CN110655480B - 一种砜类化合物的合成方法 - Google Patents

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    • C07C315/02—Preparation of sulfones; Preparation of sulfoxides by formation of sulfone or sulfoxide groups by oxidation of sulfides, or by formation of sulfone groups by oxidation of sulfoxides

Abstract

本发明公开了一种砜类化合物的合成方法，所述的合成方法具体按照如下步骤进行：以式(I)所示化合物为反应原料，Ru/C为催化剂，NaIO4为氧化剂，水为溶剂，于室温下进行反应，反应结束后，得到反应液经后处理，得到式(II)所示砜类化合物；所述Ru/C的用量以Ru的物质的量计为式(I)所示化合物的物质的量的0.5～2％；所述NaIO4的物质的量为式(I)所示化合物的物质的量的50～150％。本发明在常温条件下，用高碘酸钠氧化廉价的钌碳生成四氧化钌，从而进一步氧化硫醚化合物合成砜类化合物，产率接近100％，后续处理简单，无需复杂的分离和提纯就可以得到纯的产物。因此，此方法更加高效、快捷、环保、温和。

Description

一种砜类化合物的合成方法
(一)技术领域
本发明涉及一种砜类化合物的合成方法。
(二)背景技术
砜类化合物是一种非常重要的有机合成中间体，在药物化学、材料科学、方面有着非常广泛的应用，而且具有广泛的生物活性。如比卡鲁胺(结构a)是一种抗雄性激素药物，适用于前列腺癌晚期治疗；拉罗皮兰(结构b)是常用的心血管类药物，用于治疗脂肪代谢障碍；罗非考昔(结构c)是一种环氧合酶选择性抑制剂，可用于治疗关节炎镇痛，具有良好的患者耐受性，并且还具有预防大肠癌、食管癌，治疗头颈癌、乳腺癌、膀胱癌、宫颈癌的潜在临床价值和治疗作用；比氨苯砜(结构d)具有一定的抑菌作用，常用来治疗麻风病。同时砜类化合物在农用化学品也占有非常重要的地位，如甲基磺草酮(结构f)是常用的除草剂，具有对环境无影响，降雨不影响其药效等优点。同时，硫化物氧化是原油催化氧化脱硫的基础，其中硫化合物被去除也是最常见的困难之一。
自从1953年Djerassi报道了四氧化钌可以用作氧化剂运用于化学反应，四氧化钌就广泛应用于氧化反应。然而，四氧化钌具有性质不稳定，毒性大，价格昂贵等缺点，这对化学研究具有一定的局限性。
Figure BDA0002186947930000021
现有砜类化合物的制备方法存在以有机试剂为溶剂、产率低等下缺陷。例如，
Frenzel,R.等以芳基硫醚为底物，分两步氧化制备了砜，总产率约为42％,其中，第一步产率59％，第二步产率71％(Sathicq,
Figure BDA0002186947930000024
.G., Blanco,M.N.,Romanelli,G.P.,&Pizzio,L.R.)Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,2015，403,27-36.)
Figure BDA0002186947930000022
2003年，Zhang,J.,等人用Oxone试剂氧化制备了砜，产率只有91％。 (Zhang,J.,Blazecka,P.G.,Belmont,D.,&Davidson,J.G.2003, ChemInform,34(17).)..
Figure BDA0002186947930000023
因此，寻找一种更加绿色、廉价、多功能、高选择性的方法变得至关重要。
(三)发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种在室温下使用廉价的钌碳作为催化剂催化硫醚合成砜类化合物的方法，该方法具有绿色、廉价、多功能、选择性高、后处理简单等优点。
本发明的技术方案如下：
一种式(II)所示砜类化合物的合成方法，所述的合成方法具体按照如下步骤进行：
以式(I)所示化合物为反应原料，Ru/C为催化剂，NaIO4为氧化剂，水为溶剂，于室温(20～30℃)下进行反应，反应结束后，得到反应液经后处理，得到式(II)所示砜类化合物；所述Ru/C的用量以Ru的物质的量计为式(I)所示化合物的物质的量的0.5～2％，优选1％；所述NaIO4的物质的量为式(I)所示化合物的物质的量的 50～150％，优选110％；
Figure BDA0002186947930000031
式(I)、(II)中，R1、R2各自独立为的C1～3烷基或C1～7的芳基。
进一步，优选的，所述的R1、R2各自独立为甲基、丙基、苯甲基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-甲氧基苯基。
进一步，所述水的体积用量以式(I)所示化合物的物质的量计为3～5mL/mmol。
本发明的反应进程可采用常规方法进行监测，例如用TLC监测原料式(I)所示化合物反应完全来判断反应结束时间点；反应时间通常在2～3h。
进一步，本发明所述反应液的后处理的方法为：反应结束后，将反应液过滤，用二氯甲烷洗涤，合并滤液和洗涤液，用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得到式(II) 所示产物。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种硫醚化合物氧化成砜类化合物的制备方法，操作过程简单，产率接近100％，后续处理简单，无需复杂的分离和提纯就可以得到纯的产物。
(2)传统的方法利用四氧化钌进行氧化，然而，四氧化钌具有性质不稳定，毒性大，价格昂贵等缺点，具有一定的局限性；与传统方法相比，此方法以水做溶剂，该方法在常温条件下，用高碘酸钠氧化廉价的钌碳生成四氧化钌，从而进一步氧化硫醚化合物合成砜类化合物。因此，此方法更加高效、快捷、环保、温和。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1：砜类化合物II-1的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000041
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将62mg(1mmol)二甲硫醚I-1 加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测二甲硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷(10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-1，产率100％。化合物式II-1的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ2.92(s,6H).13C NMR(150MHz, CDCl3)δ42.67.GC-MS(EI):m/z 94.01[M+].熔点：108℃
实施例2：砜类化合物II-2的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000051
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将118mg(1mmol)二丙硫醚I-2 加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测二丙硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷(10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-2，收率100％。化合物式II-2的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ2.91–2.84(m,2H),1.85–1.75(m, 2H),1.02(td,J＝7.4,3.1Hz,3H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ54.37, 15.72,13.13.GC-MS(EI):m/z 150.07[M+].熔点：29.5℃
实施例3：砜类化合物II-3的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000061
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将124mg(1mmol)甲基苯基硫醚I-3加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测甲基苯基硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷 (10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-3，产率 100％。化合物式II-3的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.86(d,J＝7.4Hz,2H),7.58(t,J＝7.5 Hz,1H),7.49(t,J＝7.8Hz,2H),2.98(s,3H).13C NMR(150MHz, CDCl3)δ140.58,133.73,129.39,127.35,44.50.GC-MS(EI):m/z 156.02[M+].熔点：86℃
实施例4：砜类化合物II-4的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000062
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将138mg(1mmol)甲基对甲苯基硫醚I-4加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测甲基对甲苯基硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷(10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-4，产率100％。化合物式II-4的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.82(d,J＝8.2Hz,2H),7.37(d,J＝8.4 Hz,2H),3.04(s,3H),2.45(s,3H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ 144.68,137.70,129.96,127.33,44.59,21.60.GC-MS(EI):m/z 170.04[M+].熔点：89℃
实施例5：砜类化合物II-5的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000071
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将158mg(1mmol)4-氯茴香硫醚I-5加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测 4-氯茴香硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷 (10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-5，产率 100％。化合物式II-5的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.91–7.88(m,2H),7.57–7.54(m, 2H),3.07(s,3H).13CNMR(150MHz,CDCl3)δ140.39,139.03,129.71, 128.92,44.51.GC-MS(EI):m/z 189.99[M+].熔点：96℃
实施例6：砜类化合物II-6的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000081
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将203mg(1mmol)4-溴苯甲硫醚I-6加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测 4-溴苯甲硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，并用二氯甲烷 (10mL×2)进行洗涤，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-6，产率 100％。化合物式II-6的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.83–7.80(m,2H),7.74–7.71(m,2H), 3.06(s,3H).13CNMR(150MHz,CDCl3)δ139.53,132.68,128.97, 125.23,44.45.GC-MS(EI):m/z 233.94[M+].熔点：102℃
实施例7：砜类化合物II-7的制备
反应式如下：
Figure BDA0002186947930000082
向反应瓶中加入0.01g Ru/C催化剂、高碘酸钠235mg(1.1mmol)，再加入3mL水，然后在搅拌状态下将154mg(1mmol)4-甲氧基茴香硫醚I-7加入到反应瓶中，在室温条件下反应2h。利用TLC方法检测4-甲氧基茴香硫醚反应完全，停止反应。过滤反应液，滤饼用二氯甲烷(10mL×2)进行洗涤(经处理后可循环利用)，合并滤液和洗涤液。用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得精品化合物II-7，产率100％。滤饼置于马弗炉中烘干回收可重复使用。化合物式II-7的结构表征如下：
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.88–7.85(m,2H),7.03(dd,J＝9.4, 2.5Hz,2H),3.89(s,3H),3.04(s,3H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ 163.70,132.25,129.51,114.52,55.73,44.83.GC-MS(EI):m/z 186.04 [M+].熔点：119℃。

