CN102030770A - 一种芳香硼酸酯化合物的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种芳香硼酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar-NH₂、联硼酯和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香硼酸酯化合物，其中：Ar代表非杂环芳香基。可加入自由基引发剂促进反应的进行。本发明方法首次实现了芳香胺一步转化得到芳香硼酸酯，反应效率高，反应成本低，而且所涉及的反应不需要严格的无水无氧条件，在空气中即可顺利发生，操作方便简单，且对官能团具有很好的容忍性和普适性，可广泛用于制备芳香硼酸酯化合物。

Description

一种芳香硼酸酯化合物的制备方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，尤其涉及一种芳香硼酸酯化合物的制备方法。

背景技术

芳香硼酸酯化合物是一类非常重要的化工原料，被广泛应用于科学研究以及工业生产当中。在科学研究中，芳香硼酸酯化合物主要用于有机合成，它们可以作为分子砌块，参与种类繁多的有机化学反应来构建较为复杂的目标化合物；在工业生产当中，芳香硼酸酯化合物主要应用在材料、医药和农药等行业。一直以来，人们对芳香硼酸酯化合物的合成方法进行不断地改进和完善。目前已知的合成方法中，大部分都是通过下述两种方法来制备芳香硼酸酯化合物的：一、由芳香卤化物制备出相应的格氏试剂或锂试剂，然后和硼酯反应得到芳香硼酸酯化合物；二、通过芳香碘化物或溴化物在钯催化剂的催化下和联硼酯反应得到芳香硼酸酯化合物。这些方法的缺点是：(1)原料单一，都是从芳香卤化物出发进行合成；(2)使用金属试剂做原料或作催化剂，有副产物的生成，例如第一种方法中芳基格氏试剂或锂试剂对生成的产物芳基硼酸酯进一步亲核进攻得到二芳基硼酸酯或三芳基硼酸酯；(4)对环境不友好，操作复杂，这两种通常的方法均需高度无水无氧操作，并且反应条件比较苛刻，第一种方法需要在低温条件下进行，而第二种方法需要在较高温度下进行；(5)成本较高，钯催化剂非常昂贵，芳香卤化物的制备成本也要高于相应的芳香胺。

发明内容

本发明的目的是提供一种直接在空气中反应且高效易行的芳香硼酸酯化合物的制备方法，该方法具有比较广泛的底物适应性，通过该方法可合成众多带有不同取代基的芳香硼酸酯化合物。

本发明方法的技术方案如下：

一种芳香硼酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar-NH₂、联硼酯和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香硼酸酯化合物(Ar-Bpin)。

其中：所述芳香胺中的芳香基(Ar-)是非杂环芳香基，该芳香基可以是取代或未取代的芳香基(例如取代或未取代的苯基)。

本发明的方法对官能团具有很好的容忍性，芳香胺的芳香基上除氨基外还可带有一个或多个取代基，相对于氨基，取代基的位置以对位和间位为优选，邻位取代的底物对应的产率相对较低。所述取代基不以任何方式限定，常见的取代基例如烷基、烷氧基、酰胺基、酯基、酮羰基、硝基和卤素等。所述芳香基上可带有这些取代基中的一种或多种，当具有多个取代基时，这多个取代基可以相同或不同，相邻的两个取代基可以相互独立或成环。

上述烷基优选指具有1～10个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、新戊基等；更优选具有1～4个碳原子的烷基，特别优选甲基、乙基和丙基。

上述烷氧基优选指具有1～10个碳原子的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、仲丁氧基等；更优选具有1～4个碳原子的烷氧基，特别优选甲氧基、乙氧基和异丙氧基。

