新型2′-溴-2-羟基联苯类化合物的合成

吴海建， 孙小强， 王治明

(常州大学 石油化工学院，江苏 常州　213164)



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通信联系人： 王治明，教授，硕士生导师， E-mail: zhiming@cczu.edu.cn

新型2′-溴-2-羟基联苯类化合物的合成

吴海建， 孙小强， 王治明*

(常州大学 石油化工学院，江苏 常州213164)

摘要：以Pd(PPh3)4为催化剂，Na2CO3为碱，反应温度为90 ℃，在甲苯/乙醇/水混合溶剂中实现了邻二溴苯类化合物与邻羟基苯硼酸类化合物的Suzuki偶联反应，合成了9个2′-溴-2-羟基联苯类化合物(3a~3i)，其中3b~3i为新化合物，其结构经1H NMR，13C NMR和ESI-MS表征。

关键词：双官能团； 2′-溴-2-羟基联苯； Suzuki偶联反应； 钯催化； 合成

联苯类化合物是许多生物活性物质[1]、农用化学品、配体[2]以及功能材料[3]的重要骨架，在染料、药物、半导体以及液晶材料等领域具有广泛的应用[4]。而Suzuki偶联反应[5-6]是这类化合物合成的重要方法之一，尤其是在钯催化剂作用下，苯硼酸与卤代芳烃发生交叉偶联，构建新的碳-碳键结构。该反应[7-12]具有反应条件温和、底物普适性广、官能团耐受性好以及醛、酮、酯、羟基[13]等官能团均不受影响的特点。因此通过进一步优化Suzuki反应来合成一系列官能团化的联苯类化合物显得尤为重要。近年来，科研人员们致力于官能团化的联苯化合物的合成研究。2008年，Han等[14]以对、邻甲氧基溴苯和取代苯硼酸为原料，Pd-M-T-S为催化剂，碳酸钾为碱，通过Suzuki反应合成了一系列有甲氧基取代的联苯类化合物，反应收率较高；2013年，Wang等[15]以邻碘苯甲酸甲酯、对卤代苯硼酸为原料，Pd(PPh3)2Cl2为催化剂，通过Suzuki偶联反应以及酸化水解得到一系列官能团化的4′-卤代-2-甲酸联苯类化合物，并利用该类化合物进一步合成了一系列含氧杂环化合物。

本文系统研究了双官能团化的2′-溴-2-羟基联苯类化合物的合成。以溴代芳烃(1a~1d)和取代苯硼酸(2a, 2e, 2g和2h)为原料，Pd(PPh3)4为催化剂，K2CO3为碱，甲苯/乙醇/水为溶剂，油浴温度为90 ℃，高效合成了9个具有双官能团的2′-溴-2-羟基联苯类化合物(3a[16]~3i, Scheme 1)，其中3b~3i为新的化合物，其结构经1H NMR，13C NMR和ESI-MS表征。

Scheme 1

1实验部分

1.1　仪器与试剂

M-565型全自动熔点仪(温度未校正)；Bruker ARX-400 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标)；Water Quattro Micro API型质谱仪。

Pd(PPh3)4，浙江省冶金研究院有限公司；Pd(PPh3)2Cl2， Pd(PhCN)2Cl2， Pd(MeCN)2Cl2， Pd(dppf)2Cl2， 1a~1d, 2a, 2e, 2g和2h，上海达瑞精细化学品有限公司；柱层析用硅胶H，安徽良臣硅胶有限公司。

1.2　合成

(1) 3a~3i的合成(以3a为例)

在20 mL反应管中依次加入K2CO30.28 g，邻二溴苯(1a)0.24 g(1 mmol)，邻羟基苯硼酸(2a)0.16 g(1.1 mmol)， Pd(PPh3)40.12 g，甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)混合溶液，氮气保护，搅拌下于90 ℃反应8 h(反应液由黄色浑浊变成黑色浑浊)。冷却至室温，加入饱和食盐水(20 mL)和乙酸乙酯(20 mL)，分液，水相用乙酸乙酯(3×20 mL)萃取，合并萃取液，用无水硫酸钠干燥，浓缩后经硅胶柱层析[洗脱剂：V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=6 ∶1]纯化得3a。

用类似方法合成3b~3i。

3a：无色油状液体，收率96%;1H NMRδ: 4.72(s, 1H, OH), 6.98～7.04(m, 2H, ArH), 7.13～7.16(m, 1H, ArH), 7.30～7.32(m, 2H, ArH), 7.35(dd,J=7.6 Hz, 1.8 Hz, 1H, ArH), 7.42(m, 1H, ArH)， 7.74(dd,J=8.0 Hz, 1.2 Hz, 1H, ArH);13C NMRδ: 115.4, 120.2, 120.8, 124.4, 128.0, 129.5, 129.6, 130.7, 132.0, 133.0, 138.4, 152.8; ESI-MSm/z: 249{[M+H]+}。

