CN106631926B - 一种选择性合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选择性合成芳基甲基砜和β‑羟基砜衍生物的方法。该方法以亚磺酸钠盐和过氧化二叔丁基为原料，以水为绿色反应溶剂，无需任何添加剂和催化剂，通过控制反应温度选择性得到芳基甲基砜和β‑羟基砜衍生物。该方法具有反应条件温和、操作简单、成本低、对环境友好、产物选择性和产率高等优点，有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明属于芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物的合成领域，具体涉及以亚磺酸钠盐和过氧化二叔丁基为原料，选择性合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物的方法。
背景技术
砜类化合物及其衍生物，在有机和药物化学中是一类非常重要的化合物，它们不仅可以作为关键的合成中间体，而且具有广泛的药物活性，例如抗炎性、抗菌性、抗癌性等。一直以来，其合成方法受到人们的广泛关注。到目前为止，芳基甲基砜类化合物的合成主要采取以下方法：
(1)氧化甲基硫醚或甲基亚砜(Catal.Sci.Technol.，2016，6，222；Green Chem.，2015，17，1559；Org.Lett.，2015，17，5100)
(2)卤代烃和甲基亚磺酸钠的偶合(Org.Lett.2002，4，4423；Green Chem.，2014，16，3007)
(3)卤代烃和DMSO的氧化偶合(Chem.Commun.，2012，48，7513-7515)
对于β-羟基砜类化合物的合成，一般采取以下方法：
(1)含酮基砜类化合物的化学和生物还原(Tetrahedron：Asymmetry,2007，18，224)
(2)环氧化合物与亚磺酸钠盐的开环反应(Tetrahedron，1994，50，10483)
(3)烯烃与亚磺酸或亚磺酸盐或磺酰氯反应
2015年，中国发明专利(CN 1560033)公开了一种β-羟基砜衍生物的制备方法，该方法通过磺酰氯与烯烃和水或醇在四氢呋喃溶剂中反应，合成β-羟基砜衍生物；一些文献(Angew.Chem.，Int.Ed.，2013，52，7156；J.Org.Chem.，2015，80，7797；Org.Lett.，2016，18，2106)也报道了由烯烃与亚磺酸或亚磺酸盐反应制备β-羟基砜衍生物。
已公开的这些方法通常需要金属或过渡金属催化剂、添加剂、有毒的有机溶剂，在复杂的反应体系中才能顺利进行，导致副产物增加，目标产物分离困难，对环境不友好等缺点，这些不足大大地制约了其实际工业化应用。
基于上述理由，需要开发一种简单高效、绿色环保的方法，用于合成芳基甲基砜和β-羟基砜类化合物。至今为止，利用亚磺酸钠盐与过氧化二叔丁基反应制备芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物，未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种以亚磺酸钠盐和过氧化二叔丁基为原料，通过温度控制，选择性合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物，无需额外添加剂和催化剂，具有高效、经济、环保的优点，容易实现工业化生产。
本发明的技术方案如下。
一种选择性合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物的方法，包括以下步骤：
(1)在回流反应器中，依次加入亚磺酸钠盐、过氧化二叔丁基、溶剂，密封加热搅拌反应；
(2)反应完成后，冷却至室温，对反应液进行有机溶剂萃取、减压蒸馏，分别得到芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物。
进一步地，所述反应的温度为50～100℃，反应的时间为6～16h。
更进一步地，通过温度控制，选择性地合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物，反应合成芳基甲基砜时，反应的温度为80～100℃；反应合成β-羟基砜衍生物时，反应的温度为50～70℃。
更进一步地，选择性地合成芳基甲基砜和β-羟基砜衍生物；反应合成芳基甲基砜时，反应的时间是6～12h；反应合成β-羟基砜衍生物时，反应的时间为8～16h。
进一步地，所述溶剂包括甲醇、乙醇、水或离子液体。
进一步地，所述亚磺酸钠盐为苯或含苯取代基的亚磺酸钠盐、烷基亚磺酸钠盐和包括含有硫、氧或氮的杂环亚磺酸钠盐中的一种。
更进一步地，反应合成芳基甲基砜时，所述亚磺酸钠盐为苯或含苯取代基的亚磺酸钠盐和包括含有硫、氧或氮的杂环亚磺酸钠盐在内的芳基亚磺酸钠盐中的一种。
进一步地，所述亚磺酸钠盐和过氧化二叔丁基的摩尔比为1∶0.5～1∶3。
进一步地，所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯。
本发明的原理如下式所示：
结构式中，R为芳基、烷基或包括含有硫、氧或氮的杂环基。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明通过温度控制来选择性合成芳基甲基砜和β-羟基砜类化合物，产物选择性高，合成芳基甲基砜的产率高达81～93％，合成β-羟基砜类化合物的产物高达69～82％。
(2)本发明使用廉价、绿色环保的水作为溶剂，无需额外添加剂、催化剂，反应体系简单有效，副产物少，产品容易分离提纯。
(3)本发明使用廉价易得的亚磺酸钠盐，过氧化二叔丁基为原料，底物适用范围广，生产成本低，具有很高的工业化应用价值。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不限于此。
实施例1
在回流反应器中，依次加入0.5mml苯亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在100℃下密封加热12小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物苯基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。苯基甲基砜分离产率为93％。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ7.95(d，J＝7.9Hz，2H)，7.67(t，J＝7.3Hz，1H)，7.58(t，J＝7.4Hz，2H)，3.06(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ140.6，133.7，129.4，127.3，44.5。
