CN106432003A

CN106432003A - 一种3‑砜基腈类化合物的合成方法

Info

Publication number: CN106432003A
Application number: CN201610837187.XA
Authority: CN
Inventors: 高令峰; 郑庚修; 李薇; 冯雪; 韩歆雨; 付凯
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: University of Jinan
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2017-02-22

Abstract

本发明公开了一种3‑砜基腈类化合物的合成方法，以取代磺酰肼和丙烯腈类化合物为原料，在水中加热反应即得到3‑砜基腈类化合物，反应结束后，经简单的分离即可得到95%以上纯度的3‑砜基腈类化合物。与其它合成方法比较，该方法反应步骤较短，合成方法更加绿色，产率更高。一步直接合成得到重要的腈类医药化工中间体，为化工合成领域提供了新的合成砜基取代腈类化合物的方法手段。

Description

一种3-砜基腈类化合物的合成方法

技术领域

本发明属于有机化合物工艺应用技术领域，具体涉及3-砜基腈类化合物及其无催化剂水溶剂绿色合成方法。

背景技术

腈类化合物是重要的不饱和有机化合物，因为具有不饱和的碳氮三键，是非常有用的有机反应活性位点，腈类化合物的碳氮三键能够很容易的转化成酰胺化合物、酯类化合物、胺类化合物、亚胺化合物、氮杂环化合物等有机化合物。合成腈类化合物的方法主要有胺的直接氧化，烃、醇、醛等无氮化合物的氨氧化，以及卤代烃的取代反应，醛酮类化合物的氰基亲核加成得到腈类化合物以及不饱和腈类化合物的选择还原得到腈类化合物。砜基化合物一般经过硫醚氧化或者亚磺酰基的取代反应等方法合成得到。3-砜基腈类化合物的合成方法，还较少见，而且多是需要经过多步合成的方法。由硫醇或硫醚与氯代烃反应得到硫醚后再氧化得到砜基。砜基取代的胺类化合物再经选择性氧化剂氧化得到氰基，从而得到砜基取代氰基化合物。由磺酰肼和α，β-不饱和腈类化合物反应合成3-砜基腈类化合物的方法未有报道。2014年，华南理工大学的江焕峰教授在欧洲化学杂志上发表了由苯磺酰肼和丙烯腈在氯化亚铜催化下，氧气氧化得到α，β-不饱和腈类化合物的方法学报道。

更早在1967年由Novacek Alois发表在Collection of Czechoslovak ChemicalCommunication期刊上以苯磺酰肼的两个氮为亲核试剂对三个丙烯腈双键的迈克尔加成反应。

鉴于以磺酰肼与丙烯腈为原料合成3-砜基腈类化合物的反应的空白，本发明发展了一种使用便宜易得的磺酰肼和丙烯腈为原料合成3-砜基腈的合成方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中的不足而提供了一种3-砜基腈类化合物的合成方法。磺酰肼和丙烯腈为原料的合成3-砜基腈的绿色合成方法，且反应在最绿色的水溶剂中进行，反应后经过萃取分离，干燥除水、旋蒸除溶剂后即可得到高纯度的3-砜基腈类目标化合物。为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

1、一种3-砜基腈类化合物的合成方法，其特征在于，以取代磺酰肼和丙烯腈类化合物为原料，无催化剂，水溶剂中60-110^oC下加热反应3-16小时，反应结束后，经简单的有机溶剂萃取和旋蒸除溶剂即可得到95%以上纯度的如式（III）的3-砜基腈类化合物；所述反应过程如反应式（a）所示；

其中，R¹基团是指烷基、芳香基，优选为芳香基；R²、R³是氢、烷基、芳香基，优选为氢和烷基。

2、一种3-砜基腈类化合物的合成方法，其特征在于取代磺酰肼中R¹是苯基、4-甲苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-叔丁基苯基、4-乙苯基、4-苯基苯基、4-硝基苯基、2-硝基苯基、2，4-二硝基苯基、苄基；丙烯腈类化合物中R²、R³是氢、甲基、苯基、4-氯苯基、4-甲氧基苯基。

3、一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述取代磺酰肼和丙烯腈类化合物用量摩尔比为1:1~3，优选为1:1~1.8。

4、一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述磺酰肼与水溶剂用量质量比为1:10~100，优选为1：20～80。

5、一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述萃取使用有机溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、二氯甲烷、氯仿（三氯甲烷）、1，2-二氯乙烷，石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合，优选为乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合。

具体实施方式

实施例1：取一15 mL厚壁耐压管，称取对甲基苯磺酰肼（0.5mmol，96.1 mg）加入其中，然后量取丙烯腈（1mmol，0.065 mL）溶液加入其中，溶剂为1mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-对甲基苯磺酰丙腈，白色晶体粉末99.4mg，收率为95 %。¹HNMR (400 MHz, CDCl₃)δ 7.80 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.39 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 3.63–3.23 (m, 2H),2.92–2.72 (m, 2H), 2.47 (s, 3H)。¹³CNMR (100 MHz, CDCl₃) δ 130.5, 128.3, 116.1,29.5, 21.5, 12.2。

实施例2：取一38mL厚壁耐压管，称取对硝基苯磺酰肼（1mmol，217.2 mg）加入其中，然后量取丙烯腈（1.2mmol，0.13 mL）溶液加入其中，溶剂为2mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，60℃油浴加热反应4小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-对硝基苯磺酰丙腈，白色晶体粉末216.18mg，收率为90%。¹HNMR (400 MHz,CDCl₃) δ 8.50 (d, J = 8.9 Hz, 2H), 8.19 (d, J = 8.9 Hz, 2H), 3.48 (t, J = 7.4Hz, 2H), 2.92 (t, J = 7.4 Hz, 2H)。¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 158.6, 128.3,116.1, 29.5, 21.5, 12.2。

