本發(fā)明涉及有機合成，特別涉及一種1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的制備方法。

背景技術：

1、雙環(huán)[1.1.1]戊烷（bcp）是一類重要的有機化合物，因其獨特的三維結構和高穩(wěn)定性，在藥物化學和材料科學中受到廣泛關注。這些化合物的設計旨在替代傳統(tǒng)的芳香族結構，提供類似的電子和立體特性，同時具有更好的生物相容性和化學穩(wěn)定性。在藥物化學中，bcp作為生物異構體的研究越來越受到重視。與常規(guī)芳香族環(huán)相比，bcp能夠在較小的分子框架中維持類似的電子和立體環(huán)境，這使其在提高分子特異性和生物相容性方面具有優(yōu)勢。此外，bcp的合成不僅涉及藥物開發(fā)，還在新材料的設計中具有潛在應用，尤其是在高分子和納米材料領域。

2、

3、[1.1.1]螺槳烷在化學合成中具有重要的研究價值。

4、[1.1.1]螺槳烷是一種獨具魅力的化合物，其獨特的結構和性質賦予了其卓越的穩(wěn)定性與立體構型，成為有機合成中不可或缺的重要中間體和構建模塊。近年來，圍繞[1.1.1]螺槳烷合成雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的研究愈發(fā)引人矚目。通過巧妙地引入不同的官能團或取代基，科學家們得以設計和合成具有特定功能的雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物，這些化合物在藥物研發(fā)和功能材料領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景，極大地推動了生物醫(yī)藥與材料科學的進步。盡管該領域已經(jīng)取得了很大進步，但是關于合成1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的報道確實相對較少，且仍以多步反應為主。這些方法通常需要通過復雜的反應步驟，如制備活潑的有機金屬試劑、進行加成和后續(xù)的氧化等，來實現(xiàn)目標產(chǎn)物的合成。這不僅要求嚴格的無水無氧環(huán)境，還容易導致副反應的發(fā)生，產(chǎn)率較低。此外，底物的選擇性、反應后處理和分離純化過程的復雜性也制約了其應用的拓展。因此，開發(fā)一種高效、簡便的合成方法，能夠顯著提升1-芳基-3-炔基bcp的合成效率，并推動其在藥物研發(fā)及新材料領域的應用進程。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供了1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物及其制備方法，在可見光/銅雙催化體系下，實現(xiàn)該類化合物的一步高效合成，反應條件溫和，底物普適性好。

2、本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的制備方法，其特征在于，所述方法的底物包括：

3、化合物a，三氟甲磺酸芳基硫鎓鹽，

4、化合物b，[1.1.1]螺槳烷，和

5、化合物c，端基炔烴；

6、所述方法包括以下步驟：包括化合物a、化合物b、化合物c在內(nèi)的起始原料，在可見光促進銥/銅雙催化條件下，得到1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物。

7、進一步的，所述化合物a包括以下任意一種結構式：

8、

9、其中，ome代表甲氧基，me代表甲基，otf代表三氟甲磺酸根。

10、進一步的，所述化合物c包括以下任意一種結構式：

11、

12、其中，tbu代表叔丁基，ome代表甲氧基，cf3代表三氟甲基，cn代表氰基。

13、進一步的，包括以下任意一種結構式：

14、。

15、進一步的，反應式如下：

16、

17、其中，ar表示芳基。

18、進一步的，所述化合物c與化合物a的投料摩爾比為1:1.2-1:2，優(yōu)選為1:1.5，所述化合物c與化合物b的投料摩爾比為1:1.5-1:3，優(yōu)選為1:3，所述化合物c與光催化劑的投料摩爾比為1:0.02-1:0.04，優(yōu)選為1:0.03，所述化合物c與銅催化劑的投料摩爾比為1:0.2-1:0.4，優(yōu)選為1:0.3；所述化合物c與堿的投料摩爾比為1:1-1:3，所述化合物c與配體的投料摩爾比為1:0.2-1:0.4，優(yōu)選為1:0.3。

19、進一步的，所述光催化劑包括署紅y、二[2-(2,4-二氟苯基)-5-三氟甲基吡啶][2-2'-聯(lián)(4-叔丁基吡啶)]、2,4,5,6-四(9h-咔唑-9-基)間苯二甲腈、三（2-苯基吡啶）合銥其中至少一種，優(yōu)選為三（2-苯基吡啶）合銥。

20、進一步的，所述銅催化劑包括醋酸銅、醋酸亞銅、碘化亞銅、乙酰丙酮銅其中至少一種，優(yōu)選為乙酰丙酮銅。

21、進一步的，所述配體包括2,2'-聯(lián)吡啶、4,4-二叔丁基-2,2-聯(lián)吡啶、2,2'-雙(二苯基膦)-1,1'-聯(lián)萘、2,2'-雙(二環(huán)己膦基)-1,1'-聯(lián)苯其中至少一種，優(yōu)選為2,2'-雙(二環(huán)己膦基)-1,1'-聯(lián)苯。

