CN106831282B - 一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法 - Google Patents

一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于合成化学技术领域，具体涉及一种高选择性合成1,1,2‑三碘烯烃类化合物的方法。本发明所提供的方法具有反应条件温和、反应产物可控、产物单一易于纯化、化学选择性高、合成步骤简单、安全可靠和绿色环保的优点，同时适合多种末端炔烃类反应底物，合成产率高达99％，适合工业化生产。

Description

一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法
技术领域
本发明属于合成化学技术领域，具体涉及一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法。
背景技术
碘代炔烃类化合物是一类重要的有机合成中间体，可用于构建精细化学品、药物分子和功能材料的重要分子骨架或作为反应前体，同时该类化合物普遍具有良好的生物活性，也具有重要的生物活性，在药物化学、应用化学和合成化学领域有着广泛的应用，其合成与应用极具研究价值。其中，炔烃的氧化碘化反应是合成碘代炔烃化合物的重要方法。
用于合成碘代炔烃类化合物的传统方法主要为金属催化、碱催化和相转移催化，常常需要采用超声波、Grignard试剂和锂试剂进行合成反应，存在反应条件苛刻，选择性低，反应不可控，需要使用金属催化剂、污染环境等多种问题。因此，寻找一种高选择性、副反应少、产物单一易于纯化、合成步骤简单、反应产物可控的用于合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法，具有简便高效、反应产物可控、产率高的优点，为有机合成、药物研发、功能材料制备等提供了研究基础。
本发明的具体技术方案如下：
本发明提供了一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法，在高价碘试剂的氧化催化作用下，末端炔烃和第一碘化试剂在第一反应溶剂中进行反应，得到第一中间产物；继续加入第二碘化试剂、高价碘试剂和第二反应溶剂进行反应，得到所述1,1,2-三碘烯烃类化合物。
优选的，所述高价碘试剂为二乙酸碘苯。
优选的，所述第一碘化试剂选自含碘负离子的季铵盐或无机碘盐；
所述第二碘化试剂选自无机碘盐。
更优选的，所述含碘负离子的季铵盐选自四丁基碘化铵或碘化铵。
更优选的，所述无机碘盐选自碘化钾或碘化钠。
优选的，所述第一碘化试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(0.8～6):1
所述第二碘化试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(1～10):1。
优选的，所述高价碘试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(1～10):1。
优选的，所述反应为在室温下反应0.5～48h。
优选的，所述反应在反应溶剂中进行，所述第一反应溶剂为有机溶剂；
所述第二反应溶剂为有机溶剂-水混合体系；
所述有机溶剂选自乙腈、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、四氢呋喃、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚或乙酸乙酯；
所述第二反应溶剂中有机溶剂与水的混合体积比为1:20～3:1。
本发明还提供了一种由上述方法得到的1,1,2-三碘烯烃类化合物，其化学结构如通式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0001244154190000021
其中，R选自芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基或取代烷基。
优选的，所述取代芳基、取代杂芳基和取代烷基各自独立为被卤素、烷基、卤代烷基、烷氧基、硝基、氰基、羟基、酯基、羰基和酰胺基中的一个或多个基团取代的取代芳基、取代杂芳基或取代烷；
所述杂芳基为含氮、氧或硫的芳环或其衍生物。
优选的，所述1,1,2-三碘烯烃类化合物为：
Figure BDA0001244154190000031
综上所述，本发明提供了一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法，通过将末端炔烃和碘化试剂在反应溶剂中混合，然后在高价碘试剂的氧化催化作用下进行反应得到1,1,2-三碘烯烃类化合物。本发明采用二乙酸碘苯作为催化剂避免了金属催化而可能产生的金属残留和毒性，绿色环保；采用四丁基碘化铵作为碘化试剂，为合成反应提供碘源，简便高效，反应产物可控，易于分离纯化，适合工业化生产。因此，本发明所提供的合成方法具有反应条件温和、反应产物可控、产物单一易于纯化、化学选择性高、合成步骤简单、安全可靠和绿色环保的优点，同时适合多种末端炔烃类反应底物，合成产率高达99％，适合工业化生产。
具体实施方式
为了克服现有技术中存在的反应条件苛刻，选择性低，反应不可控，需要使用金属催化剂、污染环境等多种问题，本发明提供了一种高选择性合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法。
本发明所使用的术语“任选取代的”与“取代或非取代的”这个术语可以交换使用。一般而言，术语“任选地”不论是否位于术语“取代的”之前，表示所给结构中的一个或多个氢原子被具体取代基所取代。除非其他方面表明，一个任选的取代基团可以有一个取代基在基团各个可取代的位置进行取代。当所给出的结构式中不只一个位置能被选自具体基团的一个或多个取代基所取代，那么取代基可以相同或不同地在各个位置取代。其中所述的取代基可以是，但并不限于，羟基，氨基，卤素，氰基，芳基，杂芳基，烷氧基，烷基，烯基，炔基，杂环基，巯基，硝基，芳氧基等等。
