CN113527156A - 一种氧化深度可控硫醚氧化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化深度可控硫醚氧化方法，在5℃～80℃下，乙腈溶剂中，使用过氧化氢为氧化剂、苯亚硒酸/硝酸铝复合催化剂体系催化氧化硫醚,其中过氧化氢与硫醚摩尔比为50％～400％:1,苯亚硒酸与硫醚摩尔比为2％～8％:1,硝酸铝与硫醚摩尔比为0.4～2.0％:1。在该条件下，硫醚可被氧化为亚砜或砜，而控制氧化深度的关键在于过氧化氢用量。使用等当量(即100％硫醚摩尔量)或不足量的过氧化氢，只有亚砜产生，使用过量过氧化氢，可以将硫醚充分氧化为砜。与现有技术相比：该方法催化剂体系简单，反应过程简便易操作并且清洁，有很好的应用价值。

Description

一种氧化深度可控硫醚氧化方法
技术领域
本发明涉及材料化工技术领域，具体是指一种氧化深度可控硫醚氧化方法。
背景技术
亚砜和砜是制药工业与材料化工中重要的有机中间体。由于低价硫化合物具有较高亲核性，可以与廉价的卤化物通过简单的亲核取代反应生成硫醚，以易得的硫醚为原料通过氧化反应来制备亚砜或砜是一个重要的方法。然而，实现这一方法的难度在于反应选择性控制。此外，开发清洁的氧化过程，便于工业化生产，也是一个重要的发展趋势。对于制药工业，由于产品质量控制要求中对过渡金属残留及其严格，开发无过渡金属催化的合成方法，很有意义。
近年来，硒催化反应蓬勃发展。由于硒催化反应过程清洁，并且制药工业对硒残留的容忍度相对较高，围绕硒催化反应开发相关的药物中间体合成技术有很好的实用意义。我们课题组对此做了长期而连续的研究。最近，硒催化技术的研究已经逐步发展到多组分催化，利用多个催化组分的协同作用，提高催化体系活性，可以实现很多常规方法较难达成的氧化过程。例如，利用硒-铁双金属协同催化，可以实现以分子氧为氧化剂的氧化脱肟反应(Adv.Synth.Catal.2019,361,603–610)，而硒-铜双金属协同作用，则能够催化羰基邻位C-H键氧化-官能化(Chin.J.Chem.2020,38,1045–1051；React.Chem.Eng.2021,6,454–458)。本发明则开发了一种利用苯亚硒酸/硝酸铝复合催化体系催化硫醚氧化的方法。与先前工作不同之处在于，该协同催化体系中不含过渡金属。该技术应用于硫醚选择性氧化取得了成功，可以在清洁、温和条件下选择性可控地制备亚砜或者砜，有很好的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种氧化深度可控硫醚氧化方法。本发明使用清洁的过氧化氢做氧化剂，独特的亚硒酸/硝酸铝体系做复合催化剂，可以通过调节过氧化氢的用量来实现反应氧化深度的控制，选择性地生成亚砜或砜。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是：在5℃～80℃下，乙腈溶剂中，使用过氧化氢为氧化剂、苯亚硒酸/硝酸铝复合催化剂体系催化氧化硫醚，其中过氧化氢与硫醚摩尔比为50％～400％:1,苯亚硒酸与硫醚摩尔比为2％～8％:1,硝酸铝与硫醚摩尔比为0.4～2.0％:1。在该条件下，硫醚可被氧化为亚砜或砜，而控制氧化深度的关键在于过氧化氢用量。使用等当量(即100％硫醚摩尔量)或不足量的过氧化氢，只有亚砜产生，使用过量过氧化氢，可以将硫醚充分氧化为砜。
进一步的，反应温度在5℃～80℃之间，其中优选5℃～40℃，具体温度需要视反应所使用的硫醚底物而定。
进一步的，反应使用过氧化氢为氧化剂，过氧化氢与硫醚摩尔比为50％～400％:1,其中优选100％～300％:1。过氧化氢用量决定了反应深度。使用硫醚摩尔量100％以内的过氧化氢反应，可以控制反应在生成亚砜这一步。而使用硫醚摩尔用量200％以上的过氧化氢，则选择性地生成砜。
进一步的，反应使用苯亚硒酸做催化剂，其用量与硫醚摩尔比为2％～8％:1，其中优选5％:1，使用该用量的硒催化剂即可以充分转化反应物。
进一步的，反应使用硝酸铝做催化剂，其用量与硫醚摩尔比为0.4～2.0％:1，其中优选1.2％:1。使用该用量的硝酸铝，可以充分发挥硝酸根的载氧功能和铝离子的路易斯酸性。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、反应过程清洁；
