本發(fā)明屬于有機化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種2-取代-1，4-萘醌類衍生物的合成方法。
(二)
背景技術(shù)：
萘醌類化合物是一類廣泛存在于自然界中的小分子化合物,由于其具有多樣生物活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥和染料等多種領(lǐng)域。萘醌是精細化工中的重要原料,是合成橡膠、樹脂的聚合調(diào)節(jié)劑,合成新型造紙蒸煮助劑的重要物質(zhì)。同時萘醌類化合物又具有良好的防腐、殺菌和抗紫外線功能，被應(yīng)用于染料中間體。許多萘醌類化合物還具有獨特的抗腫瘤作用，如紫草素、胡桃醌、蘭雪醌、維生素K3、沙爾威辛(salvicine)等，大量萘醌衍生物都是些有開發(fā)前途的抗腫瘤藥,部分已經(jīng)進入臨床研究階段?？傊?，關(guān)于萘醌類化合物的合成有很大的研究價值。
合成2-芳基-1，4-萘醌及其衍生物的相關(guān)文獻報道很多，以1，4-萘醌為原料，通過C-C鍵偶聯(lián)進行芳基化反應(yīng)是目前合成2-芳基-1，4-萘醌較為通用的路線，其中包括萘醌與苯硼酸、芳烴、苯基金屬鹵化物、苯肼和苯胺的芳基化反應(yīng)。也有極少數(shù)以1-芳基萘、苯乙炔為原料合成2-芳基-1，4-萘醌。目前，現(xiàn)有的合成芳基萘醌的方法存在著以下幾點不足：(1)普遍使用一些較為昂貴的、有污染的過渡金屬催化劑，且無法回收利用，(參見Kamal M Dawood.等人.Tetrahedron，2007，63(39)：9642-9645；Yuta Fujiwara.等人.J.Am.Chem.Soc.，2011，133(10)：3292-3295；等。(2)反應(yīng)選擇性低、普適性差且收率低(參見Pravin Patil等人.J.Org.Chem.，2014，79，2331-2336； Teresa Molina等人.Org.Lett.，2009，21(11))等。(3)反應(yīng)時間長、后處理復(fù)雜，且 污染嚴重(參見Yuta Fujiwara等人.J.Am.Chem.Soc.，2011，133(10)：3292-3295)等。(4)原料的來源以及反應(yīng)的過程中所用氧化劑都是價高重污染有毒的試劑，成本大大提高，資源浪費。(參見Pravin Patil等人.J.Org.Chem.，2014，79，2331-2336)等。
鑒于以上存在的問題，探索更加綠色環(huán)保、催化劑廉價易得、廉價氧化劑、反應(yīng)低毒高效的路線對芳基萘醌類化合物的發(fā)展具有顯著意義。
(三)
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明旨在提供一種制備2-取代-1，4-萘醌類衍生物的方法，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，以廉價易得多變的鄰取代炔基苯乙酮為原料替代局限性很大的1，4-萘醌等、以Cu(OTf)2/CuI雙催化劑替代昂貴的貴金屬、以二甲基亞砜為氧化劑和溶劑替代高污染高成本的氧化劑和溶劑實現(xiàn)高收率的2-取代-1，4-萘醌的合成。
為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種2-取代-1，4-萘醌類衍生物的合成方法，所述方法為：式I所示的2-炔基苯乙酮類化合物為原料，在銅催化劑作用下，以二甲基亞砜為氧化劑和溶劑，80-140℃溫度下攪拌反應(yīng)2-10小時，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)液后處理制備得到式II所示的2-取代-1，4-萘醌類衍生物；所述銅催化劑為雙三氟甲磺酸銅(簡稱Cu(OTf)2)和無機亞銅鹽的混合，所述無機亞銅鹽為碘化亞銅、氯化亞銅、溴化亞銅、氰化亞銅中的一種，優(yōu)選碘化亞銅；
式I或式II中，苯環(huán)上的H不被取代或被單取代基R1取代，所述R1為C1～C3的烷基、C1～C5的烷氧基、羥基或鹵素；優(yōu)選苯環(huán)上的H不被取代或被單取代基R1取代，所述R1為甲氧基，更優(yōu)選為5-甲氧基。
式I或式II中，R2為C1～C6的烷基、苯基、萘基或取代苯基，所述取代苯基為苯環(huán)上有1個取代基的苯基，所述取代基為C1～C3的烷基、羥基或鹵素；優(yōu)選R2為叔丁基、苯基、萘基、甲基苯基或氯代苯基，更優(yōu)選R2為叔丁基、苯基、萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基或2-氯苯基；
式I或式II中，R3為H或者C1～C2的烷基、鹵素或者苯基，優(yōu)選R3為H或甲基。
所述鹵素是指F、Cl、Br或I。
所述銅催化劑中，Cu(OTf)2和無機亞銅鹽的物質(zhì)的量之比為1：0.5～2，優(yōu)選1：1。
優(yōu)選所述銅催化劑為Cu(OTf)2和CuI物質(zhì)的量之比1：0.5～2的混合，更優(yōu)選銅催化劑為Cu(OTf)2和CuI物質(zhì)的量之比1：1的混合。
所述銅催化劑中Cu(OTf)2的物質(zhì)的量用量為式I所示的2-炔基苯乙酮類化合物的物質(zhì)的量的3％～30％，優(yōu)選5％-20％，最優(yōu)選10％。
所述二甲基亞砜的體積用量通常以I所示的2-炔基苯乙酮類化合物的物質(zhì)的量計為8～20mL/mmol，優(yōu)選10～20mL/mmol。
本發(fā)明所述反應(yīng)的時間優(yōu)選為2～10小時，更優(yōu)選4～6小時，最優(yōu)選6小時。
本發(fā)明所述反應(yīng)液后處理方法為：反應(yīng)結(jié)束后，所得反應(yīng)液中加入柱層析硅膠，減壓蒸餾除去溶劑，剩余混合物裝柱，經(jīng)柱層析分離，以石油醚、乙酸乙酯體積比為10:1的混合溶劑作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到式II所示的2-取代-1，4-萘醌類衍生物。
