CN102241699B - 一种芳香硼酸酯卤代化合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芳香硼酸酯卤代化合物的制备方法，芳香硼酸酯和卤代丁二酰亚胺在三氯化金催化剂的促进下，在有机溶剂中反应得到芳香硼酸酯卤代化合物。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，且对官能团具有很好的容忍性和普适性，并且首次实现了芳香硼酸酯直接卤化得到芳香卤代硼酸酯，反应效率高，反应成本低，可广泛用于制备芳香硼酸酯卤代化合物。
Description
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卤代化合物的制备方法。
背景技术
芳香硼酸化合物在有机合成中具有十分重要的用途，而含有卤素的芳香硼化合物可以用于多位点的金属催化偶联反应，包括Heck反应，Suzuki-Miyaura反应等，因此具有更高的应用价值。含有卤素的芳香硼化合物的传统制备很困难，一般用多取代卤苯加入丁基锂低温进行锂卤交换，再和三甲氧基硼烷反应，水解得到芳香卤代硼酸。该反应条件苛刻，繁琐，操作不便，处理困难，而且锂卤交换受取代基控制，不能够很好的制备某些特定位点的卤素芳香硼酸。本发明对于合成卤代芳香硼酸技术是一种重要的补充。
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卤代化合物的制备方法，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卤代化合物。
本发明方法的技术方案如下：
一种芳香硼酸酯卤代化合物的合成方法，芳香硼酸酯(Ar-Bpin)(式I)和卤代丁二酰亚胺(NXS)(式II)在三氯化金的催化下，在有机溶剂中进行反应得到芳香硼酸酯卤代化合物(式III)。
上述反应式中：Ar代表取代或未取代芳香基；X代表卤素。
上述反应对官能团具有很好的容忍性，芳香硼酸酯的芳香基Ar可以是杂环或非杂环的芳香基，且芳香基上可带有一个或多个相同的或不同的取代基。所述杂环芳香基可以是五元或六元的含有杂原子的杂环芳香基，其中杂原子可以是S、N、O，例如噻吩基、呋喃基、吡咯基。所述芳香基上常见的取代基例如烷基、烷氧基、羟基和卤素等。当芳香基上具有多个取代基时，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。
上述卤素是指氟、氯、溴或碘原子。
本发明方法中，芳香硼酸酯卤代化合物的卤素来源为卤代丁二酰亚胺，卤代丁二酰亚胺可用商品化试剂，无需特殊处理，亦可在反应前进行重结晶处理，其用量优选基于所述芳香硼酸酯的1.1-1.5当量的范围内。催化剂选用三氯化金，用量在基于所述芳香硼酸酯的2-5％当量的范围内。
本发明方法所使用的有机溶剂优选为二氯甲烷或1，2-二氯乙烷。有机溶剂的用量按每毫摩尔芳香硼酸酯使用2-3毫升有机溶剂计。
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，以芳香硼酸酯反应完全为准，可以采用GC-MS监测。反应温度一般在20℃至80℃的范围内，反应时间一般在6-40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。
本发明方法所使用的芳香硼酸酯可由工业上较易得的芳香硼酸酯化而成，芳香硼酸酯再在三氯化金的催化下，以非常便宜易得的卤代丁二酰亚胺作为卤素来源，得到芳香硼酸酯卤代化合物。该方法具有经济性好、条件温和、选择性良好等优点。相比于传统方法，不仅操作和实用性强，而且能够合成一些用传统方法难以制备的新的芳香硼酸卤代化合物。具言之，和现有技术相比，本发明具有下列优势：
1、本发明制备的芳香硼酸卤代化合物在有机合成中有着重要的应用，该方法区域选择性良好，可以对底物进行单一位点的卤代，原料便宜，产率较高；
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，条件温和操作方便简单；
3、本发明方法所涉及的反应对官能团具有很好的容忍性，取代基可以为烷基、烷氧基、羟基，卤原子(F、Cl、Br、I)等，可以合成一些传统方法难以制备的卤代芳香硼酸酯类化合物。
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
3-甲基-6-溴苯硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入218mg(即1mmol)3-甲基苯硼酸频那醇酯，214mg(即1.2mmol)溴代丁二酰亚胺，6mg(即0.02mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在40℃下反应16小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比为30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到3-甲基-6-溴苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为黄色液体，产率为70％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.41(d，2H，J＝8.2Hz)，7.05(d，1H，J＝8.1Hz)，2.28(s，3H)，1.38(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ137.0，135.9，132.7，132.4，124.6，84.2，24.8，20.7。
实施例2
3，5-二甲基-6-溴苯硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入232mg(即1mmol)3，5-二甲基苯硼酸频那醇酯，196mg(即1.1mmol)溴代丁二酰亚胺，6mg(即0.02mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在40℃下反应6小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比为30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到3，5-二甲基-6-溴苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为白色固体，产率为83％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.17(s，1H)，7.05(s，1H)，2.34(s，3H)，2.23(s，3H)，1.36(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ137.6，135.9，133.9，133.4，126.6，84.0，24.7，23.3，20.4。
实施例3