上述酰胺基例如乙酰氨基、丙酰氨基和丁酰氨基等。

上述酯基例如甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯和甲酸丁酯等。

上述酮羰基例如乙酮基、丙酮基、丁酮基等

上述卤素是指氟、氯、溴或碘原子。

本发明的方法中，所述联硼酯优选联硼频那醇酯。

本发明的方法中，所述烷基亚硝酸酯中的烷基一般是3～6个碳原子的直链或支链烷基，优选具有4～5个碳原子的烷基，例如异戊基或叔丁基，特别优选叔丁基。

当所述联硼酯为联硼频那醇酯时，本发明方法的反应式可表示如下：

其中，式I化合物代表芳香胺，式II化合物是联硼频那醇酯，式III化合物代表烷基亚硝酸酯(其中R代表烷基)，式IV化合物代表产物芳香硼酸酯化合物。

本发明的方法优选使用自由基引发剂来促进反应，可采用的自由基引发剂例如过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈等，可用商品化试剂，无需特殊处理。其用量优选在基于所述芳香胺的2-10％当量的范围内。需要说明的是，在不加自由基引发剂的情况下，该反应也可以发生。自由基引发剂的加入在于提高反应收率和缩短反应时间。

本发明方法所使用的有机溶剂优选自下列集合中的一种：二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、乙酸乙酯和乙腈。这些有机溶剂亦用商品化试剂即可，无需特殊处理。其用量优选为2-3毫升/mmol芳香胺。

本发明方法三种反应物优选的投料摩尔比为芳香胺∶联硼酯∶烷基亚硝酸酯＝1∶1∶1.5～1∶1.2∶1.5。

上述反应的反应温度和反应时间根据不同的原料略有不同，以体系不再冒气泡为准，反应温度一般在室温至60℃的范围内，反应时间一般在0.5-4小时。加热过程可采用油浴(例如硅油、石蜡油等)或者其它加热方式。

本发明优选在反应完成后对反应产物进行后处理，包括浓缩和纯化。

所述浓缩过程可采用常压蒸馏、减压蒸馏等方法，例如用旋转蒸发仪真空浓缩。

所述纯化过程是通过柱层析得到纯净的产物。

本发明的方法首次实现了芳香胺一步转化得到芳香硼酸酯，反应效率高，反应成本低，可广泛用于制备芳香硼酸酯化合物。和现有技术相比，本发明具有下列优势：

1、本发明所涉及的主要原料为芳香胺，较已有的方法采用芳香卤化物为原料，是一个重大的补充，而且芳香胺的制备成本较芳香卤化物低，许多芳香卤化物的制备以对应的芳香胺为原料(如桑德迈尔反应)；

2、本发明方法所涉及的反应不需要严格的无水无氧条件，在空气中即可顺利发生，操作方便简单；

3、本发明方法所涉及的反应对官能团具有很好的容忍性和普适性，芳香基上的取代基可以为烷基、烷氧基、酯基、酰胺基、酮羰基、硝基和卤原子(F、Cl、Br、I)等。

具体实施方式

下面结合实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

对甲氧基苯硼酸频那醇酯的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入305mg(即1.2mmol)联硼频那醇酯，24mg(即0.1mmol)过氧化苯甲酰，123mg(即1mmol)对氨基苯甲醚，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应4h，反应后浓缩，以石油醚做洗脱剂柱层析纯化即可得到对甲氧基苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：

该化合物为无色液体，产率为72％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.75(d，1H，J＝8.7Hz)，6.89(d，1H，J＝8.7Hz)，3.82(s，3H)，1.33(s，12H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ162.1，136.4，113.2，83.5，55.0，24.8.

实施例2

3-硼酸频那醇酯三氟甲苯的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入254mg(即1mmol)联硼频那醇酯，5mg(即0.02mmol)过氧化苯甲酰，161mg(即1mmol)3-氨基三氟甲苯，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应4h，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯为30∶1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到3-硼酸频那醇酯三氟甲苯，其结构如下式所示：

该化合物为无色液体，产率70％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ8.09～8.06(m，1H)，7.97(d，1H，J＝7.4Hz)，7.70(d，1H，J＝7.9Hz)，7.48(t，1H，J＝7.7Hz)，1.36(s，12H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ137.9，131.4，131.3，131.3，131.2，130.2，129.8，129.8，128.8，128.0，127.8，127.7，127.7，127.7，125.6，122.9，84.2，24.8.