本發(fā)明使用的原料2-炔基苯乙酮類化合物，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有 文獻公開的方法自行制備，例如文獻[Dmitry A.Gorlushko.Tetrahedron Lett.，2008，49(6)，1080-1082；Manojveer.Seetharaman.Balamurugan，Org.Lett.，2014，16(6)，1712-1715；]等。
本發(fā)明由廉價易得催化劑催化，溶劑與氧化劑合一，大大節(jié)約成本，底物普適性好，操作簡便，高收率的合成2-取代-1，4-萘醌類產(chǎn)物。
較為具體的，推薦本發(fā)明所述方法按以下步驟進行：式I所示的2-炔基苯乙酮類化合物為原料，在銅催化劑的催化下，以二甲基亞砜為氧化劑和溶劑，80-140℃下攪拌反應(yīng)2-10小時，所述銅催化劑為雙三氟甲磺酸銅、CuI物質(zhì)的量之比1：1的混合，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液中加入柱層析硅膠，減壓蒸餾除去溶劑，剩余混合物裝柱，經(jīng)柱層析分離，以石油醚、乙酸乙酯體積比為10:1的混合溶劑作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到式II所示的2-取代-1，4-萘醌類衍生物，所述銅催化劑中雙三氟甲磺酸銅的物質(zhì)的量用量為式I所示的2-炔基苯乙酮類化合物的物質(zhì)的量的10％，所述二甲基亞砜的體積用量以I所示的2-炔基苯乙酮類化合物的物質(zhì)的量計為10～20mL/mmol。
本發(fā)明通過2-炔基苯乙酮類化合物在Cu(OTf)2/CuI的催化下，以二甲基亞砜為氧化劑和溶劑，通過親核環(huán)化氧化過程制得2-取代-1，4-萘醌及其衍生物，有益效果在于:與現(xiàn)有2-取代-1，4-萘醌及其衍生物的制備方法相比，原料多變，衍生物多，催化劑價廉易得，成本大大降低，且無污染；無需額外氧化劑，氧源與溶劑都為二甲基亞砜(DMSO)，節(jié)約成本，具有反應(yīng)產(chǎn)率高，底物普適性強，操作簡便等特點。
(四)具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此：
實施例1
將44.0mg(0.2mmol)鄰苯乙炔基苯乙酮、7.22mg(0.02mmol)雙三氟甲磺酸銅(Cu(OTf)2)、3.82mg(0.02mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入2mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于140℃下磁力攪拌6h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-苯基-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率92％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.20-8.18(m，1H)，8.13-8.12(m，1H)，7.60-7.58(m，2H)，7.50-7.48(m，3H)，7.09(s，1H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.0，184.3，148.1，135.2，133.8，133.8，133.4，132.5，132.1，130.0，129.4，128.4，127.0，125.9.
實施例2
將50.9mg(0.2mmol)2-鄰氯苯基乙炔基苯乙酮、3.61mg(0.01mmol)C u(OTf)2、1.91mg(0.01mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入2mLDMSO作溶劑和氧化劑。接著，于120℃下磁力攪拌10h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-(2-氯苯基)-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率81％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.20-8.16(m，2H)，7.82-7.81(m,2H)，7.52(dd，J1＝7.5Hz，J2＝1Hz，1H)，7.44-7.38(m，2H)，7.31(dd，J1＝7.5Hz，J2＝2Hz，1H)，7.02(s，1H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ184.9，183.1，148.2，137.4，134.0，133.9，133.2，133.2，132.1，130.6，130.6，129.8，127.1，126.8，126.2.
實施例3
將46.8mg(0.2mmol)2-鄰甲基苯基乙炔基苯乙酮、7.22mg(0.02mmol)Cu(OTf)2、3.82mg(0.02mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入4mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于80℃下磁力攪拌10h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-(2-甲基苯基)-1，4-萘醌。該物質(zhì) 為黃色固體，產(chǎn)率83％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.19-8.15(m，2H)，7.81-7.79(m，2H)，7.39-7.36(m，1H)，7.32-7.27(m，2H)，7.20(dd，J1＝7.5Hz，J2＝1Hz，1H)，6.95(s，1H)，2.25(s，3H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.2，184.0，150.7，136.9，136.2，133.9，133.9，132.3，132.2，130.4，129.4，129.2，127.0，126.1，125.8，20.4.