3b： 白色固体，收率92%, m.p.190.1～190.8 ℃;1H NMRδ: 3.85(s, 3H, CH3), 3.93(s, 3H, CH3), 4.88(s, 1H, OH), 6.82(s, 1H, ArH), 6.93～7.00(m, 2H, ArH), 7.11～7.19(m, 2H, ArH), 7.26～7.37(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 56.1, 56.3, 114.3, 114.8, 115.6, 115.8, 120.4, 127.5, 129.2, 129.7, 130.6, 148.8, 149.6, 152.6; ESI-MSm/z: 310{[M+H]+}。

3c： 白色固体，收率89%, m.p.112.5～112.9 ℃;1H NMRδ: 4.93(s, 1H, OH), 6.83(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH), 6.88～6.92(m, 1H, ArH), 7.02(dd,J=8.0 Hz, 6.8 Hz, 1H, ArH), 7.06～7.11(m, 1H, ArH), 7.18～7.23(m, 1H, ArH), 7.40～7.44(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 115.0, 119.2, 119.4, 119.7, 120.7, 120.9, 125.3, 129.2, 129.6, 131.0, 147.2, 151.3; ESI-MSm/z: 286{[M+H]+}。

3d： 淡黄色油状液体,收率95%;1H NMRδ: 2.23(s, 3H, CH3), 2.28(s, 3H, CH3), 4.92(s, 1H, OH), 7.03～6.93(m, 2H, ArH), 7.07～7.16(m, 2H, ArH), 7.22～7.33(m, 1H, ArH), 7.47(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH);13C NMRδ: 19.2, 19.5, 115.7, 120.4, 120.9, 127.6, 129.6, 130.0, 133.0, 134.0, 134.7, 136.9, 139.0, 152.5; ESI-MSm/z: 278{[M+H]+}。

3e: 淡黄色油状液体，收率93%;1H NMRδ: 2.30(s, 3H, CH3), 4.72(s, 1H, OH), 6.86～6.90(m, 1H, ArH), 6.96(dd,J=7.6 Hz, 1.6 Hz, 1H, ArH), 7.16(d,J=7.6 Hz, 1H, ArH), 7.21～7.25(m, 1H, ArH), 7.31(dd,J=7.6 Hz, 2.0 Hz, 1H, ArH), 7.35～7.39(m, 1H, ArH), 7.69(dd,J=8.0 Hz, 1.2 Hz, 1H, ArH);13C NMRδ: 16.2, 115.3, 120.0, 124.6, 124.8, 127.2, 128.0, 129.8, 131.1, 132.1, 133.4, 138.3, 150.5; ESI-MSm/z: 264{[M+H]+}。

3f： 白色固体，收率94%, m.p.101.2～102.0 ℃;1H NMRδ: 2.22(s, 3H, CH3), 2.29(s, 6H, CH3), 4.95(s, 1H, OH), 6.86(t,J=7.2 Hz, 1H, ArH), 6.95(d,J=7.2 Hz, 1H, ArH), 7.09 (s, 1H, ArH), 7.15(d,J=7.2 Hz, 1H, ArH), 7.48(s, 1H, ArH);13C NMRδ: 16.2, 19.3, 19.5, 119.8, 121.0, 124.5, 127.1, 128.1, 130.8, 133.0, 134.1, 134.9, 136.7, 138.9, 150.7; ESI-MSm/z: 292 {[M+H]+}。

3g： 白色固体，收率89%, m.p.106.2～107.5 ℃;1H NMRδ: 4.91 (s, 1H, OH), 6.85～6.93(m, 2H, ArH), 7.98～7.03(m, 1H, ArH), 7.25～7.33(m, 2H, ArH), 7.39～7.43(m, 1H, ArH), 7.71(d,J=8.0 Hz, 1H, ArH);13C NMRδ: 116.1, 116.3, 116.7, 116.8, 116.9, 128.0, 130.1, 131.8, 133.4, 136.9, 148.5, 155.5; ESI-MSm/z: 268{[M+H]+}。

3h： 白色固体，收率91%, m.p.115.3～116.0 ℃;1H NMRδ: 4.99 (s, 1H, OH), 7.21～7.35(m, 2H, ArH), 7.56～7.64(m, 2H, ArH), 7.72～7.83(m, 2H, ArH), 7.86～7.92(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 118.0, 124.1, 126.9, 127.3, 128.4, 128.8, 129.4, 129.9, 130.6, 132.0, 136.8, 152.6; ESI-MSm/z: 282{[M+H]+}。

3i： 白色固体，收率93%, m.p.118.4～119.3 ℃;1H NMRδ: 2.36(s, 6H, CH3), 5.07(s, 1H, OH), 7.34(s, 1H, ArH), 7.52(s, 1H, ArH), 7.67～7.72(m, 2H, ArH), 7.81～7.90(m, 1H, ArH);13C NMRδ: 17.8, 18.9, 116.7, 117.5, 126.9, 127.8, 128.6, 129.5, 130.5, 131.8, 132.9, 134.0, 136.8, 155.6; ESI-MSm/z: 310{[M+H]+}。

