菲并呋喃类化合物合成方法研究 - fudan university · 2019. 6. 14. · structure of the...

学校代码： 10246

学号： 16210220017

硕士学位论文

（学术学位）

菲并呋喃类化合物合成方法研究

Study on the synthesis of phenanthrofuran derivatives

院系：化学系

专业：有机化学

姓名：董浩

指导教师：郭浩副研究员

完成日期： 2019 年 3 月 15 日

目录

目录

摘要..................................................................................................................................1

Abstract ............................................................................................................................2

第一章前言....................................................................................................................3

1.1 引言 ...........................................................................................................3

1.2 菲并呋喃类化合物的重要应用 ...............................................................5

1.3 菲并呋喃类化合物的合成方法 ...............................................................6

1.3.1 卡宾中间体合成菲并呋喃类化合物................................................6

1.3.2 金属催化合成菲并呋喃类化合物....................................................7

1.3.3 醌类与膦叶立德合成菲并呋喃类化合物........................................8

1.3.4 碘催化合成菲并呋喃类化合物........................................................9

1.3.5 光反应合成菲并呋喃类化合物........................................................9

1.4 多取代菲并呋喃类化合物的合成.............................................................10

第二章菲并呋喃类化合物合成方法研究..................................................................13

2.1 课题的提出...............................................................................................13

2.2 反应条件优化...........................................................................................14

2.2.1 溶剂优化........................................................................................14

2.2.2 浓度优化........................................................................................16

2.2.3 催化剂用量优化............................................................................17

2.2.4 温度优化........................................................................................18

2.2.5 催化剂优化....................................................................................19

2.3 底物普适性研究.......................................................................................20

2.4 机理讨论...................................................................................................22

第三章总结..................................................................................................................26

第四章实验和数据......................................................................................................27

4.1 实验通则...................................................................................................27

4.1.1 实验仪器........................................................................................27

4.1.2 实验溶剂........................................................................................27

4.2 原料合成...................................................................................................27

目录

4.2.1 芳香炔烃的合成............................................................................27

4.2.2 底物的合成....................................................................................34

4.3 底物普适性研究.......................................................................................40

参考文献........................................................................................................................48

附录化合物 NMR 谱图 ..............................................................................................53

发表论文........................................................................................................................81

致谢................................................................................................................................82

摘要

1

摘要

菲并呋喃类化合物是一类具有很大价值与作用的有机杂环产品。菲并呋喃的

骨架在有机合成和生物活性分子中是十分重要的片段。由于菲并呋喃环的结构特

殊性，需要同时构建菲和呋喃的稠环结构，这一关键的步骤对于菲并呋喃化合物

的合成是比较困难的。另外，在合成中很难保证其他官能团的兼容性。因此，有

关于该分子结构的合成方法的报道是很少的。

本文发展了一种芳香甲醛类化合物在过渡金属催化剂 Nd(OTf)3 催化下在无

水 CH3NO2 溶液中会得到多取代的菲并呋喃类化合物。其中第一步原料可以利用

Sonogashira 偶联由商品化的原料合成，且产率较高。第二步的底物可以用 Suzuki

偶联反应直接合成。在底物普适性的研究拓展中，我们发现该反应具有良好的官

能团兼容性。

这种合成路线具备以下优点：1）原料易于商业获得；2）合成路线较少，3

步内合成；3)每一步产率都较高；4）优秀的官能团兼容性，底物普适性广泛。

因此该反应在合成菲并呋喃类化合物中具有较大的应用价值。

关键词：菲并呋喃，环化反应，有机合成

中图分类号：O62

Abstract

2

Abstract

Phenathrofuran compounds are a kind of organic heterocyclic products with

great value and functions. The skeleton of phenanthrofuran is a very important

fragment in organic synthesis and bioactive molecules. Due to the structural

particularity of the phenanthrofuran, it is necessary to construct the condensed ring

structure of the phenanthrene ring and the furan ring at the same time, which was a

crucial step for the synthesis of phenanthrofuran compounds. In addition, it was

difficult to ensure the compatibility of other functional groups in the synthesis. Hence,

there are few reports about the synthesis methods of this molecular structure.

It was developed that aromatic formaldehyde compounds with the catalysis of

transition metal catalyst Nd(OTf)3 would obtain polysubstituted phenanthrofurans in

the anhydrous CH3NO2 solution. In the first step, the raw materials can be synthesized

from commercially available raw materials using Sonogashira coupling, and the yield

is high. The substrate of the second step can be directly synthesized by the Suzuki

coupling reaction. In the research extension of substrate universality, we found that

this reaction has a good functional group tolerance.

The synthetic route has the following advantages: 1) the raw material is easy to

commercially obtain; 2) less synthetic route; 3) higher yield at each step; 4) excellent

functional group tolerance, broad applicability of substrates. Therefore, it has great

value of application in the synthesis of phenanthrofuran derivatives.