本发明使用的术语“烷基”或“烷基基团”，表示含1-20个碳原子的饱和直链、环状或支链一价碳氢化合物原子团。其中所述烷基基团可以独立任选地被一个或多个取代基所取代。除非另外详细说明，烷基基团含有1-20个碳原子，其中一些实施例是，烷基基团含有1-10个碳原子，另外一些实施例是，烷基基团含有1-8个碳原子，另外一些实施例是，烷基基团含有1-6个碳原子，另外一些实施例是，烷基基团含有1-4个碳原子，另外一些实施例是，烷基基团含有1-3个碳原子。
烷基基团的实例包含，但并不限于，甲基(Me，-CH3)，乙基(Et，-CH2CH3)，正丙基(n-Pr，-CH2CH2CH3)，异丙基(i-Pr，-CH(CH3)2)，正丁基(n-Bu，-CH2CH2CH2CH3)，异丁基(i-Bu，-CH2CH(CH3)2)，仲丁基(s-Bu，-CH(CH3)CH2CH3)，叔丁基(t-Bu，-C(CH3)3)，正戊基(-CH2CH2CH2CH2CH3)，2-戊基(-CH(CH3)CH2CH2CH3)，3-戊基(-CH(CH2CH3)2)，2-甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH2CH3)，3-甲基-2-丁基(-CH(CH3)CH(CH3)2)，3-甲基-1-丁基(-CH2CH2CH(CH3)2)，2-甲基-1-丁基(-CH2CH(CH3)CH2CH3)，正己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH3)，2-己基(-CH(CH3)CH2CH2CH2CH3)，3-己基(-CH(CH2CH3)(CH2CH2CH3))，2-甲基-2-戊基(-C(CH3)2CH2CH2CH3)，3-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3)，4-甲基-2-戊基(-CH(CH3)CH2CH(CH3)2)，3-甲基-3-戊基(-C(CH3)(CH2CH3)2)，2-甲基-3-戊基(-CH(CH2CH3)CH(CH3)2)，2,3-二甲基-2-丁基(-C(CH3)2CH(CH3)2)，3,3-二甲基-2-丁基(-CH(CH3)C(CH3)3)，正庚基，正辛基，等等。
本发明使用的术语“芳基”，表示含1-20个碳原子的不饱和共轭碳氢化合物原子团。其中所述芳基可以独立任选地被一个或多个取代基所取代。除非另外详细说明，芳基含有1-20个碳原子，其中一些实施例是，芳基含有1-14个碳原子，另外一些实施例是，芳基含有1-10个碳原子，另外一些实施例是，芳基基团含有1-6个碳原子。芳基的实例包含，但并不限于，苯基，取代苯基，萘基，取代萘基，蒽基，取代蒽基，等等。
本发明使用的术语“杂芳基”，表示包含氮、硫和氧中的一个原子或多个原子组合成的含5-12个原子的芳环，或者为饱和环与杂芳环的衍生环状取代基。其中，所述杂芳基可以独立任选地被一个或多个取代基所取代。优选的，所述杂芳基为吡啶基或噻吩基。
下面将结合本发明具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解，对本发明的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明保护的范围中。
除非特别说明，本发明方法所采用的试剂、方法和设备均为本领域技术人员所采用的常规试剂、方法和设备。
实施例1
Figure BDA0001244154190000051
将38μL(0.3mmol)对甲基苯乙炔和133mg(0.36mmol)四丁基碘化铵(TBAI)溶解于1mL乙腈中，将96.6mg(0.3mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和124.5mg(0.75mmol)碘化钾，接着将193.2mg(0.6mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物1。将粗产物1进行硅胶柱层析(正己烷100％)分离纯化，得到浅色固体产物1，产率为94％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝7.16(s,4H),2.34(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝144.9,138.9,129.3,127.4,112.9,22.2,21.5。
实施例2
Figure BDA0001244154190000052
将38.9μL(0.3mmol)4-甲氧基苯乙炔和133mg(0.36mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将96.6mg(0.3mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和124.5mg(0.75mmol)碘化钾，接着将193.2mg(0.6mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物2。将粗产物2进行硅胶柱层析(正己烷100％)分离纯化，得到浅黄色固体产物2，产率为90％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝7.22(d,J＝8.4Hz,2H),6.86(d,J＝8.8Hz,2H),3.82(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝159.6,140.2,129.0,113.9,112.9,55.4,22.6。
实施例3
Figure BDA0001244154190000061