2结果与讨论

2.1　反应条件优化

为了寻找2′-溴-2-羟基联苯类化合物的最佳合成条件，以合成3a为例，考察溶剂、催化剂、碱及温度对3a收率的影响。

(1) 溶剂

1a 1 mmol，反应8 h，其余反应条件同1.2(1)，考察溶剂对3a收率的影响，结果见表1。由表1可见，以甲苯(3 mL)为溶剂时，收率45%；以甲苯(1.5 mL)/水(1.5 mL)为混合溶剂时，收率略有降低(42%)；以甲苯(1.5 mL)/乙醇(1.5 mL)为溶剂时，收率升高至65%；以甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为溶剂时，收率提高至95%。因此该反应以甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为溶剂较佳。

(2) 催化剂

甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为溶剂，其余反应条件同2.1(1)，考察催化剂对3a收率的影响，结果见表2。由表2可见，以Pd(PPh3)4为催化剂时，3a收率最高(95%)；以Pd(PPh3)2Cl2为催化剂时，收率略有下降(85%)；当使用Pd(PhCN)2Cl2， Pd(MeCN)2Cl2或Pd(dppf)2Cl2为催化剂时，收率进一步降低。因此以Pd(PPh3)4为催化剂较佳。

(3) 碱

以Pd(PPh3)4为催化剂，其余反应条件同2.1(2)，考察碱对 3a收率的影响，结果见表3。由表3可见，以K2CO3为碱时， 3a收率最高(95%)；以Na2CO3为碱时，收率略有降低(87%)；以K3PO4， NaOAc或KOH为碱时，收率进一步降低；当使用Cs2CO3作碱时， 3a收率最低(38%)。因此该反应以K2CO3为碱较佳。

(4) 温度

K2CO3为碱，其余反应条件同2.1(3)，考察温度对 3a收率的影响，结果见表4。

表1　溶剂对3a收率的影响*

**1a 1 mmol,其余反应条件同1.2(1)

表2　催化剂对3a收率的影响*

**甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为溶剂,其余同表1

表3碱对 3a收率的影响*
Table 3Effect of base on the yield of 3a

碱K2CO3Na2CO3K3PO4NaOAcKOHCs2CO3收率/%958779657138

**Pd(PPh3)4为催化剂，其余同表2

由表4可见，当反应温度为50 ℃时，收率为65%；随着反应温度升高，收率逐渐提高；反应温度升至90 ℃时，收率最高(95%)；继续升高温度至110 ℃时，收率反而降低为82%。因此较佳的反应温度为90 ℃。

表4温度对 3a收率的影响*
Table 4Effect of temperature on the yield of 3a

反应温度/℃507090110收率/%65889582

**K2CO3为碱，其余同表3

综上所述，合成3a的最佳反应条件为：氮气保护下，甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为混合溶剂，Pd(PPh3)4为催化剂，K2CO3为碱，反应温度90 ℃，收率95%。

2.2　底物拓展

氮气保护下，以Pd(PPh3)4为催化剂，K2CO3为碱，甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为混合溶剂,反应温度为90 ℃进行底物拓展，实验结果见Scheme 1。可以看出，当邻二溴苯上连有推电子或吸电子基团(1b~1d)时，收率较高；当邻羟基苯硼酸上连有推电子或吸电子基团(2e, 2g, 2h)时，收率也较高。说明该反应具有很好的底物适用性。

3结论

以溴代芳烃和取代苯硼酸为原料，高效合成了9个具有双官能团的2′-溴-2-羟基联苯类化合物(3a~3i)，其中3b~3i为新的化合物。合成3a的最佳反应条件为：氮气保护下，甲苯(1 mL)/乙醇(1 mL)/水(1 mL)为混合溶剂，Pd(PPh3)4为催化剂，K2CO3为碱，反应温度90 ℃，收率95%。

2′-溴-2-羟基联苯类化合物的高效合成大大丰富了官能团化的联苯类化合物的种类，其双官能团取代结构可被进一步合成多种复杂结构的化合物，具有重要的应用和科研价值。

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Synthesis of Novel 2′-Bromo-biphenyl-2-ol Compounds

WU Hai-jian, SUN Xiao-qiang, WANG Zhi-ming*

(School of Petrochemical Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China)

Abstract：A series of 2′-bromo-biphenyl-2-ol compounds(3a~3i) were synthesized by Suzuki coupling reaction of 2-hydroxyphenylboronic acid compounds with dibromobenzen compounds at 90 ℃ in the mixtures of toluene/ethanol/water, using Pd(PPh3)4as the catalyst and Na2CO3as the base. 3b~3i were new compounds. The structures were characterized by1H NMR,13C NMR and ESI-MS.

Keywords：difunctional group; 2′-bromo-biphenyl-2-ol; Suzuki coupling reaction; palladium-catalysis; synthesis

中图分类号：O625

文献标志码：A

DOI：10.15952/j.cnki.cjsc.1005-1511.2016.01.15045

作者简介：吴海建(1987-)，男，汉族，江苏南通人，硕士研究生，主要从事有机合成研究。 E-mail: andy-mentu@qq.com

基金项目：国家自然科学 资助(21372033)； 江苏省高校自然科学研究重大项目资助(12KJA150002, 14KJA150002)

收稿日期：2015-03-10;

修订日期：2015-10-03