[发明专利]一种光催化生物基呋喃Diels-Alder反应的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种光催化生物基呋喃Diels‑Alder反应的方法，其特征在于：共轭双烯体生物基呋喃类化合物1与亲双烯体化合物2进行Diels‑Alder反应，生成7‑氧杂双环[2.2.1]‑5‑庚烯分子骨架化合物。本发明解决了传统D‑A反应在高温加热条件下进行，反应需要溶剂，过程耗能高且环境不友好，产物得率低，产物的立体选择性差问题。

技术领域

本发明属于生物质精细化工领域，具体涉及一种光催化生物基呋喃 Diels-Alder反应的方法及其应用。

背景技术

Diels-Alder(D-A)反应是高效合成含多环体系分子骨架化合物的重要方法，通过一个富电子的双烯体和与缺电子的亲双烯体进行[4+2]环加成反应形成稳定的六元环化合物，为一步完成的协同反应。呋喃环参与的D-A反应可单步将氧杂环直接引入分子中，易形成含桥氧键的六元环，在构建含氧杂环化合物中具有独特的优势，且生成的桥氧键在路易斯酸存在下容易开环，并通过芳构化可将五元含氧呋喃环转化为六元全碳芳香环，因此在合成结构复杂的多环化合物方面取得了瞩目的成果。

目前，传统D-A反应在高温加热条件下进行，反应需要溶剂，过程耗能高且环境不友好，产物得率低，产物的立体选择性差。相较于传统的热化学反应，光化学反应对于实现简单合成砌块单步构建高度复杂有机分子，在金属铱(Ir) 或钌(Ru)等过渡金属络合物作为催化剂在光化学反应中得到广泛应用后，因其温和的反应条件和高转化效率被认为是实现绿色合成的有效途径，在设计复杂多环碳骨架高效合成方面表现出巨大潜力，在天然产物全合成中具有很高的价值。

光催化D-A反应可于室温下进行，且还可发生光异构化反应实现产物的顺 -反构型转换，提供了一种合成结构独特的目标化合物的新途径。

生物基呋喃来源广泛，结构中的呋喃环作为五元杂环的典型代表，具有芳环性质，可发生卤化、硝化、环化等亲电取代反应。2,5-二甲基呋喃、糠醛、 5-羟甲基糠醛等生物基呋喃化合物均含有复杂的环系结构，可作为多种复杂分子结构的分子基础。从光催化有机化学角度切入，以促进生物基呋喃分子的衍生化对于生物质化学品的开发、生物质化工产业的发展以及生物质资源的高值高效利用研究具有重要应用价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是以可见光作为新的清洁能源供给方式，Ru(II)过渡金属络合物Ru(bpy)₃²⁺为光催化剂，提供一种光催化生物基呋喃Diels-Alder反应的方法，反应条件温和，过程绿色，反应及后处理纯化过程简单。

本发明的另一目的是提供上述方法的应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光催化生物基呋喃Diels-Alder反应的方法，将共轭双烯体生物基呋喃类化合物1与亲双烯体化合物2进行Diels-Alder反应，生成7-氧杂双环 [2.2.1]-5-庚烯分子骨架化合物3。

在室温，可见光照射下，Ru(bpy)₃²⁺作为催化剂的条件下，反应式为

在上述反应中，所述化合物1的吸电子取代基GDE为供电子基团H和/或CH₃，所述的化合物2的吸电子取代基EWG为COR和/或CO₂R。

在上述反应中，包括如下步骤：