实施例2
在回流反应器中，依次加入0.5mml苯亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在70℃下密封加热15小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-甲基-1-苯磺酰基-2-丙醇。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR和IR确定。2-甲基-1-苯磺酰基-2-丙醇分离产率为75％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.93(t，2H)，7.67(t，J＝6.8Hz，1H)，7.58(t，J＝7.6Hz，2H)，3.31(s，2H)，1.61(s，1H)，1.46(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ141.1，133.9，129.4，127.6，70.2，66.4，29.73；IR(KBr)：3445，2925，1632，1550，1393，1125，758cm-1。
实施例3
在回流反应器中，依次加入0.5mml对氯苯亚磺酸钠、0.25mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在100℃下密封加热12小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物对氯苯基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。对氯苯基甲基砜分离产率为90％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.89(d，J＝7.8Hz，2H)，7.56(d，J＝7.8Hz，2H)，3.06(s，3H)；13CNMR(100MHz，CDCl3)：δ140.5，139.1，129.7，128.9，44.5。
实施例4
在回流反应器中，依次加入0.5mml对氯苯亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在70℃下密封加热8小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-甲基-1-对氯苯磺酰基-2-丙醇。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR和IR确定。2-甲基-1-对氯苯磺酰基-2-丙醇分离产率为70％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.87(d，J＝8.6Hz，2H)，7.56(d，J＝8.6Hz，2H)，3.30(s，2H)，1.46(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ140.7，139.6，129.7，129.1，70.2，66.6，29.8；IR(KBr)：3447，2926，1631，1551，1393，1125，796cm-1。
实施例5
在回流反应器中，依次加入0.5mml对甲基苯亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在80℃下密封加热12小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物对甲基-苯基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。对甲基-苯基甲基砜分离产率为89％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.82(d，J＝7.7Hz，2H)，7.37(d，J＝7.8Hz，2H)，3.04(s，3H)，2.45(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ144.7，137.7，130.0，127.4，44.6，21.6。
实施例6
在回流反应器中，依次加入0.5mml对甲基苯亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在50℃下密封加热16小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-甲基-1-对甲基苯磺酰基-2-丙醇。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR和IR确定。2-甲基-1-对甲基苯磺酰基-2-丙醇分离产率为69％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.81(d，J＝8.3Hz，2H)，7.37(d，J＝8.0Hz，2H)，3.29(s，2H)，2.46(s，3H)，1.44(s，6H)，13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ144.9，138.2，130.0，127.6，70.2，66.5，29.7，21.6；IR(KBr)：3448，2923，1550，1397，1225，1125，796cm-1。
实施例7
在回流反应器中，依次加入0.5mml对甲氧基苯亚磺酸钠、1.5mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在80℃下密封加热12小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物对甲氧基-苯基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。对甲氧基-苯基甲基砜分离产率为92％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.87(d，J＝8.3Hz，2H)，7.03(d，J＝8.3Hz，2H)，3.89(s，3H)，3.03(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ163.7，132.3，129.5，114.5，55.7，44.8。
实施例8
