CN111269155B - 一种无金属条件下烯基砜类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属有机化学技术领域，具体为一种无金属条件下烯基砜类化合物的合成方法。该类化合物的结构经1H NMR、13C NMR等方法表征并得以确认。本发明方法是在以1,2‑二氯乙烷为溶剂，无需金属催化剂，由芳基重氮盐与焦亚硫酸钠(Na2S2O5)于室温下现场生成芳基磺酰基自由基，再对炔丙醇进行自由基加成反应生成烯基自由基，随后发生分子内1,5‑氢转移及官能团转移得到烯基砜类化合物。本发明所述的烯基砜类化合物合成方法的优点在于原料简便易得、条件温和、无需使用金属催化剂、简单高效、底物的适用范围广，符合绿色化学的环保理念，具有很高的经济利用价值。
Description
技术领域
本发明属有机化学技术领域，具体涉及一种无金属条件下烯基砜类化合物的合成方法
背景技术
烯基砜类化合物不仅是一类重要的有机及药物合成中间体，广泛应用于天然产物、药物和材料分子合成中，同时也是许多生物活性分子的基本结构单元，比如半胱氨酸蛋白酶抑制剂。[(a)C.Meadows，J.Gervay-Hague,Med.Res.Rev.,2006,26,793；(b)I.Forristal,J.Sulfur Chem.2005,26,163.]目前，烯基砜类化合物的合成方法主要包括Knoevenagel缩合、烯基硫醚或亚砜的氧化、环状硒基砜或卤代砜的β-消除、烯烃/炔烃的磺酰化反应等。然而这些方法几乎都存在着底物适用范围有限、起始原料的合成需要繁琐的步骤等不足。因此，发展适用范围广、反应条件温和的方法高效构建烯基砜类化合物具有重要的理论意义和实际应用价值。[S.Yang,X.Wu,S.Wu,C.Zhu,Org.Lett.2019,21,4837.]
近年来，二氧化硫插入反应作为一种新型有机合成策略得到了广泛关注，具体而言，即为在有机化学反应中“插入”一分子二氧化硫，实现磺酰类化合物的构建。其优势在于避免了传统含磺酰基化合物合成方法中强酸性磺酸或磺酰氯的使用与制备，可直接通过一步反应完成磺酰基官能团的构建，具有简单高效、绿色环保的优点。[(a)A.S.Deeming，E.J.Emmett，C.S.Richards-Taylor，M.C.Willis，Synthesis 2014,2701；(b)G.Liu，C.Fan，J.Wu，Org.Biomol.Chem.2015,13,1592；(c)E.J.Emmett，M.C.Willis,AsianJ.Org.Chem.2015,4,602；(d)G.Qiu，K.Zhou，L.Gao，J.Wu，Org.Chem.Front.2018，5，691；(e)K.Hofman，N.-W.Liu，G.Manolikakes，Chem.Eur.J.2018,24,11852；(f)G.Qiu，L.Lai，J.Cheng，J.Wu，Chem.Commun.，2018,54，10405；(g)G.Qiu，K.Zhou，J.Wu，Chem.Commun.，2018,54,12561；(h)S.Ye，G.Qiu and J.Wu，Chem.Commun.，2019,55,1013.]
