CN109438309B - 一种z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Z‑2‑硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物及其合成方法。在超声波作用下，生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜、硒氰酸钾和水进行三组份加成反应，合成Z‑2‑硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物。Z‑2‑硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物具有硒氰酸活性基团，以及可修饰的烯基和砜基团，为药物合成提供重要的有机中间体，且该方法原料易得，反应条件简便、温和、绿色节能，反应选择性及产率高，底物官能团兼容性优异，具有较高的应用价值。

Description

一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物及其合成方法，特别涉及一种超声波辅助生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜化合物、硒氰酸盐和水一步加成反应合成Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的方法，属于有机中间体合成技术领域。
背景技术
Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物由于具有非常重要生理活性的含硒官能团，以及可修饰的烯基和砜基官能团，是一类非常重要的药物及有机合成中间体化合物。但是，目前尚无文献报道相关类似化合物及其合成方法。
发明内容
针对现有技术中未见Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的相关化合物，本发明的第一个目的是在于提供一种具有重要生理活性的含硒氰酸酯官能团以及可修饰烯基和砜基官能团的Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物，为药物及有机物合成提供重要的有机中间体。
针对现有技术中Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的合成存在技术空白，本发明的第二个目的是在于提供一种利用生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜、硒氰酸盐和水一锅反应合成Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的方法，该方法高收率，低成本，环境友好，有利于工业化生产应用。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物，其具有式1结构：
Figure BDA0001906021590000011
其中，
R为氢、烷基、卤素取代基、硝基、氰基、氨基、酯基、羟基、三氟甲基或烷氧基。
式1结构中R可以为氢，也可以为常见的取代基团，如烷基、卤素取代基、硝基、氰基、氨基、酯基、羟基、三氟甲基或烷氧基等。烷基可以为短链烷基，如C1～C5的烷基，烷基为直链或带支链的烷基，也可以为环烷基，如甲基、乙基、丁基、异丁基、异丙基、环丙基等。卤素为氟、氯、溴或碘。酯基为C2～C5的酯基，如甲氧酰基、乙氧酰基等。烷氧基为C1～C5的烷氧基。
本发明还提供了一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的合成方法，该方法是在超声波作用下，生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜、硒氰酸盐和水进行三组份加成反应，合成Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物。
优选的方案，所述乙炔基芳基砜具有式2结构；
Figure BDA0001906021590000021
其中，R为烷基、卤素取代基、硝基、氰基、氨基、酯基、羟基、三氟甲基或烷氧基。R具体选择如式1结构。
优选的方案，所述生物质低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇酸组合。较优选的生物质低共熔溶剂由氯化胆碱与乙醇酸按摩尔比1:1～3组合。最优选为由氯化胆碱与乙醇酸按摩尔比1:2组合。而其他类似的生物质低共熔溶剂反应效果远远低于氯化胆碱/乙醇酸，如氯化胆碱/草酸(两者摩尔比1:2)，氯化胆碱/尿素(两者摩尔比1:2)，甜菜碱/乙醇酸(两者摩尔比1:2)等。本发明采用的生物质低共熔溶剂在反应中同时作为催化剂和反应介质。
优选的方案，乙炔基芳基砜化合物与硒氰酸盐、水及生物质低共熔溶剂的摩尔比为1:1～2:1～2:1～10。最优选的摩尔比为1:1.2:1:5。
较优选的方案，所述加成反应的条件为：在室温下，超声功率为25～45W，超声频率为28KHz～80KHz，反应时间为15～40min。更进一步优选的超声功率为35W。更进一步优选的超声频率为40KHz。本发明在超声辅助下进行生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜化合物、硒氰酸盐和水进行加成反应，不仅可以在缩短反应时间，还能提升转化率。
本发明的硒氰酸盐为常见易溶性硒氰酸盐，如硒氰酸钾或硒氰酸钠等。
本发明的乙炔基芳基砜化合物是现有技术中可以购买的原料。
本发明的由乙炔基芳基砜化合物、硒氰酸盐和水三组份加成反应路线如下：
Figure BDA0001906021590000031
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明首次由乙炔基芳基砜化合物与硒氰酸盐和水通过加成反应一步合成Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物。
2)本发明采用生物质低共熔溶剂作为反应介质和催化剂，易循环使用，环境友好，价格低廉；
3)本发明在室温条件下反应，条件温和；
4)本发明使用超声波促进反应，在缩短反应时间的同时，提高反应产率。
5)本发明的Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物具有重要生理活性的硒氰酸官能团以及可修饰的烯基和砜基团等，为药物及有机物合成提供重要的有机中间体。
附图说明
图1为(Z)-1-methyl-4-((2-selenocyanatovinyl)sulfonyl)benzene的核磁氢谱图；
图2为(Z)-1-methyl-4-((2-selenocyanatovinyl)sulfonyl)benzene的核磁碳谱图。
具体实施方式
以下具体实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
Figure BDA0001906021590000032
具体操作步骤为：在10mL圆底烧瓶中，依次加入乙炔基对甲基苯基砜(0.3mmol)，硒氰酸钾(1.2当量，0.36mmol，516mg)，水(1当量)，生物质低共熔溶剂ChCl/glycolic acid(摩尔比1:2)(5当量，1.5mmol)，所得混合液在35W/40KHz的超声反应装置中反应35分钟。乙酸乙酯萃取反应物，最后，用旋转蒸发器浓缩滤液，用石油醚(PE)/乙酸乙酯(EA)作为洗脱剂，采用硅胶(200-300目筛)进行柱色谱纯化，得到白色固体产物Z-2-硒氰酸酯基烯基对甲苯基砜化合物,(Z)-1-methyl-4-((2-selenocyanatovinyl)sulfonyl)benzene，m.p.107-109℃.产率：83％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.77(d,J＝8.4Hz,2H),7.69(d,J＝8.8Hz,1H),7.39(d,J＝8.4Hz,2H),6.93(d,J＝8.8Hz,1H),2.47(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ146.2,135.7,133.6,130.4,130.0,127.5,103.7,21.8.HRMS Calcd(EI)m/z for C10H9NO2SSe:[M]+286.9519,found:286.9513.
对照实施例：
以下对照实验组1～21均按以下反应方程式反应：
Figure BDA0001906021590000041
具体操作步骤为：在10mL圆底烧瓶中，依次加入乙炔基-4-甲基苯砜(1当量，0.3mmol)、硒氰酸钾、水，以及溶剂或者生物质低共熔溶剂，所得混合液在的超声反应装置中反应，或者搅拌反应。乙酸乙酯萃取反应物，最后，用旋转蒸发器浓缩滤液，用石油醚(PE)/乙酸乙酯(EA)作为洗脱剂，采用硅胶(200-300目筛)进行柱色谱纯化。
Figure BDA0001906021590000042
Figure BDA0001906021590000051
上表中实验组1～9考察了各种反应介质对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，从实验数据可以看出，在ChCl/glycolic acid介质中反应相对其他反应介质，可以明显提高三组份加成反应的效率。虽然在glycolic acid水溶液、ChCl/oxalicacid、Betaine/glycolic acid等反应介质中共加成反应也能顺利进行，但是目标产物的收率并不理想。同时也可以看出，采用单一的ChCl或glycolic acid均达不到很好的三组份加成反应效果，说明两者之间存在明显的协同增效作用。
上表中实验组6、10及11考察了反应介质ChCl/glycolic acid中生物质酸和生物质碱摩尔比例对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，通过实验表明ChCl/glycolic acid的最佳摩尔比例为1:2，过高或过低都会降低目标产物收率。
上表中实验组6、12及13考察了反应原料KSeCN用量对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，通过实验表明KSeCN的最佳摩尔用量为1.2当量，过高时目标产物的收率增加并不明显，而过低时，目标产物的收率降低明显。
上表中实验组6及14考察了反应原料水的用量对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，通过实验表明水的最佳摩尔用量为1当量，增加水的用量目标产物的收率无增加。
上表中实验组6、15及16考察了生物质低共熔溶剂的用量对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，通过实验表明生物质低共熔溶剂的最佳摩尔用量为5当量，增加生物质低共熔溶剂的用量目标产物的收率无增加；使用量低于5当量时，目标产物的收率降低明显。
上表中实验组17～21考察了超声辅助对对乙炔基-4-甲基苯砜、硒氰酸钾、水共加成反应的影响，通过实验表明通过超声辅助反应，能够大大缩短反应时间，提高反应效率，特别是超声功率为35W/频率为40KHz时，共加成反应效果最佳，可以在较短时间内获得最佳的目标产物收率。