實施例4
將46.8mg(0.2mmol)2-對甲基苯基乙炔基苯乙酮、14.44mg(0.04mmol)Cu(OTf)2、7.64mg(0.04mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入2mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于100℃下磁力攪拌9h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-(4-甲基苯基)-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率84％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.21-8.19(m，1H)，8.14-8.13(m，1H)，7.80-7.78(m，2H)，7.51(d，J＝8Hz，2H)，7.30(d，J＝8Hz，2H)，7.09(s，1H)，2.44(s，3H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.2，184.6，148.2，140.5，134.7，133.8，132.8，132.3，130.6，129.4，129.3，127.1，126.0，2 1.4.
實施例5
將46.8mg(0.2mmol)2-間甲基苯基乙炔基苯乙酮、7.22mg(0.02mmol)Cu(OTf)2、7.64mg(0.04mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入3mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于80℃下磁力攪拌2h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-(3-甲基苯基)-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率73％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.21-8.20(m，1H)，8.15-8.13(m，1H)，7.81-7.79(m，2H)，7.39(t，J＝4.5Hz，3H)，7.31(t，J＝5Hz，1H)，7.09(s，1H)，2.45(s，3H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.2，184.5，148.4，138.2，135.2，133.9，133.8，133.5，132.6，132.2，130.8，130.1，128.4，127.1，126.6，126.0，21.5.
實施例6
將50.0mg(0.2mmol)2-苯乙炔基-5-甲氧基苯乙酮、7.22mg(0.02mmol)Cu(OTf)2、3.82mg(0.02mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入2mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于110℃下磁力攪拌10h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-苯基-6-甲氧基-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率65％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.15(d，J＝8.5Hz，1H)，7.60-7.56(m，3H)，7.49-7.48(m，3H)，7.26(dd，J1＝9Hz，J2＝3Hz，1H)，7.05(s，1H)，3.99(s,3H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.3，183.4，164.2，148.4，134.9，134.2，133.6，130.0，129.6，129.5，128.4，126.1，120.7，109.1，56.0.
實施例7
將40.0mg(0.2mmol)2-[(2-叔丁基)乙炔基]苯乙酮、3.61mg(0.01mmol)Cu(OTf)2、1.91mg(0.01mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入2mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于100℃下磁力攪拌2h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-叔丁基-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固 體，產(chǎn)率61％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.11-8.09(m，1H)，8.05-8.03(m，1H)，7.75-7.69(m，2H)，6.85(s，1H)，1.38(s，9H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.9，184.9，158.4，133.9，133.8，133.6，133.3，131.6，126.9，125.6，35.7，29.4.
實施例8
將54.0mg(0.2mmol)2-[2-(1-萘)]乙炔基苯乙酮、7.22mg(0.02mmol)Cu(OTf)2、3.82mg(0.02mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入3mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于120℃下磁力攪拌6h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-(1-萘基)-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率80％。
表征數(shù)據(jù)：H NMR(CDCl3,400MHz):δ8.22-8.20(m，2H)，7.98(d，J＝8Hz，1H)，7.93(d，J＝8Hz，1H)，7.84-7.81(m，2H)，7.69(d，J＝8.5Hz，1H)，7.58-7.52(m，2H)，7.50-7.44(m，2H)，7.15(s，1H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.0，184.3，149.5，137.9，134.0，133.9，133.5，132.4，132.3，131.8，131.4，129.9，128.5，127.3，127.2，126.6，126.2，125.4，125.1.
實施例9
將46.8mg(0.2mmol)2-苯乙炔基苯丙-1-酮、7.22mg(0.02mmol)Cu(OTf)2、1.91mg(0.01mmol)CuI加入到10mL圓底燒瓶中，再加入4mL DMSO作溶劑和氧化劑。接著，于140℃下磁力攪拌6h。然后，在反應(yīng)液中加入1g柱層析硅膠(100-200目)，并通過減壓蒸餾除去溶劑，剩余物裝柱，通過柱色譜分離，以石油醚/乙酸乙酯(V:V＝10:1)作為洗脫劑，收集含有產(chǎn)物的洗脫液，洗脫液蒸除溶劑得到產(chǎn)物純品2-甲基-3-苯基-1，4-萘醌。該物質(zhì)為黃色固體，產(chǎn)率89％。
表征數(shù)據(jù)：1H NMR(CDCl3,500MHz):δ8.17-8.15(m，1H)，8.14-8.12(m，1H)，7.76-7.74(m，2H)，7.50-7.42(m，3H)，7.26-7.24(m，2H)，2.11(s，3H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)：δ185.7，184.2，146.2，144.1，133.7，133.6，133.5，132.2，132.1，129.3，128.5，128.1，126.6，126.2，14.6。