实施例3

4-硼酸频那醇酯苯乙酮的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入254mg(即1mmol)联硼频那醇酯，5mg(即0.02mmol)过氧化苯甲酰，135mg(即1mmol)4-氨基苯乙酮，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应4h，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯为20∶1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到4-硼酸频那醇酯苯乙酮，其结构如下式所示：

该化合物为略带黄色固体，产率60％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.94～7.88(m，4H)，2.62(s，3H)，1.36(s，12H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ198.4，138.9，134.8，127.2，105.3，84.1，26.7，24.8.

实施例4

4-硼酸频那醇酯苯甲酸乙酯的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入254mg(即1mmol)联硼频那醇酯，5mg(即0.02mmol)过氧化苯甲酰，165mg(即1mmol)4-氨基苯甲酸乙酯，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应4h，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯为20∶1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到4-硼酸频那醇酯苯乙酮，其结构如下式所示：

该化合物为略带黄色液体，产率79％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ8.02(d，2H，J＝8.4Hz)，7.87(d，2H，J＝8.4Hz)，4.38(q，1H，J＝7.1Hz)，1.42～1.35(m，15H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ166.6，134.5，132.6，128.5，84.1，61.0，24.8，14.2.

实施例5

3，4-二氯苯硼酸频那醇酯的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入305mg(即1.2mmol)联硼频那醇酯，5mg(即0.02mmol)过氧化苯甲酰，161mg(即1mmol)3，4-二氯苯胺，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应4h，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯为20∶1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到3，4-二氯苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：

该化合物为无色液体，产率54％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.86(d，1H，J＝1.4Hz)，7.60(dd，1H，J₁＝1.4Hz，J₂＝7.9Hz)，7.43(d，1H，J＝7.9Hz)，1.34(s，12H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ136.5，135.4，133.7，132.2，129.9，84.3，24.8.

实施例6

对乙酰氨基苯硼酸频那醇酯的合成

向25mL的长管型反应瓶中加入305mg(即1.2mmol)联硼频那醇酯，5mg(即0.02mmol)过氧化苯甲酰，150mg(即1mmol)对乙酰氨基苯胺，3mL乙腈，然后再称取154mg(即1.5mmol)叔丁基亚硝酸酯，在室温下反应1h，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯为20∶1(体积比)做洗脱剂柱层析纯化即可得到对乙酰氨基苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：

该化合物为白色固体，产率93％，其核磁数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.76(d，1H，J＝8.4Hz)，7.53(d，1H，J＝8.3Hz)，2.16(s，3H)，1.33～1.24(m，12H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ168.5，140.5，135.6，128.8，119.9，118.5，83.6，74.9，24.9，24.7，24.5，24.4.

Claims (10)

1.一种芳香硼酸酯化合物的制备方法，将芳香胺Ar-NH₂、联硼酯和烷基亚硝酸酯在有机溶剂中反应得到芳香硼酸酯化合物，其中芳香胺中的芳香基Ar代表非杂环芳香基。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述芳香基Ar上带有一个或多个取代基。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述取代基选自烷基、烷氧基、酰胺基、酯基、酮羰基、硝基和卤素中的一种或多种，当带有多个取代基时，这多个取代基相同或不同，相邻的两个取代基相互独立或成环。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述联硼酯为联硼频那醇酯。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烷基亚硝酸酯中的烷基是3～6个碳原子的直链或支链烷基。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、乙酸乙酯和乙腈中的一种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加入自由基引发剂促进反应。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂的用量为所述芳香胺的2-10％当量。

10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，三种反应物的投料摩尔比为芳香胺∶联硼酯∶烷基亚硝酸酯＝1∶1∶1.5～1∶1.2∶1.5。