发明内容
本发明目的在于提供一种简便、高效的烯基砜类化合物的合成方法。
本发明提供的烯基砜类化合物的合成方法，是利用芳基重氮盐、焦亚硫酸钠和炔丙醇，无需任何催化剂在1,2-二氯乙烷中反应，高效构建烯基砜类化合物。
具体而言，本发明方法是在有机溶剂(如1,2-二氯乙烷)中，由芳基重氮盐与焦亚硫酸钠(Na2S2O5)于室温下现场生成芳基磺酰基自由基，再对炔丙醇进行自由基加成反应生成烯基自由基，随后发生分子内1，5-氢转移及官能团转移得到烯基砜类化合物。其反应式为：
式中，R1为烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、碘和酰基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基取代基团，杂环为缺电子或富电子杂环。
R2为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
R3为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
R4为吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
本发明方法的具体步骤如下：
(1)在室温下，依次向反应管中加入芳基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1，2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至完全反应为止；
(2)继TLC监测完全反应后，将反应液直接减压浓缩，并进行柱层析分离，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相，即可得到相应磺酰乙腈类化合物。
上述反应收率可达32-86％。
该类化合物的结构经1H NMR、13C NMR等方法表征并得以确认。
本发明中，所用的炔丙醇中的R1为烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、碘和酰基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基取代基团，杂环为缺电子或富电子杂环。
R2为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
R3为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
本发明中，所用的芳基重氮盐中的芳基为吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环。
本发明中，所用的二氧化硫固体替代品为Na2S2O5，次备选项可为DABCO·(SO2)2或K2S2O5。更换二氧化硫固体替代品反应收率会有一定降低。
本发明中，所用的有机溶剂优选为1,2-二氯乙烷(DCE)，次备选项可为二氯甲烷(DCM)，乙腈(CH3CN)，四氢呋喃(THF)、甲苯(toluene)等非质子性溶剂。在以上若干溶剂中反应收率会有一定降低。
本发明中，以炔丙醇为1.0当量计，焦亚硫酸钠的用量优选为2.0当量，较次备选用量为1.0-3.0当量；芳基重氮盐的用量为1.5当量，较次备选用量为1.0.0-6.0当量。以上替换会对反应收率造成一定降低。
本发明中，反应温度优选为室温，备选温度为50℃，在上述范围内改变反应温度对反应收率无显著影响。
本发明方法是在温和简单的条件下，无需任何催化剂，由芳基重氮盐与焦亚硫酸钠(Na2S2O5)于室温下现场生成芳基磺酰基自由基，再对炔丙醇进行自由基加成反应生成烯基自由基，随后发生分子内1,5-氢转移及官能团转移得到烯基砜类化合物。该方法使用的二氧化硫固体替代品均为丰富易得化工原料，避免了传统磺酰类化合物合成中强酸性原料的使用，为一系列烯基砜类化合物的构建提供了简便高效的途径，具有重要的理论意义和实际应用价值。具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明。
实施例1
在室温下，依次向干燥的反应管中加入对甲苯基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1,2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至TLC监测完全反应为止。将反应液直接减压浓缩，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应烯基砜类化合物例1。
化合物例1的结构表征：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.87(dt,J＝8.5,1.6Hz,2H),7.77–7.73(m,2H),7.59–7.54(m,1H),7.48–7.42(m,2H),7.30(dd,J＝8.5,0.5Hz,2H),6.93(d,J＝15.3Hz,1H),6.26(d,J＝15.3Hz,1H),2.85–2.78(m,2H),2.42(s,3H),1.89–1.83(m,2H),1.12(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ199.2,154.0,144.2,137.6,136.6,133.0,129.8,128.7,128.5,127.9,127.5,36.6,35.5,33.6,26.0,21.5.
实施例2
在室温下，依次向干燥的反应管中加入苯基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1,2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至TLC监测完全反应为止。将反应液直接减压浓缩，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应烯基砜类化合物例2。
化合物例2的结构表征：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91–7.83(m,4H),7.64–7.49(m,4H),7.45(t,J＝7.7Hz,2H),6.97(d,J＝15.3Hz,1H),6.28(d,J＝15.3Hz,1H),2.86–2.78(m,2H),1.91–1.83(m,2H),1.13(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ199.2,154.7,140.6,136.6,133.2,133.1,129.2,128.5,128.3,127.8,127.4,36.7,35.4,33.6,25.9.
实施例3
在室温下，依次向干燥的反应管中加入4-氯苯基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1,2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至TLC监测完全反应为止。将反应液直接减压浓缩，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应烯基砜类化合物例3。
化合物例3的结构表征：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.89–7.84(m,2H),7.83–7.77(m,2H),7.61–7.54(m,1H),7.51–7.42(m,4H),6.98(d,J＝15.3Hz,1H),6.24(d,J＝15.3Hz,1H),2.85–2.78(m,2H),1.91–1.84(m,2H),1.13(s,6H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ199.1,155.3,139.9,139.1,136.5,133.1,129.5,128.9,128.6,128.0,127.8,36.8,35.3,33.5,25.9.