Keywords: Phenanthrofuran, Cyclization Reaction, Organic Synthesis

Classification Code: O62

第一章前言

3

第一章前言

1.1 引言

菲是很多天然产物大分子的重要骨架，菲骨架的构造已经引起人们的广泛关

注。这些具有菲骨架的生物大分子还表现出有趣的生物学作用，如可以应用为抗

疟疾药[1]，抗癌药物[2]，抗氧化剂[3]等。因此如何高效并迅速的制备菲类化合物

是合成领域的热点问题之一[4]。

多取代呋喃化合物是一类最重要的五元杂环化合物，它不仅是一类重要的化

工原料，而且普遍存在于天然产物，药物以及农用化学品中[5]。由于含氧杂环化

合物的特殊结构使得它具有良好的生物活性，因此在医学上具有很大作用，如呋

喃妥因[6]、呋喃唑酮[7]、呋喃西林[8]等。

呋喃坦啶呋喃咪酮呋喃西林

图 1-1 多取代呋喃化合物的医药分子

呋喃类杂环化合物还广泛应用于食品香料当中，现在已经从不同食品中鉴定

出来 200 多种呋喃类化合物，其中最早将呋喃化合物用于食品香料的化合物是糠

醛[9]。早在 1821 年，Doebernier 第一次发现糠醛，随后经过化学家们深入研究和

应用，发现糠醛的反应性质活泼，可以通过氧化、缩合等反应制取众多的衍生物，

它们被广泛应用于合成塑料、医药、农药、食品等领域[10]。呋喃醛类化合物主

要用于饮料、糖果以及烘烤食品当中，而呋喃酯类化合物具有水果香味，常常作

为香料的中间体，比如醋酸呋喃甲酯[11]。

5-甲基糠醛 2-苯并呋喃糠醛醋酸呋喃甲酯

图 1-2 呋喃类杂环化合物的食品香料

呋喃类杂环化合物也被广泛运用于工艺生产中，由于呋喃树脂具有显著的耐

第一章前言

4

蚀性、耐热性以及其原料来源广泛、生产工艺简单等优点。人们利用呋喃类杂环

化合物来制备的这类复合材料，可以用来制备化工反应器的搅拌装置、贮槽及管

道等化工设备。呋喃树脂工业价值极高，目前广泛应用于冶金铸造行业，比如汽

车配件、水暖卫浴、轮胎模具的生产中，运用呋喃树脂砂工艺造型后，最后产生

了良好的经济效果[12]。另外，由于呋喃环内的共轭双键结构，能够和亲双烯体

发生 D-A 反应，因此也被广泛地应用在自修复涂料[13]中。

菲并呋喃类杂环结构存在于大量天然产物中，并且具有生物活性[14]。菲并

呋喃分子骨架的合成也是制备几种菲类生物碱的关键步骤，广泛应用于如苯并吲

哚利嗪[15]，苯并喹啉嗪[16]等生物碱中。

此外，在材料化学中，因为该类化合物的光电导率高，光化学和电致发光的

菲骨架构造已经引起人们的广泛重视[17]。从上世纪 70 年代开始，基于有机分子

的光电磁功能材料的研究越来越受到关注。其中有机光电材料是具有光电活性的

一类有机材料，它们被广泛应用于有机晶体管、有机存储器、有机太阳能电池、

有机发光二极管等方面。它们通常是富含碳原子，具有大 π 共轭结构的有机分子。

有机发光材料与传统无机材料相比，前者可通过溶液法来实现大规模生产，并且

制备柔性器件材料。另外前者具有多样性的结构组成和开放的性能调节空间，可

以通过对有机官能团的修饰和改变，通过分子设计来获得特定的功能材料[18]。

由于杂环的稠合芳香族化合物具有场效应，晶体管迁移率高，电流开关比大，溶

解性好的优点[19]。因此多年以来苯并呋喃类[20],萘并呋喃类[21]，菲并呋喃[22],双

呋喃并联萘类[23]化合物在有机半导体中的应用一直在得到人们的广泛关注。呋

喃环能够在温和的条件下发生 Diels-Alder 反应[24]，并且相对噻吩环和咔唑环来

说，呋喃环具有较低的芳香性，以上这些呋喃环的特性可以在光电材料中表现出

不同的性能[25]。

苯并呋喃萘并呋喃菲并呋喃双呋喃并联萘

图 1-3 菲并呋喃类杂环化合物的有机发光材料

综上所述，呋喃类的芳香性化合物在各个领域都有极其广泛的运用。基于菲

并呋喃类化合物在医药、食品香料、有机涂料、光电材料等领域的重要应用价值，

所以研究有关菲并呋喃类化合物的合成方法具有很大的科研潜力和很广泛的应

用领域。由于菲并呋喃类化合物分子结构较为复杂，在合成中如何构建菲环的同

时要合成呋喃环，这一关键的合成步骤是较难的，有关该类化合物的合成报道也

第一章前言

5

较少。因此如何实现高效合成菲并呋喃类化合物一直是合成领域的热点话题。

1.2 菲并呋喃类化合物的重要应用

近年来杂环稠合多环芳香族化合物的合成与应用受到人们越来越多的关注，

它们在有机半导体器件中的应用引起人们的广泛兴趣，如有机场效应晶体管、有

机光伏电池等领域中的应用[26]。其中含氧多环芳香族化合物的发展，特别是含

呋喃的多环芳烃，是现在的热点研究。含呋喃环的多环芳烃能够提供较高的

HOMO 能级，并在电子设备上展现出极好的实用价值，如有机发光二极管[27]，

有机场效应晶体管[28]，和有机光伏太阳能[29]。此外，呋喃基的有机光电材料比

其他材料有更高效的电子辐射能力[30]，因此该类化合物具有更广阔的有机光电

领域的应用前景。

鉴于杂环稠合多环芳香族化合物具有良好的光电性能，以菲并呋喃为骨架分

子的核心系统应用已经由巴斯夫公司在电子设备上开发出来[31]。该种分子特别

可应用于电致发光装置上，因为以菲并呋喃结构的化合物为核心框架可以使得磷

光材料具备更高的效率，稳定性，和功能性[32]。在电致发光领域，菲并呋喃类

化合物可以使得磷光具有高效性，功能性，和稳定性，促使该类化合物进一步发

挥出更大的优势和应用潜力。

呋喃是含氧的五元杂环芳香族化合物[33]。它的结构出现在大量的天然产物

和药物里面[34]。此外，呋喃类衍生物还是合成化学中有用的中间体[35]。其中菲

并呋喃结构化合物是很多生物大分子与医药中间体的重要构造骨架[36]，合成菲

并呋喃结构的骨架是制备几种菲类生物碱的重要合成步骤[37]，如苯并吲哚利嗪，

苯并喹啉嗪等及其它有用的药物分子。在生物大分子与医药领域，菲并呋喃结构

具有较高的合成价值和研究意义。

呋喃环独特的五元杂环特征，呋喃及其衍生物在有机涂层中有着广泛的应用。

在有机涂层领域，有机涂层有着优异的力学性能和物理屏蔽性能。然而在实际使

用过程中，有机涂层的寿命却受到多种因素的干扰，如附着力衰退、水解、光氧

化降解，环境中温度与湿度的变化也会导致有机涂膜中裂纹的产生。这些因素会

极大的降低有机涂层的使用性，因此自修复的涂层是解决以上问题的途径之一。

由于呋喃环具有特殊的共轭双键结构，能够和亲双烯体发生 D-A 反应，因此能

够被广泛的应用于自修复的有机涂层材料当中。现在呋喃衍生物在有机涂层中已

经有了广泛的应用，如呋喃甲基缩水甘油醚作为环氧涂层的活性稀释剂已经可以

用于取代商业化的石油基苄基缩水甘油醚，呋喃环的大 π 键非共价改性石墨烯的

复合材料。因此，低成本的呋喃以及其衍生物可以预料到在未来会被应用到极其

第一章前言

6

广泛的领域。

利用菲并呋喃环特有的结构优势，人们相信菲并呋喃类化合物在光电材料，

荧光分析，和药物合成等领域具有极大的应用前景。在不久的未来，人们相信菲

并呋喃类化合物可以在更宽广的领域得到推广和应用。作为有机合成工作者，如

何高效的合成菲并呋喃产物一直是合成领域的热点研究。因此对于菲并呋喃类化

合物的研究和应用而言，开发新型的方法与路线来合成菲并呋喃类化合物是具有

较大的研究价值与重要性。

1.3 菲并呋喃类化合物的合成方法

1.3.1 卡宾前体合成菲并呋喃类化合物

在 1988 年，Paul Muiler[38]小组采用溴代菲制备的格氏试剂为原料，生成双

氯取代的环丙烷产物，最终通过分子内的脱卤化氢反应生成了呋喃的五元环结构，

得到了菲并呋喃结构的化合物。反应路线如下：

图 1-4 卡宾前体合成菲并呋喃化合物

由于反应过程中卡宾中间体的不稳定性，会有无法避免的副产物生成。

图 1-5 卡宾前体合成菲并呋喃化合物中的副产物

另外底物分子只能适用于甲基或氢基以及甲醚基，仅仅合成出三种取代基的

菲并呋喃类化合物，因为该反应的官能团兼容性较差，产率较低，该合成路线未

得到广泛适用。其中反应机理如下：

第一章前言

7

图 1-6 卡宾合成菲并呋喃类化合物的反应机理

1.3.2 金属催化合成菲并呋喃类化合物

在 1989 年，Thomas J. Katz[39]课题组采用 2’-乙炔基-[1,1’-联苯]-2-甲酰基与

过渡金属反应，分子内关环形成闭环产物。其中可以用联苯类化合物，分子内的

炔基与醛基在Cr或W金属的催化下反应，可以合成高产率的菲并呋喃闭环产物。

该反应路线最终得到菲并呋喃化合物的产率较高，并且官能团兼容性也较好，底

物普适性比较广泛，该合成路线很适合应用于合成取代基较少的菲并呋喃类化合

物。

图 1-7 金属催化合成菲并呋喃类化合物

然而由于金属卡宾催化剂不稳定，反应条件较为苛刻，不利于工业的大规模

生产。因此该合成路线仅仅应用于实验室的合成反应，未得到工业的大规模应用。

该合成方法中催化剂的不稳定性和较为严苛的实验条件，是限制该合成方法的较

大障碍。

第一章前言

8

1.3.3 醌类与膦叶立德合成菲并呋喃类化合物

在 2003 年，Nicolaides[40]课题组发现利用醌类化合物与 α-甲基（或亚甲基）

取代的膦叶立德反应会得到部分菲并呋喃的化合物。这个反应可能由以下几个步

骤来进行：1) 正常的 Wittig 反应产生不稳定的甲基对苯二酚，2) Michael 加成反

应形成邻醌甲基二酰亚胺中间体，3) Hoffmann 消去了三苯基膦得到邻烯烃酚类

化合物，4) 最后经过氧化环化生成苯并呋喃类化合物。

图 1-8 醌类与膦叶立德合成菲并呋喃类化合物

其中该合成路线形成菲并呋喃化合物的反应机理如下所示：

图 1-9 醌类与膦叶立德合成菲并呋喃类化合物的反应机理

该反应虽然原料简单易得，底物普适性也很好，且一步直接生成菲并呋喃结

构，但是由于反应中易于发生分子间副反应会得到大量的不是目标产物的副产物，

导致整个反应产率只有 10 %左右。该反应过低的产率，也不利于后续的分离纯

化以及实际应用。因此该合成路线并没有良好的应用价值。

第一章前言

9

1.3.4 碘催化合成菲并呋喃类化合物

在 2018 年，Kumari[41]课题组发现戊-4-炔-1,2-二醇类化合物会被碘催化经

由脱水，环异构化反应，还原脱碘的过程得到二取代或三取代的呋喃类化合物。

该反应只需一步，且反应使用碘催化却无金属参与，最后合成二取代或三取代呋

喃类化合物。然而，该反应的原料需要满足立体专一性，限制了原料获得，使得

原料的合成较为不易。

图 1-10 碘催化合成菲并呋喃类化合物

该反应体系是在非金属作用下合成菲并呋喃类化合物，避免了使用金属催化

剂带来的浪费和价格昂贵等问题，符合了绿色合成的环保理念。该反应路线具有

较大新颖性与创新性，具有很大的后续研究价值。该反应的机理如下:

图 1-11 碘催化合成菲并呋喃类化合物的反应机理

1.3.5 光反应合成菲并呋喃类化合物

在 2015 年，张梦杨[42]课题组发现呋喃的邻二苯化合物可以在光照条件下利

用分子内脱氢得到菲的骨架，从而一步得到菲并呋喃类化合物。基于这种思路，

该小组利用二苯基乙酮作为原料，先经过炔丙基化反应，然后接着用 Bi(OTf)3

做催化剂，发生环异构化反应，形成呋喃环，最终得到底物。该底物可以在光照

第一章前言

10

条件下，可以发生光解的 Scholl 环化反应，构建分子内 C-C 键，生成了菲环结

构，最终得到菲并呋喃产物。

图 1-12 光反应合成菲并呋喃类化合物方法的底物合成

由于该反应采用光照，反应条件经济环保，是绿色环保的合成方法。该反应

简单直接，底物普适性也较好，且反应产率大多在 70 %以上，具有较好的应用

前景。然而由于底物不能直接商业获得，且需要三步来合成，过程较为繁复且合

成底物的每一步产率较低。因此底物的合成条件是限制该路线的较大障碍和缺陷。

图 1-13 光反应合成菲并呋喃类化合物的反应条件

1.4 多取代菲并呋喃类化合物的合成

有关多取代苯环的菲并呋喃类化合物合成方法的研究是比较稀少的。在

1983 年，Horspool[43]等利用多取代氯的芳香性结构化合物，在异丙醇溶液中光照

2 小时，使得分子内的碳氧键断裂得到一个苯环取代的菲并呋喃大分子，该反应

产率为 73 %。该反应是利用光照使得分子内的 C-O 键断裂最后得到目标产物，

但是原料的合成较为复杂，路线较长。

图 1-14 多取代菲并呋喃类化合物的一步合成

在 1989 年，Horspool[44]等通过对该组以前的合成路线改进，实现了通过多

第一章前言

11

取代苯基呋喃多取代氯的芳香系结构化合物，两步反应合成多取代的菲并呋喃化

合物。第一步生成，多取代氯的芳香性结构中间体，然后利用以上的光照辐射条

件，使分子内的碳氧键断裂得到一个苯环取代的苯并呋喃大分子，反应产率为

72 %。该合成路线使得中间体的合成变得更为简便，并且初始原料更易商业获得

购买和合成，降低了整条合成路线的难度。

图 1-15 多取代苯基呋喃类化合物合成多取代菲并呋喃类化合物

总结以上两种合成路线，后者虽然较前者已经有所改进，但是初始原料仍然

不易合成，且两步合成产率都不高，原子利用率不高，因此该方法并没有引起人

们的重视和使用。

在 1987 年，M. V. George[45] 课题组利用酮类化合物在光的辐照下，使得化

学结构转变得到菲并呋喃类化合物，但是该合成方法原料很难合成与获得，且整

个反应产率不足 20 %，因此该方法不是一个适宜的合成路线。

图 1-16 光照酮类化合物合成多取代菲并呋喃类化合物

在 2016 年，Taketo[46]等利用菲并二氢呋喃类化合在 DDQ 作用下，分子内脱

氢得到呋喃环结构，最终合成出菲并呋喃类化合物。

第一章前言

12

图 1-17 DDQ 分子内脱氢合成多取代菲并呋喃类化合物

小结：由于菲并呋喃环结构是天然产物和合成化学的重要砌块，前人进行了

一些关于菲并呋喃结构的合成研究。其中大部分研究都是基于分子内脱氢或光照

辐射来形成菲环内的呋喃结构。另外，大部分这些合成方法与路线都是上世纪

80年代的研究，已经不太符合现在的大规模合成发展需要。虽然在近十几年内，

人们已经认识到这一问题，很多合成化学家们开发出了不同的合成方法与路线。

在经过艰难的探索后，人们已经实现了利用光照激发使得联苯呋喃类化合物经过

分子内脱氢芳构化，最终得到菲并呋喃结构，这种方法与路线虽然符合“绿色化

学”的理念，但是原料的不易获得与难以合成是限制该合成应用的最大障碍。另

外在近几年，人们利用菲并二氢呋喃类化合物在 DDQ 作用下，分子内脱水得到

较高产率的菲并呋喃化合物，但是该反应的原料也是极难商业获得，合成该反应

的原料是限制整个反应路线的最大难点。因此如何实现原料的易于获得，底物的

高效制备，和反应路线的总收率较高，是研究新型合成方法时必须要考虑和优化

的难点。

第二章菲并呋喃类化合物合成方法研究

13


2.1 课题的提出

由于芳香性的菲并呋喃大分子的重要应用价值，并且基于现有的合成手段与

路线都不易于大量合成多取代的菲并呋喃大分子化合物的现状，因此我们试图找

到一种简单直接一步合成多取代的菲并呋喃化合物的路线。考虑到实际应用，这

种创新的合成路线必须满足以下条件：1) 原料易于商业获得；2) 合成路线较少，

3 步内合成；3) 每一步产率都较高；4) 优秀的官能团兼容性，底物普适性广泛。

我们课题组发现化合物 2’-((4-甲氧基苯基)乙炔基)-5’-甲基-[1,1’-联苯]-2-甲

醛基在 Nd(OTf)3 催化下会得到 2,3-双(4-甲氧基苯基)-6-甲基-菲并[9,10-b]呋喃。

另外我们对该菲并呋喃化合物做了单晶分析，单晶的数据结果进一步证明该反应

确实得到了菲并呋喃产物。这个令人惊喜的实验结果，促使进行下一步的条件优

化与底物拓展研究工作。

Crystal data for 2n: C31H24O3, MW = 444.50, Monoclinic, Space group P 21/c,

a51230a, final R indices [I>2sigma(I)], R1 = 0.0507, wR2 = 0.1372, a = 9.502(9) Å, b

= 9.891(9) Å, c = 24.65(2) Å, α = 90°, β = 90.965(12) o, γ = 90°, V = 2316(4) Å3, T =

298(2) K, Z = 4, reflections collected / unique: 4512, [R(int) = 0.0484], parameters

311. Supplementary crystallographic data have been deposited at the Cambridge

Crystallographic Date Center: CCDC: 1916819.