Claims (5)

1.一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的合成方法，其特征在于：在超声波作用下，生物质低共熔溶剂催化乙炔基芳基砜、硒氰酸盐和水进行三组份加成反应，合成Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物；
所述生物质低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇酸组合；
所述Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物，具有式1结构：
Figure FDA0002454948650000011
所述乙炔基芳基砜具有式2结构；
Figure FDA0002454948650000012
其中，
R为氢、烷基、卤素取代基、硝基、氰基、氨基、酯基、羟基、三氟甲基或烷氧基。
2.根据权利要求1所述的一种Z-2-硒氰酸酯基烯基芳基砜化合物的合成方法，其特征在于：
所述烷基为C1～C5的烷基；
所述卤素为氟、氯、溴或碘；
所述酯基为C2～C5的酯基；
所述烷氧基为C1～C5的烷氧基。
3.根据权利要求1所述的一种Z-β-硒氰酸酯基丙烯砜化合物的合成方法，其特征在于：所述生物质低共熔溶剂由氯化胆碱与乙醇酸按摩尔比1:1～3组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种Z-β-硒氰酸酯基丙烯砜化合物的合成方法，其特征在于：乙炔基芳基砜与硒氰酸盐、水及生物质低共熔溶剂的摩尔比为1:1～2:1～2:1～10。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种Z-β-硒氰酸酯基丙烯砜化合物的合成方法，其特征在于：所述加成反应的条件为：在室温下，超声功率为25～45W，超声频率为28KHz～80KHz，反应时间为15～40min。
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A facile synthesis of tetramethyl thiophenetetracarboxylate: reaction of dimethy acetylenedicarboxylate with potassium p-Toluenethiosulfonate;Kutateladze,T.G.;《J.Org.Chem》;19921231(第57期);P5270-5271 *
Synthesis of (E)‑β-Selenovinyl Sulfones through a Multicomponent Regio- and Stereospecific Selenosulfonation of Alkynes with Insertion of Sulfur Dioxide;Kai Sun等;《Org. Lett.》;20181022(第20期);P6687-6690 *

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