22、進一步的，所述堿包括三乙胺、2,4,6-三甲基吡啶、四甲基胍、1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯其中至少一種；優(yōu)選為1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯，所述反應溶劑包括丙酮、二氯甲烷、四氫呋喃、乙腈其中任意一種，所述反應光源為藍光，反應氣體氛圍為氬氣，反應時間為2-6個小時，優(yōu)選為乙腈。

23、本發(fā)明中，芳基硫鎓鹽被激發(fā)態(tài)光催化劑還原為芳基自由基，隨后與[1.1.1]螺槳烷經(jīng)過張力環(huán)釋放的自由基加成，形成芳基雙環(huán)[1.1.1]戊烷自由基；緊接著該自由基與炔基銅中間體加成并經(jīng)過還原消除得到1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物；該方法優(yōu)化后反應條件溫和綠色，底物普適性好，一步合成效率高，是制備1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的新方法。

24、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

25、高效性：本發(fā)明采用的光催化和銅催化雙重催化系統(tǒng)，使得反應可以在溫和條件下進行，大幅度提高了反應效率和產(chǎn)率。

26、簡化步驟：通過引入芳基硫鎓鹽作為中間體，本發(fā)明實現(xiàn)了1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷的單步合成，顯著簡化了傳統(tǒng)的多步合成流程。

27、廣泛的底物兼容性：該方法對于多種芳基和炔基化合物具有良好的適用性，拓展了可合成化合物的范圍。

28、減少副反應：與傳統(tǒng)合成方法相比，本發(fā)明中的反應步驟更為溫和，減少了副反應的發(fā)生，從而提高了產(chǎn)品的純度和選擇性。

29、綠色化學：在反應中采用溫和的條件和較少的有害試劑，符合綠色化學的原則，有助于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。

30、這些優(yōu)點使得本發(fā)明在合成1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物方面具有顯著的技術優(yōu)勢和應用潛力。

技術特征：

1.一種1-芳基-3-炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的制備方法，其特征在于，所述方法的底物包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物a包括以下任意一種結構式：

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述化合物c包括以下任意一種結構式：

4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，包括以下任意一種結構式：

5.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，反應式如下：

6.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述化合物c與化合物a的投料摩爾比為1:1.2-1:2，所述化合物c與化合物b的投料摩爾比為1:1.5-1:3，所述化合物c與光催化劑的投料摩爾比為1:0.02-1:0.04，所述化合物c與銅催化劑的投料摩爾比為1:0.2-1:0.4，所述化合物c與堿的投料摩爾比為1:1-1:3，所述化合物c與配體的投料摩爾比為1:0.2-1:0.4。

7.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述光催化劑包括署紅y、二[2-(2,4-二氟苯基)-5-三氟甲基吡啶][2-2'-聯(lián)(4-叔丁基吡啶)]、2,4,5,6-四(9h-咔唑-9-基)間苯二甲腈、三（2-苯基吡啶）合銥其中至少一種。

8.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述銅催化劑包括醋酸銅、醋酸亞銅、碘化亞銅、乙酰丙酮銅其中至少一種。

9.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述配體包括2,2'-聯(lián)吡啶、4,4-二叔丁基-2,2-聯(lián)吡啶、2,2'-雙(二苯基膦)-1,1'-聯(lián)萘、2,2'-雙(二環(huán)己膦基)-1,1'-聯(lián)苯其中至少一種。

10.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述堿包括三乙胺、2,4,6-三甲基吡啶、四甲基胍、1,8-二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯其中至少一種；所述反應溶劑包括丙酮、二氯甲烷、四氫呋喃、乙腈其中任意一種，所述反應光源為藍光，反應氣體氛圍為氬氣，反應時間為2-6個小時。

技術總結
本發(fā)明公開了一種可見光/銅雙催化1?芳基?3?炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物的制備方法，以三氟甲磺酸芳基硫鎓鹽，[1.1.1]螺槳烷以及端基炔烴為起始原料，在三（2?苯基吡啶）合銥等作為光催化劑，乙酰丙酮銅等作為金屬催化劑，2,2'?雙(二環(huán)己膦基)?1,1'?聯(lián)苯等作為配體，1,8?二氮雜雙環(huán)[5.4.0]十一碳?7?烯等作為堿為堿，乙腈等作為溶劑的條件下，芳基噻嗯鹽被還原為芳基自由基，緊接著與[1.1.1]螺槳烷發(fā)生環(huán)張力釋放的自由基加成，最后被原位生成的炔基銅中間體捕獲并經(jīng)過還原消除得到1?芳基?3?炔基雙環(huán)[1.1.1]戊烷化合物。該方法優(yōu)化后反應條件溫和，底物普適性好，解決了以往合成需要多步的問題，是制備1?芳基?3?炔基雙環(huán)[1,1,1]戊烷化合物的新方法。

技術研發(fā)人員：邱蕊,林王胤,張國棟
受保護的技術使用者：揚州大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9