14

图 2-1 2,3-双(4-甲氧基苯基)-6-甲基-菲并[9,10-b]呋喃的单晶结构

2.2 反应条件优化

2.2.1 溶剂优化

最初我们采用 0.5 mmol 2-(2-(4-甲氧基苯基)乙炔基)-苯甲醛(1a)作为底物，

Nd(OTf)3（5 mol%）作为催化剂, 反应溶剂体积为 12.5 mL，在此条件基础上，

我们进行了筛选溶剂的实验。当我们采用甲苯作为溶剂时，只得到微量的 2a 产

物，而副产物 10a 产率接近 100 % (Table 1, entry 1)。在 2012 年 Krishnendu Bera

等[54]就已经报道了，利用路易斯酸 FeCl3 催化底物 1a 得到副产物 10a 的相关工

作，因此 2a 应作为该反应的目标产物，接下来进一步的优化实验以提高 2a 的产

率为目标。当溶剂为甲醇时，只有微量的 2a 产物，而副产物 10a 产率接近 100 %

(Table 1, entry 2)。当溶剂为乙酸乙酯时，得到微量的 2a 产物，而副产物 10a 产

率 98 % (Table 1, entry 3)。当溶剂为四氢呋喃时，只得到微量的 2a 产物，而副产

物 10a 产率 98 % (Table 1, entry 4)。当溶剂为三乙胺时，并没有得到 2a 产物，而

是 1a 回收率接近 100 %，证明该溶剂下不能发生反应 (Table 1, entry 5)。然而当


15

我们用 1,4-二氧六环作为反应溶剂时，得到产率为 8 %的 2a 产物，而副产物 10a

产率为 92 % (Table 1, entry 6)，目标产物产率得到提高，并且副产物产率降低。

这个令人欣喜的结果让我们进一步开展溶剂筛选的研究。当溶剂为环己烷时，得

到产率为 15 %的 2a 的产物，而副产物 10a 产率为 85 % (Table 1, entry 7)。当溶

剂为乙腈时，得到产率为 23 %的 2a 的产物，而副产物 10a 产率为 75 % (Table 1,

entry 8)。当溶剂为二氯甲烷时，得到产率为 24 %的 2a 的产物，而副产物 10a 产

率为 74 % (Table 1, entry 9)。当溶剂为硝基甲烷时，我们得到较好产率，49 %的

2a 的产物，而副产物 10a 产物为 48 % (Table 1, entry 10)。

图 2-2 路易斯酸催化合成菲类化合物

因此，综合以上的研究和溶剂优化结果，根据 Table 1, 我们得出整个反应体

系使用无水 CH3NO2 作为溶剂时，可以使得目标产物 2a 的产率达到最大。因此

无水 CH3NO 作为最优溶剂。

Table 1. 溶剂的优化 a

Entry Solvent Temperature

(oC)

Time

(h) 2a (%)b 10a (%)b

1 Toluene 115 22 trace 99

2 CH3OH 80 40 trace 99

3 EA 90 15 trace 98

4 THF 95 13 trace 98

5 NEt3 100 19 0 (99)c 0


16

6 Dioxane 125 12 8 92

7 Cyclohexane 100 12 15 85

8 CH3CN 90 40 23 75

9 CH2Cl2 85 18 24 74

10 CH3NO2 115 22 49 48

a A solution of 1a (0.5 mmol), Nd(OTf)3 (5 mol%) and anhydrous solvent (12.5 mL)

was stirred in sealing tube under argon atmosphere. b The results were determine by

1H NMR (400 MHz) analysis of the crude reaction mixture with CH2Br2 (0.5 mmol)

as internal standard. c NMR recovery yield of 1a.

2.2.2 浓度优化

因为该反应为双分子的分子间的反应，我们考虑到反应体系中的原料在溶剂

中的浓度会对反应的产率产生很大的影响。因此我们尝试改变 CH3NO2 的体积，

来证明我们的猜想。当我们将硝基甲烷体积减少一半时，使用 6.3 mL CH3NO2

时，得到产率为 58 %的 2a (Table 2, entry 2)。这一结果与当溶剂为 12.5 mL

CH3NO2 时，产率为 49 %的 2a (Table 2, entry 1)比较时，前者有了较为明显的提

升。这证明了我们猜想是正确的，缩小 CH3NO2 的体积，提高底物浓度有利于反

应的进行。

当 CH3NO2 的浓度为 0.12 M 时，核磁产率 70 % (Table 2, entry 3)。当 CH3NO2

的浓度为 0.16 M 时，产率为 65 % (Table 2, entry 4)。当 CH3NO2 的浓度为 0.20 M

时，产率为 61 % (Table 2, entry 5)。当 CH3NO2的浓度为 0.38 M 时，产率为 65 %

(Table 2, entry 6)。当加入 CH3NO2 的体积为 0 mL 时，产率为 42 % (Table 2, entry

7)。通过以上结果的对比，我们可以得出当 1a 为 0.5 mmol 时，我们加入 CH3NO2

体积为 4.2 mL 时, 2a 达到最大核磁产率 70 %，并且分离产率也有 71 % (Table 2,

entry 3)。

Table 2．浓度优化 a


17

Entry Solvent Time (h) 2a (%)b

1 CH3NO2 22 49

2c CH3NO2 22 58

3d CH3NO2 24 70 (71)h

4e CH3NO2 24 65

5f CH3NO2 24 61

6g CH3NO2 24 65

7 Neat 24 42

a A solution of 1a (0.5 mmol), Nd(OTf)3 (5 mol%) and anhydrous solvent (12.5 mL)

was stirred at 115 oC in sealing tube under argon atmosphere. b The results were

determine by 1H NMR (400 MHz) analysis of the crude reaction mixture with CH2Br2

(0.5 mmol) as internal standard. c The reaction was carried out at 0.08 M. d The

reaction was carried out at 0.12 M. e The reaction was carried out at 0.16 M. f The

reaction was carried out at 0.20 M. g The reaction was carried out at 0.38 M. h Isolated

yield of 2a.

2.2.3 催化剂用量优化

通过以上两种的研究，我们在最优的溶剂浓度条件下(Table 2, entry 3),改变

催化剂 Nd(OTf)3 的用量，来找到最优的催化剂用量。当我们使用 10 mol%

Nd(OTf)3 时，得到 2a 的核磁产率为 48 % (Table 3, entry 1)。当我们使用 3 mol%

Nd(OTf)3 时，得到 2a 的核磁产率为 55 % (Table 3, entry 3)。当我们使用 1 mol%

Nd(OTf)3 时，得到 2a 的核磁产率为 48 % (Table 3, entry 4)。最终我们发现以上三

者产率都没有 5 mol% Nd(OTf)3 的反应产率 70 % (Table 3, entry 2)高，因此 5mol %

Nd(OTf)3 为该反应催化剂的最优用量。

Table 3．催化剂用量优化 a


18

Entry Nd(OTf)3 (mol%) 2a (%)b

1 10 48

2 5 70

3 3 55

4 1 51

a A solution of 1a (0.5 mmol), Nd(OTf)3 and CH3NO2 (4.2 mL) was stirred at 115 oC

in sealing tube under argon atmosphere, and the reaction was completed after 24 h. b

The results were determine by 1H NMR (400 MHz) analysis of the crude reaction

mixture with CH2Br2 (0.5 mmol) as internal standard.

2.2.4 温度优化

通过以上三种条件的优化，我们得到最优的溶剂浓度条件和催化剂用量条件

(Table 3, entry 2)。我们尝试改变整个反应体系的温度，来找到最优的反应温度条

件。

当升高反应温度为 145 oC 的时候，2a 的核磁产率分别为 56 % (Table 4, entry

1)。当降低反应温度为 80 oC 时，2a 的核磁产率分别为 54 % (Table 4, entry 3)。

当降低反应温度为 50 oC 的时候，2a 的核磁产率分别为 54 % (Table 4, entry 4)。

当反应温度为 25 oC 时，2a 的核磁产率分别为 52 % (Table 4, entry 5)。综上所述，

升高或降低反应温度都不利于提高目标产物 2a 的产率。通过以上的实验数据，

最后我们可以发现，当反应体系的温度为 115 oC 的时候，使得溶剂 Nd(OTf)3 回

流时，对整个反应体系最有利，能够让 2a 达到最高的产率 70 % (Table 4, entry 2)。

Table 4．温度优化 a


19

Entry Temperature

(oC) 2a (%)b

1 145 56

2 115 70

3 80 54

4 50 54

5 25 53

a A solution of 1a (0.5 mmol), Nd(OTf)3 (5 mol%) and CH3NO2 (4.2 mL) was stirred

in sealing tube under argon atmosphere, and the reaction was completed after 24 h. b

The results were determine by 1H NMR (400 MHz) analysis of the crude reaction

mixture with CH2Br2 (0.5 mmol) as internal standard.

2.2.5 催化剂优化

通过以上四种条件的优化，我们得到最优的反应溶剂，浓度，催化剂用量，

反应温度(Table 4, entry 2)，然后改变反应体系的催化剂，筛选一些其它的路易斯

酸催化剂，找到最优的催化剂。当我们使用 Yb(OTf)3 时候，只有微量的 2a 产物

(Table 5, entry 2)。当使用 Sn(OTf)3 作为催化剂时，仅有微量的 2a 产物 (Table 5,

entry 3)。用 TI(OTf)3 作为反应催化剂，只有微量的 2a 产物 (Table 5, entry 4)。当

我们尝试使用 Cu(OTf)2 时，2a 的产率为微量 (Table 5, entry 5)。当用 Fe(OTf)3

为催化剂候，2a 的产率为微量 (Table 5, entry 6)。通过以上的实验数据，我们发

现使用 Nd(OTf)3 作为反应的催化剂，能够使得 2a 达到最高的产率 70 % (Table 5,

entry 1)。

Table 5．催化剂优化 a


20

Entry Catalyst

(5 mol%) 2a (%)b

1 Nd(OTf)3 70

2 Yb(OTf)3 trace

3 Sn(OTf)3 trace

4 TI(OTf)3 trace

5 Cu(OTf)2 trace

6 Fe(OTf)3 trace

a A solution of 1a (0.5 mmol), catalyst (5 mol%) and CH3NO2 (4.2 mL) was stirred at

115 oC in sealing tube under argon atmosphere, and the reaction was completed after

24 h. b The results were determine by 1H NMR (400 MHz) analysis of the crude

reaction mixture with CH2Br2 (0.5 mmol) as internal standard.