Claims (6)

1.一种如式(II)所示砜类化合物的合成方法，其特征在于：所述的合成方法按照如下步骤进行：
以式(I)所示化合物为反应原料，Ru/C为催化剂，NaIO4为氧化剂，水为溶剂，于室温下进行反应，反应结束后，得到反应液经后处理，得到式(II)所示砜类化合物；所述Ru/C的用量以Ru的物质的量计为式(I)所示化合物的物质的量的0.5～2％；所述NaIO4的物质的量为式(I)所示化合物的物质的量的50～150％；
Figure FDA0002971699340000011
式(I)、(II)中，R1、R2各自独立为的C1～3烷基、苯甲基、4-氯苯基、4-溴苯基、4-甲氧基苯基或C1～7的芳基。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的R1、R2各自独立为甲基、丙基。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述水的体积用量以式(I)所示化合物的物质的量计为3～5mL/mmol。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Ru/C的用量以Ru的物质的量计为式(I)所示化合物的物质的量的1％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述NaIO4的物质的量为式(I)所示化合物的物质的量的110％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应液的后处理的方法为：反应结束后，将反应液过滤，用二氯甲烷洗涤，合并滤液和洗涤液，用饱和氯化钠溶液水洗两次，并用无水硫酸钠除水，蒸除溶剂并干燥，得到式(II)所示产物。
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