)一步官能團(tuán)優(yōu)化提供了條件，故本結(jié)果在新型苯并萘并呋喃類(lèi)化合物的合成研究中具有一定的參考價(jià)值.

［1］Soizic P，Yves L.J，Brigitte S.－J，etc.Synthesis and antimycobacterial evaluation of benzofurobenzopyran analogues［J］.Bioorganic＆Medicinal Chemistry，2007（15）：2177－2186.

［2］歐英勇，劉昕，陳少鵬，等.二苯并呋喃類(lèi)化合物的設(shè)計(jì)合成及血管生成抑制作用［J］.中國(guó)藥物化學(xué)雜志，2010，20（3）：166－170.

［3］Francis P，Petrocelll，Mlchael T Kleln.Chemical Modeling Analysis of the Yields of Single－Ring Phenolics from Lignin Liquefaction［J］.Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev，1985，24：635－641.

［4］Rajagopalan S，Ganapathi K.Chemotherapy of bacterial infections.VI.Synthesis of N1－substituted sulfanilamides：poly－and heterocyclic derivatives［J］.Proceedings－Indian Academy of Sciences，Section A，1942（15）：432－436.

［5］岳國(guó)仁，厙學(xué)功，馬軍營(yíng)，等.合成二苯并呋喃的新方法［J］.應(yīng)用化學(xué)，2004，21（1）：20－23.

Pd－Catalyzed Synthesis of Benzo［b］naphtho［2，1－d］furans

LIU Yi-lin
（College of Chemistry and Materials Engineering，Huaihua University，Huaihua，Hunan 418008）

An efficientmethod for the synthesis of benzo［b］naphtho［2，1－d］furans is developed by using 2－（2－ethynylphenyl）benzofurans as rawmaterials and PdCl2（PPh3）2 as the catalyst.A model reaction was chosen to examine the influence of the catalyst，solvent on the yield，and the optimized reaction condition was determined；Under the optimized reaction condition，the substrate scopewas extended，and the yield was up to43－85%.The reaction condition of themethod ismild and the operation is simple，which provides a novel access to benzo［b］naphtho［2，1－d］furans.

palladium；benzo［b］naphtho［2，1－d］furans；cycloisomerization

O62

A

1671－9743（2015）11－0047－03

2015－07－15

國(guó)家自然科學(xué)基金（21502065）；湖南省教育廳科研項(xiàng)目（15B184）；湖南省自科基金（2015JJ6089）；懷化學(xué)院2015年“大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”項(xiàng)目.

劉益林，1984年生，男，湖南新化人，講師，博士，研究方向：有機(jī)合成.