[发明专利]一种柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种属于有机合成领域，涉及一种柱[5]芳烃N‑杂环卡宾类催化剂及其制备方法和应用。所述柱[5]芳烃N‑杂环卡宾类催化剂的制备方法包括以下步骤：(1)使用1,1‑二溴代对苯二乙醚、1,4‑二甲氧基苯及多聚甲醛制备柱[5]芳烃S‑I；(2)使用柱[5]芳烃与4‑甲基‑5‑噻唑乙醇反应制备柱[5]芳烃N‑杂环卡宾类催化剂I。本发明所涉及的催化剂制备方法具有收率高、可操作性强、合成路线新颖及后处理方便等优点。本发明所涉及的柱[5]芳烃N‑杂环卡宾类催化剂能够成功应用于Stetter反应，具有用量低，条件温和，操作简便及收率高等优点。

技术领域

本发明公开了属于有机合成技术领域的一种柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

柱[5]芳烃是一个高度对称的结构，具有刚性的骨架及富电子空腔，可以络合多种客体分子。此外，在柱[5]芳烃骨架的两端具有10个可衍生化位点，便于对其进行结构及功能化修饰。由于柱[5]芳烃独特的结构优势和更优异的识别性能，使柱[5]芳烃成为继冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲后的第五代超分子主体，并广泛应用于医药及生物学、污染物分离、离子通道、化学及生物传感、功能材料等各个方面。

近年来，N-杂环卡宾以其优异的物理、化学性质和良好的选择性吸引了有机合成工作者的广泛关注，并被广泛应用于有机合成的各个领域，以N-杂环卡宾为有机小分子催化剂的催化策略，已成为现代有机化学合成的一种重要催化手段。但目前使用的N-杂环卡宾类催化剂种类较少，且多数需要较大的催化剂量，有些反应甚至需要当量的N-杂环卡宾参与。鉴于此类催化剂在有机合成中的重要作用，通过高效便捷且条件温和的路线合成一类新型的柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂并研究其催化性能具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的N-杂环卡宾类催化剂的种类较少且用量较大等问题，设计合成一类新型的N-杂环卡宾类催化剂并研究其催化性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高效便捷且条件温和的合成一类柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂的方法，并研究了其在邻苯二甲醛与硝基苯乙烯的Stetter反应中的催化性能。所述柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂具有式I所示的结构：

其制备方法如式II所示：

下面对本发明进行分步骤说明，即对上式中的各步骤按照顺序进行一步一步地具体说明。

第一步骤是柱[5]芳烃S-I的制备：

将多聚甲醛放入研钵中，充分碾碎后加入到三口烧瓶，随后将1,1-二溴代对苯二乙醚和1,4-二甲氧基苯以及磁子加入三口烧瓶中，抽换气将三口烧瓶中的混合物脱气三次后，在氮气环境下加入1,2-二氯乙烷，之后向反应体系后加入的三氟化硼·乙醚，室温反应1小时后加入甲醇淬灭，将体系进行抽滤，滤液经减压蒸发后，反应混合物通过快速柱层析纯化，用二氯甲烷:石油醚＝2:1洗脱，得到相应的柱芳烃S-I。本步骤的反应式如下：

第二步骤是柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂I的制备：

向圆底烧瓶中加入柱[5]芳烃S-I与磁子，之后加入乙腈将其溶解，在回流温度下加入4-甲基-5-噻唑乙醇，过夜反应后将溶剂减压蒸发，反应混合物通过快速柱层析纯化，用二氯甲烷:甲醇＝20:1洗脱，得到柱[5]芳烃N-杂环卡宾类催化剂I。本步骤的反应式如下：

所述第一步骤中1,1-二溴代对苯二乙醚、1,4-二甲氧基苯、多聚甲醛及三氟化硼乙醚的摩尔比为1:2:5:5。

所述第二步骤中柱[5]芳烃S-I和4-甲基-5-噻唑乙醇的摩尔比为1：2。