实施例3：取一38mL厚壁耐压管，称取苯磺酰肼（1mmol，172.2mg）加入其中，然后量取丙烯腈（2 mmol，0.13 mL）溶液加入其中，溶剂为2mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，120℃油浴加热反应10h。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-苯磺酰丙腈，白色晶体粉末175.7 mg，收率为90%。¹HNMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.93 (d, J =7.3 Hz, 2H), 7.74 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.63 (t, J = 7.7 Hz, 2H), 3.46–3.32(m, 2H), 2.82 (t, J = 7.7 Hz, 2H)。¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 137.5, 130.1,128.2, 116.2, 51.2, 29.5, 12.1。

实施例4：取一50mL单口圆底烧瓶，称取对氟苯磺酰肼（0.5mmol，92.9mg）加入其中，然后量取丙烯腈（1.5mmol，0.195mL）溶液加入其中，溶剂为1mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-对氟苯磺酰丙腈，白色晶体粉末102.3mg，收率为96 %。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.97 (dd, J = 8.9, 5.0 Hz, 2H), 7.36–7.28 (m,2H), 3.39 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 2.84 (t, J = 7.6 Hz, 2H)。¹³C NMR (101 MHz,CDCl₃) δ 167.6, 165.1, 133.6, 131.2, 117.2, 117.0, 115.8, 51.3, 11.9。

实施例5：取一50mL单口圆底烧瓶，称取对叔丁基苯磺酰肼（2mmol，456.6mg）加入其中，然后量取丙烯腈（4 mmol，0.26 mL）溶液加入其中，溶剂为4mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。80℃油浴加热反应10小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到对叔丁基苯磺酰丙腈，白色晶体粉末480 mg，收率为95.5 %。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.86 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.64 (d, J = 8.7Hz, 2H), 3.72–3.20 (m, 2H), 3.04–2.74 (m, 2H), 1.38 (s, 9H)。¹³C NMR (100 MHz,CDCl₃) δ 158.8, 134.3, 128.1, 126.7, 116.0, 51.0, 35.3, 30.9, 11.9。

实施例6：取一25 mL单口圆底烧瓶，称取对甲氧基苯磺酰肼（0.5mmol，101.1 mg）加入，然后量取丙烯腈（1mmol，0.065 mL），溶剂为1mL的水，加入适当型号的磁子，装置冷凝管回流。85^oC油浴加热反应10 h。反应后，停止加热，自然冷却至室温，EtOAc（100 mL×3）萃取，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集合并有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-对甲氧基苯磺酰丙腈，白色固体219.8mg，收率97.6%。¹H NMR (400MHz, CDCl₃) δ 7.85 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.06 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 3.90 (s,3H), 3.46–3.26 (m, 2H), 2.90–2.71 (m, 2H)。¹³C NMR (100MHz, CDCl₃) δ 164.4,130.4, 128.8, 116.0, 114.9, 55.7, 51.3, 12.0。

实施例子7：取一15 mL厚壁耐压管，称取4-(4-苄基)苯磺酰肼（1mmol，262.2mg）加入其中，然后量取丙烯腈（2 mmol，0.13mL）溶液加入其中，溶剂为2mL的水，加入适当型号的磁子，检查密封塞的橡胶垫片是否完好。然后，把密封管的螺丝拧紧，80℃油浴加热反应16小时。反应后，停止加热，自然冷却至室温后，慢慢拧开塞子，EtOAc（50 mL×3）萃取反应液，合并有机相，再用饱和食盐水洗涤有机相，收集有机相，无水硫酸钠干燥半小时，旋蒸除掉溶剂即得到3-(4-苄基)苯磺酰丙腈，白色晶体粉末265.2mg，收率为93%。¹H NMR (400 MHz,DMSO) δ 7.41 (s, 5H), 4.58 (s, 2H), 3.45 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 2.98 (t, J =7.1 Hz, 2H)。¹³C NMR (100 MHz, DMSO) δ 131.5, 129.1, 128.3, 118.7, 58.2, 46.7,11.0。

上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种3-砜基腈类化合物的合成方法，其特征在于，以取代磺酰肼和丙烯腈类化合物为原料，无催化剂，水溶剂中60-110^oC下加热反应3-16小时，反应结束后，经简单的有机溶剂萃取、干燥除水和旋蒸除溶剂即可得到95%以上纯度的如式（III）的3-砜基腈类化合物；所述反应过程如反应式（a）所示；

其中，R¹基团是指烷基、芳香基；R²/R³是烷基、芳香基、氢。

2.根据权利要求1所述一种3-砜基腈类化合物的合成方法，其特征在于取代磺酰肼中R¹是苯基、4-甲苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-氟苯基、4-叔丁基苯基、4-乙苯基、4-苯基苯基、4-硝基苯基、2-硝基苯基、2，4-二硝基苯基、苄基；丙烯腈类化合物中R²、R³是氢、甲基、苯基、4-氯苯基、4-甲氧基苯基。

3.根据权利要求1所述一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述取代磺酰肼和丙烯腈类化合物用量摩尔比为1:1~3。

4.根据权利要求1所述一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述磺酰肼与水溶剂用量质量比为1:10~100。

5.根据权利要求1所述一种3-砜基腈类化合物的合成方法，所述萃取使用有机溶剂是乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、二氯甲烷、氯仿（三氯甲烷）、1，2-二氯乙烷，石油醚、乙醚、甲基叔丁基醚之一或几种的组合。