在回流反应器中，依次加入0.5mml对甲氧基苯亚磺酸钠、0.25mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在70℃下密封加热16小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-甲基-1-对甲氧基苯磺酰基-2-丙醇。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR和IR确定。2-甲基-1-对甲氧基苯磺酰基-2-丙醇分离产率为77％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.85(d，J＝8.9Hz，2H)，7.02(d，J＝8.9Hz，2H)，3.89(s，3H)，3.28(s，2H)，1.44(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ163.9，132.8，129.8，114.6，70.1，66.7，55.7，29.7；IR(KBr)：3489，2974，1500，1397，1125，804cm-1。
实施例9
在回流反应器中，依次加入0.5mml 2-噻吩亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在100℃下密封加热10小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-噻吩基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。2-噻吩基甲基砜分离产率为89％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.72(m，2H)，7.16(t，J＝4.3Hz，1H)，3.19(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ133.6，133.5,130.9，127.9，46.12。
实施例10
在回流反应器中，依次加入0.5mml 2-噻吩亚磺酸钠、1.5mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在50℃下密封加热16小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物2-甲基-1-(2-噻吩苯磺酰基)-2-丙醇。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR和IR确定。2-甲基-1-(2-噻吩苯磺酰基)-2-丙醇分离产率为82％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.73(m，2H)，7.16(m，1H)，3.46(s，2H)，1.59(s，1H)，1.47(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ142.4，134.1，133.8，127.9，70.2，68.2，29.7；IR(KBr)：3505，3099，2974，2923，2854，1646，1396，1140，1017，735，607cm-1。
实施例11
在回流反应器中，依次加入0.5mml苄基亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在100℃下密封加热6小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物对苄基甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。苄基甲基砜分离产率为81％。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ7.41(s，5H)，4.25(s，2H)，2.75(s，3H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ130.9，130.5，129.2，128.3，61.4，39.0。
实施例12
在回流反应器中，依次加入0.5mml甲基亚磺酸钠、1mmol过氧化二叔丁基、2.5mL水；磁力搅拌，在100℃下密封加热12小时；停止加热后，冷却至室温，然后用乙酸乙酯萃取反应液三次；在减压蒸馏下除去乙酸乙酯，得到目标产物二甲基砜。
所得产品的结构由GC-MS、1H NMR、13C NMR确定。二甲基砜分离产率为61％。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ2.99(s，6H)；13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ42.7。
Claims (6)
1.一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在回流反应器中，依次加入亚磺酸钠盐、过氧化二叔丁基、溶剂，密封加热搅拌反应；所述反应的时间为6~16h；通过温度控制，选择性地合成甲基砜衍生物和β-羟基砜衍生物；当反应的温度为80~100℃时，反应合成甲基砜衍生物；当反应的温度为50~70℃时，反应合成β-羟基砜衍生物；所述亚磺酸钠盐为苯亚磺酸钠、对氯苯亚磺酸钠、对甲基苯亚磺酸钠、对甲氧基苯亚磺酸钠、烷基亚磺酸钠盐和含有硫、氧或氮的杂环亚磺酸钠盐中的一种；
（2）反应完成后，冷却至室温，对反应液进行有机溶剂萃取、减压蒸馏，得到甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物。
2.根据权利要求1所述的一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，选择性地合成甲基砜衍生物和β-羟基砜衍生物；反应合成甲基砜衍生物时，反应的时间是6~12 h；反应合成β-羟基砜衍生物时，反应的时间为8~16 h。
3.根据权利要求1所述的一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，反应合成甲基砜衍生物时，所述亚磺酸钠盐为苯亚磺酸钠、对氯苯亚磺酸钠、对甲基苯亚磺酸钠、对甲氧基苯亚磺酸钠和含有硫、氧或氮的杂环亚磺酸钠盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，所述亚磺酸钠盐和过氧化二叔丁基的摩尔比为1：0.5~1：3。
6.根据权利要求1所述的一种选择性合成甲基砜衍生物或β-羟基砜衍生物的方法，其特征在于，步骤（2）所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯。
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