2.3 底物普适性研究

我们对该反应的底物的普适性做了进一步的拓展与研究。当 Ar1 中 R1 连接

强给电子基团甲氧基时候，能够得到分离产率 71 %的 2a 产物。Ar1 环上 R1 连接

中等给电子基团甲基时候，能够得到 2b 产物，分离产率为 55 %。Ar1 中 R1 为中

等给电子基团叔丁基时，能够得到分离产率 35 %的 2c 产物。当 Ar1 中 R1 取代基

换成弱给电子基团氢基时候，能够得到分离产率 13 %的 2d 产物。当 Ar1 中的

R1 位置连接弱吸电子基团氯原子时候，能够得到分离产率 24 %的 2e 产物。将

Ar1 中 R1 位置替换成中等吸电子基团羰基时候，没有生成目标产物 2f 产物。当

Ar1 中 R1 连接中等吸电子基团三氟甲基时候，不能得到 2g 产物。当 Ar1 中 R1 连

接强吸电子基团硝基时候，不能得到 2h 产物。因此，在 Ar1 环上连接给电子基

团有利于反应的进行；当连接稍强的吸电子基团或者强吸电子基团的时候都不利

于菲并呋喃类化合物的生成。

当 Ar2 中 R2 连接强给电子基团甲氧基时候，能够得到分离产率 42 %的 2i

产物。当 Ar2 环上 R2位置连接中等给电子基团甲基时候，得到 2j 产物，分离产

率 43 %。因此，在 Ar2 环上连接给电子基团对整个反应的进行影响不大，能合

成出菲并呋喃产物，并且都能获得中等的产率。

当 Ar3 中 R3 连接强给电子基团甲氧基时候，能够得到分离产率 30 %的 2k

产物。当 Ar3 中 R3 连接弱吸电子基团氯原子时候，能够得到分离产率 45 %的 2l

产物。


21

最后我们还拓展了合成多取代的菲并呋喃化合物，发现 R1 为乙氧基，R2 为

甲基，R3 为氯原子的多取代底物也能在我们的反应条件下生成多取代的菲并呋

喃环化合物，并且获得分离产率为 41 %的 2m 产物。这更进一步证明了我们这

条创新的合成路线，具有较好的官能团兼容性与极大的应用潜力。

Table 6. 底物普适性研究.a

2a, 71% 2b, 55% 2c, 44%

2d, 32% 2e, 24% 2f, NR


22

2g, NR 2h, NR 2i, 42%

2j, 43% 2k, 30% 2l, 45%

2m, 41%

a A solution of 1 (0.5 mmol), Nd(OTf)3 (5 mol%) and anhydrous CH3NO2 (4.2 mL)

was stirred at 115 oC in sealing tube under argon atmosphere, and the reaction was

completed after 48 h. Isolated yields were reported.

2.4 机理讨论

在机理验证实验中，首先推测底物的副产物在反应条件下是否会生成目标产

物菲并呋喃类化合物。将带有搅拌子的 25 mL 的密封玻璃封管在氩气保护下，

用热烘枪加热抽换气 3 次，使得反应体系无水无氧。然后在通入氩气保护下，逐

步加入 10a (156 mg, 0.5 mmol)，Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol)，和无水 CH3NO2

(4.2 mL)，加热搅拌，反应温度为 115 oC，整个体系在反应 48 h 后，经过核磁分


23

析后，原料 10a 的回收率为 99 %，并没有得到目标产物菲并呋喃类化合物 2a。

在 2012年Krishnendu Bera等[54]就已经报道了路易斯酸催化分子内羰基和炔

基构建菲环的反应，底物 1a 生成得到副产物 10a。其中反应机理如下：

图 2-3 路易斯催化分子内羰基和炔基构建菲环的反应的机理

在 1989 年，Thomas J. Katz[39]课题组利用过渡金属催化合成菲并呋喃类化合

物，其中金属卡宾中间体的生成是关键性步骤，反应机理如下：


24

图 2-4 金属催化合成菲并呋喃类化合物的反应的机理

由于 Krishnendu Bera 等[54]就已经报道了路易斯酸催化分子内羰基和炔基构

建菲环的反应，其中第一步 Fe 与底物的羰基配位，然后分子内炔基进攻羰基上

碳，构建 C-C 键，形成了六元环结构。然而在 Thomas J. Katz[39]等人的工作中报

道了过渡金属催化合成菲并呋喃类化合物，其中金属卡宾中间体的生成是关键性

步骤。

基于上述的实验事实，并且结合以上两篇文章的相关工作中的机理内容，我

们推测整个反应可能历经如下步骤：


25

图 2-5 Nd(OTf)3催化合成菲并呋喃类化合物可能的反应机理

首先底物 1 中的羰基与金属配位，得到中间体 3[54]，分子内炔基进攻羰基上

碳，构建 C-C 键，形成六元环结构，得到中间体 4[54]。中间体 4 中发生 OTf-基

团的离去与质子转移的过程形成了金属卡宾，产生中间体 5。中间体 5 中金属卡

宾与另外的一分子底物 1 中炔基发生环金属化反应，使得炔基三键插入得到四元

环中间体 6[39]。中间体 6 中发生四元环开环，金属卡宾进攻羰基上氧，构建六元

环和四元环，其中四元环部分进一步发生开环生成中间体 7[39]。中间体 7 中经过

一个 β-H 消除过程，使得分子内金属与氧键断裂开环，脱去一部分结构 RH 得到

中间体 8[39]。然后，中间体 8 中羰基上氧会进攻金属卡宾上碳，构建 C-O 键，得

到含氧的五元呋喃环结构，进一步发生芳构化和金属离去的过程，最终得到菲并

呋喃产物 2[39]。

第三章总结

26

第三章总结

本文发展了一种新型的Nd(OTf)3作为催化剂，利用苯甲醛类化合物为原料，

在 CH3NO2 的溶剂体系内，反应温度为 115 oC 条件下，能够直接一步合成多取

代的菲并呋喃类结构化合物。通过优化反应条件的研究，探索出该体系的最优条

件，并考察了一系列底物的普适性研究，最后对该反应提出了可能的机理分析。

首先，在其他条件不变的情况下，我们通过对不同种类的溶剂进行反应，寻

找出该体系中产率最高的 CH3NO2 溶剂；在确定溶剂条件下，对一系列的原料与

溶剂 CH3NO2 的浓度做出探究，确定了最优的浓度。确定好溶剂和溶剂用量后，

我们还探索了最少的催化剂用量仅为 5 mol %, 从而选择出该体系最优的催化剂

用量。在控制以上最优的的反应条件下，我们还探究了反应温度，在选择的反应

温度中，最好的反应温度是 115 oC。通过以上的条件优化，我们找到一条了新颖

高效的合成路线。

然后，我们在确定的最优反应体系下，考察了不同取代基的影响，并未发现

明显的位阻效应；考察吸电子基团与给电子基团对反应的影响，吸电子基团不利

于产物的生成；又考察了不同位置取代基，也发现有很好的普适性；最后探究了

多位置取代的底物，最后发现仍然可以得到菲并呋喃结构化合物。

最后，我们对整个反应的研究和分析，通过查阅相关的文献，与相应的机理

实验，我们推测了整个反应的机理。经过机理的分析，使得我们对整个反应体系

有了更为明确的认识和深刻的了解，这有利于我们开展与之相关的后续课题的研

究和应用。

第四章实验和数据

27


4.1 实验通则

4.1.1 实验仪器

熔点：在上海精密科学仪器有限公司的 WRS-2 微机熔点仪上测得熔点。

1H NMR 和 13C NMR 谱：使用 CDCl3 作为溶剂，在 AVANCE III HD 400 核

磁共振波谱仪上测定。

红外光谱：在 AVATAR 360 傅里叶变换红外光谱仪上测定。

高分辨质谱 (EI): 美国 Bruker Daltonics 公司的 Water GCT CA176 质谱仪

上测定。

高分辨质谱(ESI): Bruker Daltonics micr QTQF II 质谱仪测定。

4.1.2 实验溶剂

无水二氯甲烷、甲苯、甲醇、乙酸乙酯、三乙胺、环己烷、和乙腈是使用氢

化钙作为干燥剂常压回流蒸馏得到的；

无水四氢呋喃和无水二氧六环是用钠丝作为干燥剂常压回流蒸馏得到的；

无水硝基甲烷是使用无水 CaSO4 作为干燥剂回流蒸馏得到。

4.2 原料合成

4.2.1 芳香炔烃的合成

1) 1-Bromo-2-((4-methoxyphenyl)ethynyl)benzene (9a)[47]


28

在干燥的 100 mL 的三口瓶中倒入 50 mL 分析纯的三乙胺，在氩气保护的气

氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入了邻碘溴苯 (1.3 mL, 10.2 mmol) 和

PdCl2(PPh3)2 (181 mg, 0.26 mmol)到刚脱气的三乙胺溶液。反应体系搅拌 10 min

后使得固体充分溶解，然后逐步加入 4-乙炔基-苯甲醚 (1.40 mL, 10 mmol) 和碘

化亚铜 (102 mg, 0.54 mmol)。整个反应的体系在室温条件下搅拌 14 h 后，用 TLC

(展开剂：纯石油醚) 监测发现已经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，

硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9a (2.728 g, 95%). 1H

NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.60 (dd, J = 8.0, 1.2 Hz, 1 H), 7.55-7.50 (m, 3 H),

7.30-7.25 (dd, J = 7.6, 1.2 Hz, 1 H), 7.18-7.13 (td, J = 8.0, 1.6 Hz, 1 H), 6.91-6.87 (m,

2 H), 3.83 (s, 3 H).

2) 1-Bromo-2-(p-tolylethynyl)benzene (9b)[47]



PdCl2(PPh3)2 (142 mg, 0.2 mmol)。反应体系搅拌 10 min 后使得固体充分溶解，

然后逐步加入 4-甲基-苯乙炔 (1.0 mL, 7.89 mmol) 和碘化亚铜 (84 mg, 0.42

mmol)。整个反应的体系在室温条件下搅拌 14 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚)

监测已经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗

脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9b (1.678 g, 78%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 7.59 (dd, J = 9.2, 1.2 Hz, 1 H), 7.53 (dd, J = 9.2, 1.6 Hz, 1 H), 7.49-7.47 (m, 1 H),

7.47-7.46 (m, 1H), 7.28-7.22 (m, 1 H), 7.17-7.12 (m, 3 H), 2.36 (s, 3 H).