将33μL(0.3mmol)苯乙炔和133mg(0.36mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将96.6mg(0.3mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和124.5mg(0.75mmol)碘化钾，接着将193.2mg(0.6mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应12h，接着再往反应体系中加入124.5mg(0.75mmol)碘化钾和193.2mg(0.6mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应6h后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物3。将粗产物3进行硅胶柱层析(正己烷100％)分离纯化，得到白色色固体产物3，产率为80％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝7.32-7.38(m,3H),7.25-7.27(m,2H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝147.7,128.7,128.6,127.4,112.4,22.3。
实施例4
Figure BDA0001244154190000071
将32.6μL(0.2mmol)4-三氟甲基苯乙炔和88.6mg(0.24mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将64.4mg(0.2mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和83mg(0.5mmol)碘化钾，接着将128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应12h，接着再往反应体系中加入83mg(0.5mmol)碘化钾和128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应6小时后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物4。将粗产物4进行硅胶柱层析(正己烷100％)分离纯化，得到产物4，产率为85％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝7.63(d,J＝8.2Hz,2H),7.38(d,J＝8.0Hz,2H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝151.0,130.6(q,J＝32.5Hz),127.9,125.7(q,J＝3.7Hz),123.8(q,J＝270.7Hz),110.1,23.6；
19F NMR(377MHz,CDCl3,ppm):δ＝62.74。
实施例5
Figure BDA0001244154190000072
将44.9μL(0.5mmol)3-丁炔-1-醇和221.6mg(0.6mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将161mg(0.5mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和207.5mg(1.25mmol)碘化钾，接着将322.11mg(1.0mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应12h，接着再往反应体系中加入207.5mg(1.25mmol)碘化钾和322.11mg(1.0mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应6小时后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物5。将粗产物5进行硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯，4:1)分离纯化，得到产物5，产率为81％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO,ppm):δ＝4.8(br.s,1H),3.54(t,J＝6.8Hz,2H),2.72(t,J＝6.8Hz,2H)；
13C NMR(100MHz,DMSO,ppm):δ＝115.5,59.6,53.3,30.2。
实施例6
Figure BDA0001244154190000081
将32mg(0.2mmol)4-乙炔基苯甲酸甲酯和88.6mg(0.24mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将64.4mg(0.2mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和83mg(0.5mmol)碘化钾，接着将128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h，接着再往反应体系中加入1mL乙腈、3mL水、83mg(0.5mmol)碘化钾和128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应12小时后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物6。将粗产物6进行硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯，20:1)分离纯化，得到105mg黄色液体产物6，产率为97％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝8.04(d,J＝8.0Hz,2H),7.3(d,J＝8.4Hz,2H),3.92(s,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝166.3,151.8,130.2,130.0,127.5,110.7,52.3,23.16。
实施例7
Figure BDA0001244154190000082