3-氯-6-溴苯硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入239mg(即1mmol)3-氯苯硼酸频那醇酯，214mg(即1.2mmol)溴代丁二酰亚胺，12mg(即0.04mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在60℃下反应18小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到3-氯-6-溴苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为黄色液体，产率为70％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.58(d，1H，J＝2.7Hz)，7.45(d，1H，J＝8.5Hz)，7.20(dd，1H，J＝2.7Hz，8.5Hz)，1.37(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ136.0，133.9，132.7，131.7，125.6，84.5，24.7。
实施例4
3，5-二氟-6-溴苯硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入240mg(即1mmol)3，5-二氟苯硼酸频那醇酯，214mg(即1.2mmol)溴代丁二酰亚胺，12mg(即0.04mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在70℃下反应18小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到3，5-二氟-6-溴苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为淡黄液体，产率为84％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.17(ddd，1H，J＝1.2Hz，J＝2.8Hz，J＝8.2Hz)，6.93(dt，1H，J＝2.9Hz，J＝8.3Hz)，1.38(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ162.7，162.6，160.2，160.1，157.7，118.3，118.3，118.1，118.1，109.0，108.9，108.8，108.7，106.9，106.7，106.4，84.8，77.3，77.0，76.6，24.7。
实施例5
5-溴-2-噻吩硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入210mg(即1mmol)2-噻吩硼酸频那醇酯，214mg(即1.2mmol)溴代丁二酰亚胺，6mg(即0.02mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在20℃下反应18小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到5-溴-2-噻吩硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为橙色液体，产率为25％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.37(d，1H，J＝3.7Hz)，7.10(d，1H，J＝3.7Hz)，1.33(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ137.5，131.3，119.3，84.2，77.3，77.0，76.7，24.7。
实施例6
2，5-二碘-3-噻吩硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入210mg(即1mmol)3-噻吩硼酸频那醇酯，495mg(即2.2mmol)碘代丁二酰亚胺，6mg(即0.02mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在70℃下反应45小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比30∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到2，5-二碘-3-噻吩硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为橙色固体，产率为79％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.23(s，1H)，1.33(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ144.0，87.6，84.2，77.3，77.0，76.6，24.8。
实施例7
3，5-二甲基-6-氯苯硼酸频那醇酯的合成
向25mL的长管型反应瓶中加入232mg(即1mmol)3，5-二甲基苯硼酸频那醇酯，200mg(即1.5mmol)氯代丁二酰亚胺，12mg(即0.04mmol)三氯化金，3mL 1，2-二氯乙烷，在80℃下反应46小时，反应后浓缩，以石油醚∶乙酸乙酯体积比100∶1做洗脱剂柱层析纯化即可得到3，5-二甲基-6-氯苯硼酸频那醇酯，其结构如下式所示：
该化合物为黄色液体，产率为64％，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.29(s，1H)，7.09(s，1H)，2.33(s，3H)，2.27(s，3H)，1.37(s，12H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ136.2，135.8，135.3，134.1，133.9，84.0，77.3，77.0，76.6，24.7，20.5，20.5。
Claims (4)
1.一种芳香硼酸酯卤代化合物的制备方法，在三氯化金的催化下，式I所示的芳香硼酸酯和卤代丁二酰亚胺在有机溶剂中反应得到式III所示的芳香硼酸酯卤代化合物；
其中：Ar代表取代的苯基或噻吩基，取代基为烷基、烷氧基、羟基或卤素，相邻两个取代基相互独立；X代表卤素；卤代丁二酰亚胺的用量为所述芳香硼酸酯的1.1-1.5当量；三氯化金的用量为所述芳香硼酸酯的2-5%当量；所述有机溶剂为二氯甲烷或1,2-二氯乙烷；反应温度为20℃-80℃，反应时间为6-40小时。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括在反应完成后对反应产物进行浓缩和纯化。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浓缩采用常压蒸馏或减压蒸馏的方法进行。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述纯化采用柱层析的方法进行。
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