3) 1-Bromo-2-((4-(tert-butyl)phenyl)ethynyl)benzene (9c)[48]


29




然后逐步加入 4-(叔丁基)-苯乙炔 (1.4 mL, 7.8 mmol) 和碘化亚铜 (86 mg, 0.45



脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9c (2.327 g, 93%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 7.59 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.57-7.47 (m, 3 H), 7.37 (d, J = 8.4 Hz, 2 H), 7.30-7.20 (m,

1 H), 7.19-7.10 (m, 1 H), 1.32 (s, 9 H).

4) 1-Bromo-2-(phenylethynyl)benzene (9d)[47]


氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入邻碘溴苯(1.3 mL, 10.1 mmol) 和 PdCl2(PPh3)2

(188 mg, 0.27 mmol)。反应体系搅拌 10 min 后使得固体充分溶解，然后逐步加入

苯乙炔 (1.1 mL, 10.1 mmol) 和碘化亚铜 (99 mg, 0.52 mmol)。整个反应的体系在

室温条件下搅拌 13 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚) 监测已经完全反应。减

压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：纯石油醚)，得到

无色液体 9d (2.172 g, 84%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.57-7.47 (m, 4 H),


30

7.30-7.28 (m, 3 H), 7.18 (td, J = 7.6, 1.2 Hz, 1 H), 7.06 (td, J = 8.0, 2.0 Hz, 1 H).

5) 1-Bromo-2-((4-chlorophenyl)ethynyl)benzene (9e)[49]




然后逐步加入 4-氯-苯乙炔 (1.368 g, 10 mmol) 和碘化亚铜 (95 mg, 0.5 mmol)。

整个反应的体系在室温条件下搅拌 16 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚) 监测

已经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：

纯石油醚)，得到白色固体9e (2.673 g, 92%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.57 (d,

J = 8.0 Hz, 1 H), 7.53-7.43 (m, 3 H), 7.32-7.18 (m, 3 H), 7.16-7.08 (m, 1 H).

6) 4-((2-Bromophenyl)ethynyl)benzaldehyde (9f)[50]




然后逐步加入 4-乙炔基-苯甲醛 (1.307 g, 10 mmol) 和碘化亚铜 (95 mg, 0.5




31

脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9f (1.589 g, 56%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ

10.03 (s, 1 H), 7.89-7.71 (m, 4 H), 7.20-7.65 (m, 4 H).

7) 1-Bromo-2-((4-(trifluoromethyl)phenyl)ethynyl)benzene (9g) [47]


氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入邻碘溴苯 (1.3 mL, 10.1 mmol) 和


然后逐步加入 4-三氟甲基-苯乙炔 (1.6 mL, 9.9 mmol) 和碘化亚铜 (101 mg, 0.53



脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9g (2.698 g, 83%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 7.69-7.60 (m, 5 H), 7.57 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.31 (t, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.21 (t, J =

8.0 Hz, 1 H); 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -62.7.

8) 1-Bromo-2-((4-nitrophenyl)ethynyl)benzene (9h)




然后逐步加入 4-硝基-苯乙炔 (1.471 g, 10 mmol) 和碘化亚铜 (95 mg, 0.5 mmol)。


32

整个反应的体系在室温条件下搅拌 12 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚) 监测

已经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：

纯石油醚)，得到黄色固体 9h (2.072 g, 68%)；mp 101.3-101.5 oC (ethyl acetate). 1H

NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.23 (d, J = 8 Hz, 2 H), 7.73-7.57 (m, 4 H), 7.36-7.32 (m,

1 H), 7.27-7.23 (m, 1 H).13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 133.5, 132.7, 132.4, 130.4,

129.8, 127.2, 125.9, 124.3, 123.7, 115.0, 93.0, 91.7; IR (neat) 1604, 1529, 1490, 1344

cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 301 (M+, 100); HRMS (EI, 70 eV) calcd for C14H8BrNO2

300.9738, found 300.9746.

9) 2-Bromo-4-methoxy-1-(phenylethynyl)benzene (9i)[51]


氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入 3-溴-4-碘-苯甲醚 (3.129 g, 10 mmol) 和


然后逐步加入苯乙炔 (1.1 mL, 10.1 mmol) 和碘化亚铜 (101 mg, 0.53 mmol)。整

个反应的体系在室温条件下搅拌 18 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚) 监测已

经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：

纯石油醚)，得到白色固体 9i (2.747 g, 94%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ

7.59-7.52 (m, 2 H), 7.50-7.42 (m, 1 H), 7.37-7.31 (m, 3 H), 7.16 (s, 1 H), 6.83 (dd, J

= 8.8, 2.4 Hz, 1 H), 3.81 (s, 3 H).

10) 2-Bromo-4-methyl-1-(phenylethynyl)benzene (9j)[52]


33


氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入 3-溴-1-碘-甲苯 (1.4 mL, 9.9 mmol) 和


然后逐步加入苯乙炔 (1.1 mL, 10.1 mmol) 和碘化亚铜 (102 mg, 0.54 mmol)。整

个反应的体系在室温条件下搅拌 12 h 后，用 TLC (展开剂：纯石油醚) 监测已

经完全反应。减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品，硅胶柱层析分离纯化(洗脱剂：

纯石油醚)，得到白色固体 9j (2.458 g, 90%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ

7.59-7.53 (m, 2 H), 7.47-7.39 (m, 2 H), 7.37-7.30 (m, 3 H), 7.12-7.04 (m, 1H), 2.33 (s,

3 H).

11) 2-Bromo-1-((4-ethoxyphenyl)ethynyl)-4-methylbenzene (9m)


氛下超声脱气 10 min 后，逐步加入 3-溴-4-碘-甲苯 (1.4 mL, 9.9 mmol) 和


然后逐步加入 4-乙氧基-苯乙炔 (1.2 mL, 10 mmol) 和碘化亚铜 (98 mg, 0.52



脱剂：纯石油醚)，得到白色固体 9m (2.837 g, 90%)；mp 90.7-90.9 oC (ethyl acetate).


34

1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.49 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 7.45-7.36 (m, 2 H), 7.06 (d, J

= 8.0 Hz, 1 H), 6.86 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 4.03 (q, J = 7.0 Hz, 2 H), 2.33 (s, 3 H), 1.41

(t, J = 7.0 Hz, 3 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 159.1, 139.6, 133.1, 132.9, 132.6,

127.9, 125.1, 122.6, 114.9, 114.5, 93.3, 86.8, 63.5, 21.1, 14.7; IR (neat) 1605, 1564,

1512, 1474, 1454 cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 314 (M+, 100); HRMS (EI, 70 eV) calcd

for C17H15OBr 314.0306, found 314.0313.

4.2.2 底物的合成

合成 2'-((4-methoxyphenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1a)

(General Produre I)[53]

在氩气保护下，使用热风枪烘烤带有回流冷凝管的 500 mL 三口瓶,抽换气

三次以除去体系中的水和空气，然后逐步加入以下化合物：1-溴-(2-(4-甲氧基苯

基)乙炔基)苯 9a (2.879 g, 10 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (1.514 g, 10.1 mmol),

Pd(PPh3)4 (581 mg, 0.5 mmol), 无水碳酸钾 (8.371 g, 60.5 mmol), PhMe (200 mL),

EtOH (50 mL) ,H2O (50 mL) 。整个混合体系在 90 oC 下回流反应，加热 20 h 后

用 TLC(展开剂：石油醚/乙酸乙酯 = 20 /1)监测已经完全反应。等待体系冷却至

室温，用分液漏斗分离有机相，水相用 30 mL 乙酸乙酯萃取，萃取三次后，合

并所有的有机相液体，用无水硫酸镁来干燥除水，过滤后，减压旋转浓缩，得到

粗产品，硅胶柱层析分离纯化（洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯 = 40/1）,得到产物

黄色固体 1a (2.147 g, 82%)；mp 90.7-91.0 oC (ethyl acetate). 1H NMR (400 MHz,

CDCl3) δ 9.93 (s, 1 H), 8.08 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.71-7.58 (m, 2 H), 7.57-7.50 (m, 1

H), 7.48-7.36 (m, 4 H), 7.10 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 6.77 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 3.78 (s,

1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 191.8, 159.7, 144.3, 139.9, 134.1, 133.4, 132.7,

131.6, 131.2, 130.1, 128.10, 128.06, 128.01, 126.7, 124.0, 114.7, 113.9, 93.9, 87.0,

55.2; IR (neat) 1687, 1604, 1513, 1447, 1394 cm-1; MS (ESI) m/z 313 (M + H+);

HRMS (ESI) calcd for C22H17O2 (M + H+) 313.1223, found 313.1220.


35

下面的反应均是按照 General Procedure I 进行

1) 2'-(4-Methylphenyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1b)[54]

9b (1.355 g, 5.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (754 mg, 5.0 mmol), Pd(PPh3)4 (290

mg, 0.25 mmol), 无水碳酸钾 (4.172 g, 30.1 mmol), EtOH (50 mL), H2O (50 mL),

和 PhMe (150 mL) 生成产物无色液体 1b (0.867 g, 59%). 1H NMR (400 MHz,

CDCl3) δ 9.93 (s, 1 H), 8.08 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.70-7.60 (m, 2 H), 7.57-7.49 (m, 1

H), 7.48-7.35 (m, 4 H), 7.10-7.00 (m, 4 H), 2.30 (s, 3 H).

2) 2'-((4-(Tert-butyl)phenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1c)

9c (1.567 g, 5.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (750 mg, 5.0 mmol), Pd(PPh3)4 (302


和 PhMe (200 mL) 生成无色液体 1c (1.152 g, 68%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.93 (s, 1 H), 8.09 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.71-7.60 (m, 2 H), 7.59-7.50 (m, 1 H),

7.48-7.35 (m, 3 H), 7.29-7.22 (m, 3 H), 7.10 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 1.27 (s, 9 H); 13C

NMR (100 MHz, CDCl3) δ 191.8, 151.7, 144.4, 140.2, 134.2, 133.4, 131.9, 131.3,

131.0, 130.2, 128.2, 128.1, 126.8, 125.2, 123.9, 119.6, 94.0, 87.6, 34.7, 31.1; IR (neat)

1700, 1598, 1507, 1470, 1393 cm-1; MS (ESI) m/z 339 (M + H+); HRMS (ESI) calcd

for C25H23O (M + H+) 339.1743, found 339.1744.

3) 2'-(Phenylethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1d)[54]


36

9d (1.302 g, 5.1 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (756 mg, 5.0 mmol), Pd(PPh3)4 (293


和 PhMe (200 mL) 生成无色液体 1d (1.127 g, 82%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.93 (s, 1 H), 8.09 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.71-7.62 (m, 2 H), 7.59-7.50 (m, 1 H),

7.49-7.37 (m, 4 H), 7.27-7.19 (m, 3 H), 7.18-7.13 (m, 2 H).

4) 2'-((4-Chlorophenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1e)[54]

9e (1.453 g, 5.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (753 mg, 5.0 mmol), Pd(PPh3)4 (298


和 PhMe (200 mL) 生成无色液体 1e (1.361 g, 86%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.92 (s, 1 H), 8.08 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.72-7.60 (m, 2 H), 7.59-7.51 (m, 1 H),

7.50-7.38 (m, 4 H), 7.21 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 7.08 (d, J = 8.4 Hz, 2 H).