实施例4
在室温下，依次向干燥的反应管中加入对甲苯基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1,2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至TLC监测完全反应为止。将反应液直接减压浓缩，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应烯基砜类化合物例4。
化合物例4的结构表征：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.76(dd,J＝8.1,6.1Hz,4H),7.31(d,J＝8.2Hz,2H),7.24(d,J＝8.1Hz,2H),6.93(d,J＝15.3Hz,1H),6.25(d,J＝15.3Hz,1H),2.83–2.74(m,2H),2.42(s,3H),2.42(s,3H),1.89–1.80(m,2H),1.11(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ199.0,154.2,144.2,143.9,137.7,134.2,129.9,129.3,128.7,128.1,127.6,36.7,35.7,33.5,26.0,21.6,21.6.
实施例5
在室温下，依次向干燥的反应管中加入对甲苯基重氮盐(0.3mmol)、焦亚硫酸钠(0.4mmol)、炔丙醇(0.2mmol)、Na2HPO4(0.3mmol)，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入1,2-二氯乙烷(2mL)，置于室温下搅拌至TLC监测完全反应为止。将反应液直接减压浓缩，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应烯基砜类化合物例5。
化合物例5的结构表征：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.76(d,J＝8.2Hz,2H),7.66–7.57(m,2H),7.33(d,J＝8.2Hz,2H),7.11(dd,J＝4.8,3.9Hz,1H),6.92(d,J＝15.3Hz,1H),6.25(d,J＝15.3Hz,1H),2.80–2.69(m,2H),2.43(s,3H),1.91–1.81(m,2H),1.11(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ192.2,153.9,144.3,143.9,137.7,133.7,131.8,129.9,128.9,128.1,127.6,36.8,35.9,34.5,26.0,21.6.
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实例仅是用来说明本发明，而非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化，变型都将落在本发明的权利要求范围内。
Claims (5)
1.一种无金属条件下烯基砜类化合物的合成方法，其特征在于，在有机溶剂中，由重氮盐与二氧化硫固体替代品于室温下生成芳基磺酰基自由基，再对炔丙醇衍生物进行自由基加成反应生成烯基自由基，随后发生分子内1,5-氢转移及官能团转移得到烯基砜类化合物，反应式如下：
式中，
R1为烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、碘和酰基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基取代基团，杂环为缺电子或富电子杂环；
R2为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环；
R3为H、烷基、取代烷基、吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环；
R4为吸电子或供电子基团取代的苯基或杂环取代基，吸电子基团为氟、氯、溴、三氟甲基、酰基和酯基取代基团中的任意一种，供电子基团为烷基或烷氧基，杂环为缺电子或富电子杂环；
具体步骤如下：
(1)在室温下，依次向反应管中加入一定量的重氮盐、二氧化硫固体替代品、炔丙醇衍生物、Na2HPO4，用塞子塞好反应管后置于高纯氮气或者氩气中置换三次，使得体系处于无氧条件后加入一定量有机溶剂，置于室温下搅拌至完全反应为止；
(2)继TLC监测完全反应后，将反应液直接减压浓缩，并进行柱层析分离，采用石油醚和乙酸乙酯的混合体系作为流动相，即可得到相应烯基砜类化合物；
其中，
所用的二氧化硫固体替代品为Na2S2O5、DABCO·(SO2)2或K2S2O5；
所用的有机溶剂为1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、乙腈、四氢呋喃和甲苯中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所用的二氧化硫固体替代品为Na2S2O5。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所用的有机溶剂为1,2-二氯乙烷。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，以炔丙醇衍生物为1.0当量计，二氧化硫固体替代品的用量为为1.0-3.0当量；重氮盐的用量为1.0-6.0当量。
5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，以炔丙醇衍生物为1.0当量计，二氧化硫固体替代品的用量为2.0当量；重氮盐的用量为1.5当量。
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