CN109574897B - 一种(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮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)‑β‑硒氰酸酯基丙烯酮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丙炔酮、硒氰酸钾和水进行加成反应，合成(Z)‑β‑硒氰酸酯基丙烯酮化合物，(Z)‑β‑硒氰酸酯基丙烯酮化合物具有重要生理活性的含硒氰酸官能团以及可修饰烯基团，为药物及有机物合成提供重要的有机中间体，且其制备方法原料易得，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)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物及其合成方法
技术领域
本发明涉及(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮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丙炔酮、硒氰酸钾和水一步加成反应合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，属于有机中间体合成技术领域。
背景技术
(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮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烯基团，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)-β-硒氰酸酯基丙烯酮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官能团以及可修饰烯基团的(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物，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)-β-硒氰酸酯基丙烯酮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丙炔酮化合物、硫氰酸盐和水一锅反应合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，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)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物，其具有式1结构：
Figure BDA0001906455390000011
其中，
R为烷基或芳基。
优选的方案，R可以为烷基，如C1～C10的烷基，如直链烷基，也可以为带支链的烷基，或为C3～C7的环烷基，具体如甲基、乙基、异丁基、环己基等等。R可以为芳基，具体来说芳基为苯基或苯环上含常见取代基的取代苯基，取代苯基是苯环上包含常见的取代基团，如C1～C5的短链烷基、C1～C5的烷氧基、卤素取代基(氟、氯、溴等)、三氟甲基或氰基、硝基、氰基、氨基、C2～C5的酯基、羟基。取代基的位置不限，取代基数量可以为1个或多个，一般为含有一个取代基。
本发明还提供了一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，该方法是在超声波作用下，生物质低共熔溶剂催化丙炔酮化合物、硫氰酸盐和水进行加成反应，合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物。
优选的方案，所述丙炔酮化合物具有式2结构；
Figure BDA0001906455390000021
其中，
R选自烷基或芳基。
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，丙炔酮化合物与硫氰酸钾、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。
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丙炔酮化合物、硫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。
本发明的丙炔酮化合物是现有技术中可以购买的原料。
本发明的硫氰酸盐可以为常见的硫氰酸钾、硫氰酸钠等易溶性盐。
本发明的由丙炔酮化合物、硫氰酸盐和水进行共加成的反应路线如下：
Figure BDA0001906455390000031
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明首次由丙炔酮化合物与硫氰酸盐和水通过加成反应一步合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物。
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)本发明对丙炔酮化合物的选择性广，官能团兼容性好，易于各种基团修饰；
5)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。
6)本发明的(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物具有重要生理活性的硒氰酸官能团以及可修饰烯基团，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为实施例1中(Z)-4-selenocyanatobut-3-en-2-one核磁氢谱图；
图2为实施例1中(Z)-4-selenocyanatobut-3-en-2-one核磁碳谱图；
图3为实施例2中(Z)-1-phenyl-3-selenocyanatoprop-2-en-1-one核磁氢谱图；
图4为实施例2中(Z)-1-phenyl-3-selenocyanatoprop-2-en-1-one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。
对照实施例：
以下对照实验组1～22均按以下反应方程式反应：
Figure BDA0001906455390000032
具体操作步骤为：在10mL圆底烧瓶中，依次加入丙炔甲基酮(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 BDA0001906455390000041
上表中实验组1～9考察了各种反应介质对丙炔甲基酮、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HOAc水溶液、ChCl/oxalic acid、Betaine/glycolic acid等反应介质中三组份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丙炔甲基酮、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用量对丙炔甲基酮、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丙炔甲基酮、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，目标产物的产率没有提高。
上表中实验组6、15及16考察了生物质低共熔溶剂用量对丙炔甲基酮、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，目标产物的产率没有提高；当生物质低共熔溶剂用量低于5当量时，目标产物的收率降低明显。
上表中实验组17～21考察了超声辅助对丙炔甲基酮、硒氰酸钾、水三组份加成反应的影响，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，三组份加成反应效果最佳，可以在较短时间内获得最佳的目标产物收率。
以下实施例1～2按以下反应进行：
Figure BDA0001906455390000051
具体操作步骤为：在10mL圆底烧瓶中，依次加入炔酮化合物(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(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。
实施例1
原料：
Figure BDA0001906455390000061
目标产物：
Figure BDA0001906455390000062
(Z)-4-selenocyanatobut-3-en-2-one:Colorless oil.产率:78％.
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.05(d,J＝8.0Hz,1H),7.11(d,J＝8.0Hz,1H),2.36(s,3H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ120.0,143.6,125.2,107.2,29.3.
HRMS Calcd(EI)m/z for C5H5NOSe:[M]+174.9536,found:174.9530.
实施例2
原料：
Figure BDA0001906455390000063
目标产物：
Figure BDA0001906455390000064
(Z)-1-phenyl-3-selenocyanatoprop-2-en-1-one:
White solid,m.p.98-99℃产率:89％
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.35(d,J＝8.0Hz,1H),8.03–8.00(m,2H),7.87(d,J＝8.0Hz,1H),7.68–7.64(m,1H),7.56–7.52(m,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ191.5,146.6,135.3,134.4,129.1,128.7,121.4,107.9.HRMS Calcd(EI)m/z for C10H7NOSe:[M]+236.9693,found:236.9695.

Claims (5)

1.一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，其特征在于：在超声波作用下，生物质低共熔溶剂催化丙炔酮化合物、硒氰酸盐和水进行加成反应，合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物；
所述丙炔酮化合物具有式2结构；
Figure FDA0002487505130000011
所述(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物具有式1结构：
Figure FDA0002487505130000012
其中，
R为烷基或芳基；
所述生物质低共熔溶剂为氯化胆碱与乙醇酸组合。
2.根据权利要求1所述的一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，其特征在于：
所述烷基为C1～C10的直链或带支链的烷基，或者C3～C7的环烷基；
所述芳基为苯基，或者为具有C1～C5的烷基、卤素、硝基、氰基、氨基、C2～C5的酯基、羟基、三氟甲基、C1～C5的烷氧基中至少一种取代基的苯基。
3.根据权利要求1所述的一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，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任一项所述的一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，其特征在于：丙炔酮化合物与硒氰酸钾、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任一项所述的一种超声波辅助合成(Z)-β-硒氰酸酯基丙烯酮化合物的方法，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-Toluenethiosulfonate1;Kutateladze,T.G.等;《J.Org.Chem.》;19921231(第57期);P5270-5271 *
Synthesis of (E)‑β-Selenovinyl Sulfones through a Multicomponent Regio- and Stereospecific Selenosulfonation of Alkynes withInsertion of Sulfur Dioxide;Kai Sun等;《Org.Lett.》;20181022(第20期);P6687-6690 *

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