5) 2'-((4-Formylphenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1f)


37

9f (0.826 g, 2.9 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (435 mg, 2.9 mmol), Pd(PPh3)4 (327


和 PhMe (200 mL) 生成黄色液体 1f (0.763 g, 49%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.96 (s, 1 H), 9.93 (s, 1 H), 8.10 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.75 (d, J = 8.0 Hz, 2 H),

7.72-7.66 (m, 2 H), 7.60-7.56 (m, 1 H), 7.52-7.44 (m, 4 H), 7.31-7.28 (m, 2 H); 13C

NMR (100 MHz, CDCl3) δ 191.7, 191.3, 143.9, 140.7, 135.5, 134.2, 133.5, 132.2,

131.7, 131.2, 130.3, 129.5, 129.2, 128.9, 128.4, 128.3, 126.9, 122.9, 92.7, 92.1; IR

(neat) 1692, 1612, 1598, 1476, 1402 cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 310 (M+, 100);

HRMS (EI, 70 eV) calcd for C22H14O2 310.0994 , 310.0997.

6) 2'-((4-(Trifluoromethyl)phenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1g)

9g (1.673 g, 5.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (756 mg, 5.0 mmol), Pd(PPh3)4 (327


和 PhMe (200 mL) 生成白色固体 1g (1.028 g, 59%); mp 82.3-82.7 oC (ethyl

acetate). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.93 (s, 1 H), 8.09 (d, J = 8.0 Hz, 1 H),

7.71-7.65 (m, 2 H), 7.56 (t, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.52-7.42 (m, 7 H), 7.24 (s, 1 H); 13C

NMR (100 MHz, CDCl3) δ 191.7, 144.0, 140.6, 134.2, 133.5, 132.1, 131.4, 131.2,

130.3, 130.2, 129.9, 129.0, 128.4, 128.3, 126.9, 126.4, 125.2, 125.2, 123.0, 122.5,

92.2, 90.5; 19F NMR (376 MHz, CDCl3) δ -62.9; IR (neat) 1692, 1612, 1598, 1476,

1402 cm-1; MS (ESI) m/z 351 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for C22H14OF3 (M + H+)

351.0991, found 351.0989.

7) 2'-((4-Nitrophenyl)ethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1h)[55]


38

9h (2.947 g, 9.8 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (1.521 g, 10.1 mmol), Pd(PPh3)4 (584


和 PhMe (200 mL) 生成黄色固体 1h (1.875 g, 58%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ

9.92 (s, 1 H), 8.13-8.08 (m, 3 H), 7.72-7.67 (m, 2 H), 7.58 (t, J = 7.6 Hz, 1 H),

7.54-7.49 (m, 1 H), 7.49-7.43 (m, 3 H), 7.28 (d, J = 8.8 Hz, 2 H).

8) 5'-Methoxy-2'-(phenylethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1i)[54]

9i (3.905 g, 13.7 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (2.069 g, 13.8 mmol), Pd(PPh3)4 (802


和 PhMe (200 mL) 生成黄色液体 1i (2.036 g, 48%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.95 (s, 1 H), 8.09 (d, J = 8.8 Hz, 1 H), 7.72-7.62 (m, 2 H), 7.60-7.50 (m, 2 H), 7.44

(d, J = 6.8 Hz, 1 H), 7.28-7.18 (m, 3 H), 7.17-7.10 (m, 2 H), 7.00-6.90 (m, 2 H), 3.87

(s, 3 H).

9) 5'-Methyl-2'-(phenylethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1j)[54]

9j (1.361 g, 5.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (792 mg, 5.3 mmol), Pd(PPh3)4 (301


和 PhMe (200 mL) 生成黄色液体 1j (1.112 g, 74%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)

δ 9.93 (s, 1 H), 8.08 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.69-7.60 (m, 1 H), 7.56-7.47 (m, 2 H), 7.43

(d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.26-7.19 (m, 5 H), 7.18-7.11 (m, 2 H), 2.42 (s, 3 H).


39

10) 5-Methoxy-2'-(phenylethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1k)

9d (2.573 g, 10 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (1.807 g, 10 mmol), Pd(PPh3)4 (583


和 PhMe (200 mL) 生成黄色固体 1k (1.758 g, 56%); mp 91.8-91.9 oC (ethyl

acetate). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.90 (s, 1 H), 7.64 (d, J = 9.2 Hz, 1 H), 7.58 (s,

1 H), 7.46-7.33 (m, 4 H), 7.28-7.17 (m, 6 H), 3.91 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz,

CDCl3) δ 191.6, 159.4, 139.9, 137.2, 135.1, 132.5, 132.0, 131.2, 130.5, 128.3, 128.2,

127.9, 123.8, 122.7, 120.9, 109.4, 93.5, 88.3, 55.5; IR (neat) 1691, 1609, 1604, 1496,

1468 cm-1; MS (ESI) m/z 313 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for C22H17O2 (M + H+)

313.1223, found 313.1223.

11) 5-Chloro-2'-(phenylethynyl)-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldehyde (1l)

9d (2.576 g, 10 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (1.845 g, 10 mmol), Pd(PPh3)4 (587


和 PhMe (200 mL) 生成黄色液体 1l (2.203 g, 70%). 1H NMR (400 MHz, CDCl3)


40

δ 9.87 (s, 1 H), 8.03 (d, J = 8.4 Hz,1 H), 7.68-7.62 (m, 1 H), 7.54-7.35 (m, 6 H),

7.28-7.17 (m, 4 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 190.5, 145.6, 139.7, 138.6, 132.6,

132.1, 131.3, 131.2, 130.1, 128.7, 128.6, 128.5, 128.4, 128.3, 126.8, 123.6, 122.4,

94.2, 87.7; IR (neat) 1698, 1590, 1493, 1442, 1391 cm-1; MS (ESI) m/z 317 (M + H+);

HRMS (ESI) calcd for C21H14OCl (M + H+) 317.0728, found 317.0727.

12) 5-Chloro-2'-((4-ethoxyphenyl)ethynyl)-5'-methyl-[1,1'-biphenyl]-2-carbaldeh

yde (1m)

9m (3.152 g, 10.0 mmol), 2-甲酰基苯硼酸 (1.845 g, 10.0 mmol), Pd(PPh3)4

(587 mg, 0.5 mmol), 无水碳酸钾 (8.321 g, 60.0 mmol), EtOH (50 mL), H2O (50

mL), 和 PhMe (200 mL) 生成黄色固体 1m (2.137 g, 57%); mp 137.8-138.3 oC

(ethyl acetate). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.86 (s, 1 H), 8.04 (s, 1 H), 7.60 (dd, J

= 8.4, 2.4 Hz, 1 H), 7.51 (d, J = 7.8 Hz, 1 H), 7.39 (d, J = 7.8 Hz, 1 H), 7.28-7.20 (m,

1 H), 7,16 (s, 1 H), 7.11 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 6.77 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 4.00 (q, J =

7.0 Hz, 2 H), 2.42 (s, 3 H), 1.39 (t, J = 7.0 Hz, 3 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ

190.6, 159.1, 142.7, 138.5, 138.4, 135.3, 134.4, 133.2, 132.7, 132.6, 131.8, 130.9,

129.3, 126.5, 121.1, 114.4, 93.5, 86.6, 63.4, 21.4, 14.7; IR (neat) 1700, 1604, 1587,

1516, 1473 cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 374 (M+, 100); HRMS (EI, 70 eV) calcd for

C24H19O2Cl 374.1074, found 374.1075.

4.3 底物普适性研究

合成 2,3-bis(4-methoxyphenyl)phenanthro[9,10-b]furan (2a)(General produre II)


41

首先，将带有搅拌子的 25 mL 的密封玻璃封管在氩气保护下，用热烘枪加

热抽换气 3次，使得反应体系无水无氧。然后在通入氩气保护下，逐步加入 1a (156

mg, 0.5 mmol)，Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol),和无水 CH3NO2 (4.2 mL)，加热搅

拌，反应温度为 115 oC，整个体系在 48 h 后，用 TLC(展开剂：石油醚/乙酸乙酯

= 50/1)监测已经反应完全。旋转蒸发除去溶剂后，得到粗产品，用硅胶柱层析分

离纯化（洗脱剂：石油醚/乙酸乙酯 = 50/1），最后得到产物白色固体 2a (75 mg,

71%)；mp 198.2-198.6 oC (ethyl acetate).1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.68 (d, J =

8.4 Hz, 2 H), 8.46 (dd, J = 8.0, 1.2 Hz, 1 H), 7.73-7.58 (m, 3 H), 7.57-7.43 (m, 5 H),

7.38-7.30 (m, 1 H), 7.10 (d, J = 8.4 Hz, 2 H), 6.84 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 3.94 (s, 3 H),

3.79 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 159.4, 159.1, 150.2, 147.5, 131.8, 129.0,

128.5, 128.2, 127.4, 127.0, 126.7, 126.5, 125.7, 124.8, 123.9, 123.7, 123.5, 123.4,

122.2, 121.0, 120.6, 118.4, 114.8, 113.9, 55.3, 55.2; IR (neat) 1615, 1517, 1496 cm-1;

MS (ESI) m/z 431 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for C30H23O3 (M + H+) 431.1642,

found 431.1642.

下面的反应均是按照 General Procedure II 进行

1) 2,3-Di-(p-tolyl)phenanthro[9,10-b]furan (2b)

1b (148 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2b (55 mg, 55%); mp 193.5-193.9 oC (ethyl acetate/petroleum


42

ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.69 (d, J = 8.4 Hz, 2 H), 8.48 (dd, J = 8.0, 0.8

Hz, 1 H), 7.73-7.58 (m, 3 H), 7.54-7.46 (m, 5 H), 7.45-7.30 (m, 3 H), 7.10 (d, J = 8.0

Hz, 2 H), 2.52 (s, 3 H), 2.32 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 150.2, 147.7,

137.8, 137.5, 131.6, 130.4, 130.1, 129.1, 128.5, 128.3, 128.2, 127.0, 126.5, 126.0,

125.8, 124.8, 123.8, 123.5, 123.4, 122.2, 120.9, 120.7, 119.6, 21.5, 21.3; IR (neat)

1519, 1496, 1450, 1431 cm-1; MS (ESI) m/z 399 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for

C30H23O (M + H+) 399.1743, found 399.1743.

2) 2,3-Dis(4-(tert-butyl)phenyl)phenanthro[9,10-b]furan (2c)

1c (169 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2c (53 mg, 44%); mp 267.2-267.8 oC

(dichloromethane/petroleum ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.72 (d, J = 8.0 Hz,

2 H), 8.53 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 7.78-7.70 (m, 1 H), 7.69-7.58 (m, 6 H), 7.57-7.50 (m,

3 H), 7.37 (d, J = 7.2 Hz, 3 H), 1.52 (s, 9 H), 1.36 (s, 9 H); 13C NMR (100 MHz,

CDCl3) δ 151.1, 150.6, 150.0, 147.7, 131.5, 130.2, 129.1, 128.5, 128.3, 128.2, 127.0,

126.5, 126.2, 125.8, 125.6, 125.3, 124.7, 123.8, 123.5, 123.3, 122.2, 121.0, 120.7,

119.7, 34.8, 34.6, 31.5, 31.2; IR (neat) 1609, 1521, 1493, 1462, 1451 cm-1; MS (ESI)

m/z 483 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for C36H35O (M + H+) 483.2682, found

483.2682.