将32mg(0.2mmol)N-乙酰基-3-乙炔基苯胺和88.6mg(0.24mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将64.4mg(0.2mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和83mg(0.5mmol)碘化钾，接着将128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应12h，接着再往反应体系中加入83mg(0.5mmol)碘化钾和128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应6小时后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物7。将粗产物7进行硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯，2:1)分离纯化，得到108.6mg黄色固体产物7，产率为100％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO,ppm):δ＝10.04(s,1H),7.52(s,1H),7.47(d,J＝8.0Hz,1H),7.30(t,J＝8.0Hz,1H),6.87(d,J＝7.6Hz,1H),2.05(s,3H)；
13C NMR(100MHz,DMSO,ppm):δ＝169.0,148.9,139.8,129.4,122.1,119.0,117.6,113.3,33.3,24.6。
实施例8
Figure BDA0001244154190000091
将39.3μL(0.4mmol)乙酸丙炔酯和177.3mg(0.48mmol)四丁基碘化铵溶解于1mL乙腈中，将128.8mg(0.4mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应3h后直接往反应体系中加入3mL水和166mg(1.0mmol)碘化钾，接着将257.7mg(0.8mmol)碘苯二乙酸在20min内分批加入到反应体系中，在室温条件下反应12h，接着再往反应体系中加入166mg(1mmol)碘化钾和257.7mg(0.8mmol)碘苯二乙酸，碘苯二乙酸在20min内分批加入到体系中，在室温条件下反应6小时后用硫代硫酸钠猝灭反应，再用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相后减压浓缩得到粗产物8。将粗产物8进行硅胶柱层析(正己烷/乙酸乙酯，20:1)分离纯化，得到185.7mg黄色固体产物8，产率为97％。以对硝基苯乙酮为核磁内标，其核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝4.76(s,2H),2.16(s,3H)；
13C NMR(100 MHz,CDCl3,ppm):δ＝169.9,112.6,74.70,35.7,21.3。

Claims (8)

1.一种合成1,1,2-三碘烯烃类化合物的方法，其特征在于，在高价碘试剂的氧化催化作用下，末端炔烃和第一碘化试剂在第一反应溶剂中进行反应，得到第一中间产物；继续加入第二碘化试剂、高价碘试剂和第二反应溶剂进行反应，得到所述1,1,2-三碘烯烃类化合物；
其中，所述高价碘试剂为二乙酸碘苯，所述第一碘化试剂为四丁基碘化铵，所述第二碘化试剂为碘化钾。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一碘化试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(0.8～6):1；
所述第二碘化试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(1～10):1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高价碘试剂和末端炔烃的反应摩尔比为(1～10):1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应为在室温下反应0.5～48h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应在反应溶剂中进行，所述第一反应溶剂为有机溶剂；
所述第二反应溶剂为有机溶剂-水混合体系；
所述有机溶剂选自乙腈、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、四氢呋喃、乙醚、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚或乙酸乙酯；
所述第二反应溶剂中有机溶剂与水的混合体积比为1:20～3:1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述1,1,2-三碘烯烃类化合物的化学结构如通式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002362738870000011
其中，R选自芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基或取代烷基。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述取代芳基、取代杂芳基和取代烷基各自独立为被卤素、烷基、卤代烷基、烷氧基、硝基、氰基、羟基、酯基、羰基和酰胺基中的一个或多个基团取代的取代芳基、取代杂芳基或取代烷；
所述杂芳基为含氮、氧或硫的芳环或其衍生物。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述1,1,2-三碘烯烃类化合物为：
Figure FDA0002362738870000021
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