2、苯亚硒酸/硝酸铝是全新的复合催化剂体系，与硒-铁，硒-铜不同之处在于它利用硝酸根做载氧增强组分，避免使用过渡金属，可以更加适用于药物合成领域。铝离子在硒催化反应中起到独特的调节作用。
具体实施方式
下面的实施例对本发明进行更详细的阐述，而不是对本发明的进一步限定。
一种氧化深度可控硫醚氧化方法。该方法可以选择性地氧化硫醚生成亚砜或砜。反应过程清洁，反应条件温和，适合大规模应用。
实施例1
在反应试管中，加入1mmol苯甲硫醚、0.012mmol九水合硝酸铝、0.05mmol苯亚硒酸，2mL乙腈，搅拌下滴加1mmol过氧化氢(质量浓度30％)，常温(25℃)搅拌40min，TLC(展开剂：V石油醚:V乙酸乙酯＝5:1)跟踪反应至结束。反应结束，通过薄层色谱(展开剂：V石油醚:V乙酸乙酯＝1:1)分离，得淡黄色液体(119.0mg，收率85％)。
实施例2
其它条件同实施例1，在不同反应温度下反应，检验温度对反应产率的影响。结果如表1所示。
表1不同温度对反应的影响
Figure BDA0003116687980000021
Figure BDA0003116687980000031
由上述可知，对于苯甲硫醚氧化为亚砜的反应，最佳反应温度是25℃，即室温下最佳。
实施例3
其它条件铜实施例1，使用不同过氧化氢量反应，结果如表2所示。
表2不同过氧化氢用量对反应的影响
Figure BDA0003116687980000032
由上述可知，使用硫醚摩尔量100％以内的过氧化氢，反应选择性地生成亚砜。当过氧化氢用量超过硫醚摩尔量200％时，则选择性地生成砜。此时，薄层层析分析表明无亚砜生成。该反应的选择性控制结果非常优秀。
实施例4
其它条件铜实施例1，使用不同量的亚硒酸催化反应，结果如表3所示。
表3不同亚硒酸用量对反应的影响
Figure BDA0003116687980000033
由上述可知，使用硫醚摩尔量5％的亚硒酸，反应产率即可达到最高。进一步增加硒催化剂用量，对提高反应产率无益。
实施例5
其它条件铜实施例1，使用不同量的硝酸铝催化反应，结果如表4所示。
表4不同硝酸铝用量对反应的影响
Figure BDA0003116687980000041
由上述可知，使用硫醚摩尔量1.2％的硝酸铝，反应产率即可达到最高。硝酸铝不足，催化体系活性不够，亚砜产率下降。硝酸铝过量会干扰反应，导致产率急剧下降。
实施例6
对上述反应进行底物拓展，结果如表5所示
表5底物应用拓展
Figure BDA0003116687980000042
Figure BDA0003116687980000051
由上述可知，由上述可知，该方法可以在较温和条件下，实现各种硫醚的选择性氧化，制备亚砜或砜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氧化深度可控硫醚氧化方法，其特征在于，在5℃～80℃温度下，乙腈溶剂中，使用过氧化氢为氧化剂、苯亚硒酸/硝酸铝复合催化剂体系催化氧化硫醚，其中过氧化氢与硫醚摩尔比为50％～400％:1，苯亚硒酸与硫醚摩尔比为2％～8％:1，硝酸铝与硫醚摩尔比为0.4～2.0％:1。
2.根据权利要求1所述的一种氧化深度可控硫醚氧化方法，其特征在于，反应温度为5℃-40℃之间。
3.根据权利要求1所述的一种氧化深度可控硫醚氧化方法，其特征在于，反应使用过氧化氢为氧化剂，过氧化氢与硫醚摩尔比为100％～300％:1。
4.根据权利要求1所述的一种氧化深度可控硫醚氧化方法，其特征在于，反应使用苯亚硒酸做催化剂，苯亚硒酸与硫醚摩尔比为5％:1。
5.根据权利要求1所述的一种氧化深度可控硫醚氧化方法，其特征在于，反应使用硝酸铝做催化剂，硝酸铝与硫醚摩尔比为1.2％:1。
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DONG,JING等: "A Versatile Self-Detoxifying Material Based on Immobilized Polyoxoniobate for Decontamination of Chemical Warfare Agent Simulants", 《CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL》 *

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