3) 2,3-Diphenylphenanthro[9,10-b]furan (2d)


43

1d (141 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2d (29 mg, 32%); mp 286.5-286.8 oC

(dichloromethane/petroleum ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.70 (d, J = 8.4

Hz, 2 H), 8.49 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.74-7.47 (m, 11 H), 7.35-7.21 (m, 4 H); 13C

NMR (100 MHz, CDCl3) δ 149.9, 147.9, 134.7, 130.9, 130.6, 129.4, 129.2, 128.5,

128.4, 128.2, 128.0, 127.6, 127.1, 126.6, 126.0, 124.9, 123.7, 123.6, 123.4, 122.1,

120.8, 120.3; IR (neat) 1746, 1697, 1673, 1599, 1450 cm-1; MS (ESI) m/z 371 (M +

H+); HRMS (ESI) calcd for C28H19O (M + H+) 371.1430, found 371.1430.

4) 2,3-Bis(4-chlorophenyl)phenanthro[9,10-b]furan (2e)

1e (158 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2e (27 mg, 24%); mp 223.8-224.5 oC (ethyl acetate). 1H NMR

(400 MHz, CDCl3) δ 8.71 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 8.47 (d, J = 7.6 Hz, 1 H), 7.76-7.62 (m,

2 H), 7.61-7.45 (m, 8 H), 7.41-7.32 (m, 1 H), 7.31-7.23 (m, 2 H); 13C NMR (100 MHz,

CDCl3) δ 134.5, 133.7, 132.9, 131.9, 129.9, 129.4, 129.1, 128.8, 128.6, 127.7, 127.2,

126.8, 126.4, 125.2, 123.7, 123.5, 123.4, 121.9, 120.8, 120.4, 119.4; IR (neat) 1612,

1578, 1510, 1496, 1478, 1450 cm-1; MS (ESI) m/z 439 (M + H+); HRMS (ESI) calcd

for C28H17OCl2 (M + H+) 439.0651, found 439.0651.


44

5) 4,4'-(Phenanthro[9,10-b]furan-2,3-diyl)dibenzaldehyde (2f)

1f (155 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 反应 48 h 后，用 TLC 点板监测后得到一串的杂点，经过柱层析分离，未得

到目标产物 2f.

6) 2,3-Bis(4-(trifluoromethyl)phenyl)phenanthro[9,10-b]furan (2g)

1g (158 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 反应 48 h 后，用 TLC 点板监测后得到一串的杂点，经过柱层析分离，没有

得到目标产物 2g.

7) 2,3-Bis(4-nitrophenyl)phenanthro[9,10-b]furan (2h)

1h (164 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 反应 48 h 后，用 TLC 点板监测后得到一串的杂点，经过柱层析分离，没有


45

得到目标产物 2h.

8) 6-Methoxy-2,3-diphenylphenanthro[9,10-b]furan (2i)

1i (156 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2i (43 mg, 43%); mp 281.2-281.5 oC (dichloromethane/petroleum

ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.62 (d, J = 8.0 Hz, 1 H), 8.48 (d, J = 7.6 Hz, 1

H), 8.11 (s, 1 H), 7.75-7.66 (m, 1 H), 7.65-7.54 (m, 8 H), 7.48 (d, J = 8.8 Hz, 1 H),

7.34-7.18 (m, 3 H), 6.98 (d, J = 8.8 Hz, 1 H), 3.96 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz,

CDCl3) δ 157.1, 149.8, 146.8, 134.7, 131.0, 130.6, 130.0, 129.4, 128.6, 128.4, 128.2,

127.6, 127.2, 126.0, 125.7, 125.0, 123.4, 122.4, 122.2, 120.8, 120.1, 115.6, 106.2,

55.4; IR (neat) 1620, 1592, 1529, 1482, 1457, 1438 cm-1; MS (ESI) m/z 401 (M + H+);

HRMS (ESI) calcd for C29H21O2 (M + H+) 401.1536, found 401.1535.

9) 6-Methyl-2,3-diphenylphenanthro[9,10-b]furan (2j)

1j (148 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2j (41 mg, 43%); mp 295.6-296.1 oC

(dichloromethane/petroleum ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.69 (d, J = 8.4 Hz,

1 H), 8.47 (d, J = 8.0 Hz, 2 H), 7.72-7.54 (m, 9 H), 7.45 (d, J = 8.0 Hz, 1 H),


46

7.33-7.20 (m, 3 H), 7.16 (d, J = 8.4 Hz, 1 H), 2.54 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz,

CDCl3) δ 149.7, 147.5, 134.8, 134.4, 131.0, 130.6, 129.4, 129.0, 128.6, 128.4, 128.20,

128.16, 127.5, 126.9, 126.0, 125.8, 125.7, 123.6, 123.5, 123.4, 122.2, 120.7, 120.3,

21.9; IR (neat) 1624, 1599, 1528, 1501, 1482, 1447 cm-1; MS (ESI) m/z 385 (M + H+);

HRMS (ESI) calcd for C29H21O (M + H+) 385.1587, found 385.1585.

10) 9-Methoxy-2,3-diphenylphenanthro[9,10-b]furan (2k)

1k (156 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2k (30 mg, 30%); mp 212.5-212.8 oC (ethyl acetate). 1H NMR

(400 MHz, CDCl3) δ 8.60 (d, J = 9.2 Hz, 2 H), 7.83 (s, 1 H), 7.64-7.45 (m, 9 H),

7.35-7.20 (m, 5 H), 4.07 (s, 3 H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 158.9, 149.9, 147.7,

134.7, 130.9, 130.6, 129.4, 128.7, 128.4, 128.2, 127.7, 126.9, 126.1, 125.6, 125.2,

125.0, 123.7, 123.5, 123.3, 123.0, 121.2, 120.5, 116.4, 101.2, 55.6; IR (neat) 1628,

1612, 1593, 1510, 1462 cm-1; MS (ESI) m/z 401 (M + H+); HRMS (ESI) calcd for

C29H21O (M + H+) 401.1536, found 401.1536.

11) 9-Chloro-2,3-diphenylphenanthro[9,10-b]furan (2l)

1l (156 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2


47

mL) 生成白色固体 2l (45 mg, 45%); mp 256.2-256.6 oC (dichloromethane/petroleum

ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.63 (s, 1 H), 8.57 (d, J = 8.4 Hz, 1 H), 8.39 (d,

J = 8.8 Hz, 1 H), 7.64 (d, J = 8.4 Hz, 1 H), 7.59-7.45 (m, 9 H), 7.37-7.21 (m, 4 H);

13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 150.2, 147.4, 134.4, 132.0, 130.7, 130.5, 130.3, 129.5,

128.4, 128.3, 127.8, 127.5, 127.2, 126.1, 125.2, 123.8, 123.6, 123.2, 122.2, 121.0,

120.4, 120.3; IR (neat) 1601, 1573, 1505, 1451 cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 404 (M+,

100); HRMS (EI, 70 eV) calcd for C28H17OCl 404.0968, found 404.0963.

12) 9-Chloro-2,3-bis(4-ethylphenyl)-6-methylphenanthro[9,10-b]furan (2m)

1m (187 mg, 0.5 mmol), Nd(OTf)3 (15 mg, 0.025 mmol), 和无水 CH3NO2 (4.2

mL) 生成白色固体 2m (52 mg, 41%); mp 251.6-251.9 oC

(dichloromethane/petroleum ether). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.53 (d, J = 8.8

Hz, 1 H), 8.34 (s, 2 H), 7.53-7.44 (m, 4 H), 7.39 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 7.16 (d, J = 9.6

Hz, 1 H), 7.06 (d, J = 8.8 Hz, 2 H), 6.80 (d, J = 9.2 Hz, 2 H), 4.15 (q, J = 7.2 Hz, 2 H),

4.00 (q, J = 7.2 Hz, 2 H), 2.51 (s, 3 H), 1.51 (t, J = 7.2 Hz, 3 H), 1.40 (t, J = 7.2 Hz, 3

H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 158.8, 158.6, 150.7, 145.8, 134.6, 132.9, 131.7,

128.3, 128.0, 127.5, 126.8, 126.3, 125.7, 125.0, 123.7, 123.4, 123.3, 123.1, 122.0,

119.8, 118.2, 115.3, 114.4, 63.5, 63.4, 21.9, 14.9, 14.8; IR (neat) 1615, 1517, 1497,

1476 cm-1; MS (EI, 70 eV) m/z 506 (M+, 100); HRMS (EI, 70 eV) calcd for

C33H27O3Cl 506.1649, found 506.1654.

参考文献

48

参考文献

[1] Tran, T. D.; Pham, N. B.; Fecluer, G. Chemical investigation of drug-like

compounds from the australian tree, nelitsea dealbata [J]. Bioorg. Med. Chem. Lett.

2010, 20, 5859-5863.

[2] Shaslukanth, P.; Sandeep, C. H.; Antomio, G. S. Cytotoxicity of aporphines in

human colon cancer cell lines HCT-116 and CACO-2: an SAR study [J]. Bioorg. Med.

Chem. Lett. 2011, 21, 4462-4464.

[3] Tzeng, C. C.; Wu, Y. C.; Su, T. L. Inhibitory effects of iso quinolone-type

alkaloids on leukemic cell growth and macromolecule biosynthesis [J]. J. Med. Sci.

1990, 6, 58-65.

[4] Zhang, A. O.; Zhang, Y. I.; Alan, R. B. Advances in development of dopaminergic

aporphinoids [J]. J. Med. Chem. 2007, 50, 171-181.

[5] (a) Hoyle, W.; Roberts, G. P. Potential antimicrobial furans [J]. J. Med. Chem.

1973, 16, 709-710; (b) Das, B. P.; Boykin, D. W. Synthesis and antiprotozoal activity

of 2,5-bis(4-guanylphenyl)furans [J]. J. Med. Chem. 1977, 20, 531-536.

[6] Colacino, E.; Porcheddu, A.; Halasz, I. Mechanochemistry for “no solvent, no

base” preparation of hydantoin-based active pharmaceutical ingredients:

nitrofurantoin and dantrolene [J]. Green. Chem. 2018, 20, 2973-2977.

[7] Gever, G.; O’Keefe, C.; Drake, G. Chemotherapeutic nitrofurans. i. some

derivatives of 3-amino-2-oxazolidone [J]. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 2277-2281.

[8] Chauviere, G.; Bouteille, B.; Enanga, B. Synthesis and biological activity of nitro

heterocycles analogous to megazol, a trypanocidal lead [J]. J. Med. Chem. 2003, 46,

427-440.

[9] Meller, E.; Sasson, Y.; Aizenshtat, Z. Palladium catalyzed hydrogenation of

biomass derived halogenated furfurals [J]. RSC Adv. 2016, 6, 103149-103159.

[10] Lacerda, T. M.; Carvalho, J. F.; Trovatti, E.; Gandini, A. Progress of polymers

from renewable resources: furans, vegetable oils, and polysacccharides [J]. Chem. Rev.

2016, 116, 1637-1669.

[11] Peng, Z.; Orita, A.; An, D.; Otera, J. Fluorous distannoxane-catalyzed acetylation

of alcohols in heterogeneous single fluorous solvent system [J]. Tetrahedron Lett.

2005, 46, 3187-3189.

[12] Wang, P.; Radinov, R.; Dominique, R.; Wright, J.; Alabanza, L.M.; Dong, Y.

Process research on phenoxybutyric acid LTB4 receptor antagonist. efficient

参考文献

49

kilogram-scale synthesis of a 3,5-bisarylphenol core [J]. Org. Process. Res. Dev. 2013,

17, 114-119.

[13] Elschner, T.; Obst, F.; Stank-Kleinschek, K. Synthesis and film formation of

furfuryl- and maleimido carbonic acid derivative of dextran [J]. Carbohydr. Polym.

2017, 161, 1-9.

[14] Sperry, J.; Wilson, Z. E.; Rathwell, D. C. K.; Brimble, M. A. Isolation, biological

activity and synthesis of benzannulated spiroketal natural products [J]. Nat. Prod. Rep.

2010, 27, 1117-1137.

[15] Kim, S.; Lee, J.; Park, H.; Kim, D. First asymmetric total synthesis of

(-)-antofine by using an enantioselective catalytic phase transfer alkylation [J]. Org.

Lett. 2003, 5, 2703-2706.

[16] Kim, S.; Lee, T.; Lee, E.; Lee, J.; Fan, G. J.; Lee, S. K.; Kim, D. Asymmetric

total syntheses of (-)-antofine and (-)-cryptopleurine using

(R)-(E)-4-(tributylstannyl)but-3-en-2-ol [J]. J. Org. Chem. 2004, 69, 3144-3149.

[17] Sergeyev, S.; Pisula, W.; Geerts, Y. H. Discotic liquid crystals: a new generation

of organic semiconductors [J]. Chem. Soc. Rev. 2007, 36, 1902-1929.

[18] Bringmann, G.; Walter, R.; Weirich, R. The directed synthesis of eiaryl

compounds: modern concepts and strategies [J]. Angew. Chem. Int. Ed. 1990, 29,

977-991.

[19] Kaafarani, B. R. Discotic liquid crystals for opto-electronic applications [J].

Chem. Mater. 2011, 23, 378-396.

[20] Kaur, I.; Jia, W.; Kopreski, R. P.; Selvarasah, S.; Dokmeci, M. R.; Pramanik, C.;

Mcgruer, N. E.; Miller, G. P. Substituent effects in pentacenes: gaining control over

HOMO-LUMO gaps and photooxidative resistances [J]. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130,

16274-16286.

[21] Anthony, J. E.; Brooks, J. S.; Eaton, D. L.; Parkin, S. R. Functionalizd pentacene:

improved electronic properties from control of solid-state order [J]. J. Am. Chem. Soc.

2001, 123, 9482-9483.

[22] Kaur, I.; Jazdzyk, M.; Stein, N. N.; Prusevich, P.; Miller, G. P. Design, synthesis,

and characterization of a persistent nonacene derivative [J]. J. Am. Chem. Soc. 2010,

132, 1261-1263.

[23] Purushothaman, B.; Bruzek, M.; Parkin, S. R.; Miller, A.-F.; Anthony, J. E.

Synthesis and structural characterization of crystalline nonacenes [J]. Angew. Chem.

Int. Ed. 2011, 50, 7013-7017.

参考文献

50

[24] Li, Y.; Sonar, P.; Singh, S. P.; Zeng, W.; Soh, M. S.;

3,6-Di(furan-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione and bithiophene copolymer

with rather disordered chain orientation showing high mobility in organic thin film

transistors [J]. J. Mater. Chem. 2011, 21, 10829-10835.

[25] Nakano, M.; Mori, H.; Shinamura, S.; Takimiya, K.

Naphtho[2,3-b:6,7-b]dichalcogenophenes: syntheses, characterizations, and

chalcogene atom effects on organic field-effect transistor and organic photovoltaic

devices [J]. Chem. Mater. 2012, 24, 190-198.

[26] Anthony, J. E.; Brooks, J. S.; Eaton, D. L.; Parkin, S. R. Functionalized

pentacene: improved electronic properties from control of solid-state order [J]. J. Am.

Chem. Soc, 2001, 123, 9482-9487.

[27] Tsuji, H.; Mitsui, C.; Llies, L.; Sato, Y.; Nakamura, E. Synthesis and properties

of 2,3,6,7-tetraarylbenzo[1,2-b:4,5-b]difurans as hole-transporting material [J]. J. Am.

Chem. Soc, 2007, 129, 11902-11903.

[28] Nakano, M.; Niimi, K.; Miyazaki, E.; Osaka, I.; Takimiya, K. Isomerically pure

anthra[2,3-b:6,7-b]-difuran (anti-ADF), -dithiophene (anti-ADT), and -diselenophene

(anti-ADS): selective synthesis, electronic structures, and application to organic

field-effect transistors [J]. J. Org. Chem. 2012, 77, 8099-8111.

[29] Huang, P.; Du, J.; Biewer, M. C.; Stefan, M. C. Development of furan and

benzodifuran semiconductors for organic photovoltaics [J]. J. Mater. Chem. A. 2015,

3, 6244-6257.

[30] Girdron, O.; Diskin-Posner, Y.; Bendikov, M. α-Oligofurans [J]. J. Am. Chem.

Soc. 2010, 132, 2148-2150.

[31] Chang, M. -Y.; Chen, Y. -C.; Chan, C. -K.; Huang, G. G.; Efficient synthesis of

highly oxygenated benzo[g]chrysenes [J]. Tetrahedron, 2015, 71, 2095-2104.

[32] Machado, A. M.; Munaro, M.; Martins, T. D.; Davila, L. Y. A.; Giro, R.; Caldas,

M. J.; Atvars, T. D. Z.; Akcelrud, L. C. Photoluminescence studies of

phenanthrene-azomethyne conjugated-nonconjugated multiblock copolymer [J].

Macromolecules, 2006, 39, 3398-3407.

[33] Cardillo, G.; Orena, M. Stereocontrolled cyclofunctionalizations of double bonds

through heterocyclic intermediates [J]. Tetrahedron, 1990, 46, 3321-3408.

[34] Mortensen, D. S.; Rodriguez, A. L.; Carlson, K. E.; Sun, J.; Katzenellenbogen, B.

S.; Katzenellenbogen, J. A. Synthesis and biological evaluation of a novel series of

furans: ligands selective for estrogen receptor α [J]. J. Med. Chem. 2001, 44,

参考文献

51

3838-3848.

[35] Huple, D. B.; Chen, C. -H.; Das, A.; Liu, R. -S. Silver-catalyzed

exo-dig-azacyclization/[3+2]cycloaddition cascades on 1-tosylhydrazon-4-oxy-5-yne

substrates: applicability to diverse alkenes [J]. Adv. Synth. Catal. 2011, 353,

1877-1882.

[36] Camacho-Davila, A.; Herndon, J. W. Total synthesis of antofine using the net

[5+5]-cycloaddition of γ, δ-unsaturated carbene complexes and 2-alkynylpheneyl

ketones as a key Step [J]. J. Org. Chem. 2006, 71, 6682-6685.

[37] Cammidge, A. N.; Chausson, C.; Gopee, H.; Li, J.; Hughes, D. L.; Probing the

structural factors influencing columnar mesophase formation and stability in

triphenylene discotics [J]. Chem Commun. 2009, 53, 7375-7379.

[38] Muller, P.; Nicole, N. From dichlorocyclopropanes to furans and

cyclopentadienes via vinylcarbenes [J]. Tetrahedron. 1988,71, 1630-1637.

[39] Sivavec, T. M.; Katz, T. J.; Chiang, M. Y.; Yang, X. -Q. A metal pentadienyl

prepared by reacting a metal carbyne with an enyne [J]. Organometallics, 1989, 8,

1620-1625.

[40] Gautam, D. R.; Litinas, K. E.; Fylaktakidou, K. C.; Nicolaides, D. N. Reactions

of o-quinones with α-methyl- (or methylene) substituted phosphorus ylides. synthesis

of benzo[b]furan derivatives [J]. Hetrerocyclic Chem. 2003, 40, 399-405.

[41] Rao, S. P. H.; Satish, V.; Kanniyappan, S.; Kumari, P. Studies towards

iodine-catalyzed dehydrative-cycloisomerization of pent-4-yne-1,2-diols to di- and

tri-substitued furans [J]. Tetrahedron. 2018, 74, 6047-6056.

[42] Chan, C. -K.; Chen, Y. -C.; Chen, Y. -L.; Chang, M. -Y. Synthesis of substituted

phenanthrofurans [J]. Tetrahedron. 2015,71, 9187-9195.

[43] Horspool, W.; Khalaf, A. Substituent and wavelength effects in the

photochemistry of 5,6,7,8-tetrachloro-3a,9a-dihydro-2,3,9a-triarylfuro

(2,3-b)(1,4)benzodioxin derivatives [J]. Tetrahedron Lett. 1983, 24, 3745-3748.

[44] Horspool, W.; Khalaf, A. Influence of wavelength on the photochemistry of

triarylbenzofurodioxin derivatives [J]. Bio-Org Chem. 1989, 16, 1147-1152.

[45] Gopidas, K. R.; Cyr, D. R.; Das, P. K.; George, M. V. Photochemical and

thermal transformation of 3-benzyl-2(3H)-furanones and related substrates [J]. J. Org.

Chem. 1987, 52, 5505-5511.

[46] Kojima, T.; Kawajiri, I.; Nishida, J.; Kitamura, C.; Kurata, H.; Tanaka, M.; Ikeda,

H.; Kawase, T. 2,3-Diphenylphenanthro[9,10-b]furan derivatives as new blue

参考文献

52

fluorophores [J]. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2016, 89, 931-940.

[47] Arndt, S.; Hansmann, M. M.; Motloch, P.; Rudolph, M; Rominger, F.; Hashmi,

A. S. K. Intramolecular anti-phospinoauration of alkynes: an flp-motivated approach

to stable aurated phosphindolium complexes [J]. Chem. Eur. J. 2017, 23, 2542-2547.

[48] Zerubba, U. L.; T. Don, T. Versatile synthesis of pentalene derivatives via the

Pd-catalyzed homocoupling of haloenynes [J]. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131,

2796-2797.

[49] Orita, A.; Miyamoto, K.; Nakashima, M.; Ye, F.; Otera, J. Double elimanation

protocol for convenient synthesis of dihalodiphenylacetylenes: versatile buiding

blocks for tailor-made phenylene-ethynylenes [J]. Adv. Synth. Catal. 2004, 346,

767-776.

[50] Yang, X.; Li, Z.; Zhi, J.; Ma, J. G.; Hu, A. G. Synthesis of ultrathin mesoporous

carbon through bergman cyclization of enediyne self-assembled monolayers in

SBA-15 [J]. Langmuir. 2010, 26, 11244-11248.

[51] Watanabe, T.; Abe, H.; Mutoh, Y.; Saito, S. Ruthenium-catalyzed

cycloisome

菲并呋喃类化合物合成方法研究 - fudan university · 2019. 6. 14. · structure of the...

Documents