CN113929565B - 一种催化1,3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法 - Google Patents
一种催化1,3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种催化1，3‑氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法，属于绿色有机化学领域。该方法通过H2O2‑CeBr3原位生成次溴酸作为直接氧化剂，在中性、敝口、室温条件下，快速地将1，3‑氧硫杂环戊/己烷氧化为相应的醛/酮类化合物。本发明所用氧化剂H2O2、催化剂CeBr3和溶剂乙腈廉价易得，反应高效且条件温和，底物适用范围广，产物收率高，操作简便，将有效扩大1，3‑氧硫杂环戊/己烷保护基在有机合成中的应用，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种催化氧化1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法。
背景技术
在有机合成领域，活泼基团的保护和脱保护是解决化学选择性问题的一个基本策略，由于羰基反应活性高，容易受到各种亲核试剂的进攻，因此羰基保护往往是许多有机合成过程中必不可少的步骤。1，3-氧硫杂环戊/己烷保护基团因其水解稳定性、容易形成和独特的氧化还原电位而广为人知，因此在有机合成中广泛地用作羰基保护基团。
目前，尽管已经开发了许多方法用于1，3-二硫杂环戊/己烷的脱保护，但有效脱除1，3-氧硫杂环戊/己烷的方法还很少。传统上，1，3-氧硫杂环戊/己烷可以使用强酸、路易斯酸等去除，但如此剧烈的条件会破坏其它反应基团，严重地限制了1，3-氧硫杂环戊/己烷保护基团在现代有机合成中的应用。
因此，开发一种绿色、温和、高效且易于操作的1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护成羰基化合物的方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是，开发一种催化氧化1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法。
本发明采用的技术方案为：
一种催化1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法：
在中性、敞口、室温条件下，以乙腈为反应溶剂，通过氧化剂H2O2、催化剂CeBr3，快速地将1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物氧化为相应的醛/酮类化合物。
反应于溶剂中进行，所用溶剂为乙腈。
反应在催化剂条件下进行，所用催化剂为CeBr3以及CeCl3-KBr、Ce(CF3SO3)3-KBr、Ce(NO3)3-KBr、CePO4-KBr、Ce2(C2O4)3-KBr等。
反应底物为具有不同类型氧硫杂环保护基的化合物，其中保护基团氧硫杂环可为1，3-氧硫杂环戊烷、1，3-苯并氧硫杂环戊烷及1，3-氧硫杂环己烷等，反应底物具有的官能团可为氢基、烷基、烯基、炔基、芳基、酯基、脂环烃等不同官能团或呋喃、噻吩、吲哚、吡啶、吡咯以及其他杂环等不同取代基，也可为常用的保护基团如Bn、Ac、TBS、THP、Boc和TIPS等。
具体操作时，提供一种方案：向1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物和催化剂CeBr3(0.01-0.1eq)的乙腈的搅拌溶液中，加入H2O2水溶液(30wt％，1-5eq)，反应混合物在室温下继续搅拌反应5-20min。TLC点板监测反应，反应完成后用稀释的Na2S2O3溶液(0.1M)淬灭和乙酸乙酯萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯萃取2-3次。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得产物。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
本发明实现了放大量地在中性条件下由CeBr3-H2O2原位生成次溴酸氧化1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护为相应的醛/酮类化合物的反应，有效地扩大了1，3-氧硫杂环戊/己烷保护基在有机合成中的应用。与现有方法相比，本发明具有操作简便、成本低、反应高效、官能团耐受性好、对环境友好等特点，比之前所有的方法更具优势，具有良好的应用前景。
附图说明
图1和图2是实施例1的1H-NMR及13C-NMR谱图
图3和图4是实施例2的1H-NMR及13C-NMR谱图
图5和图6是实施例3的1H-NMR及13C-NMR谱图
图7和图8是实施例4的1H-NMR及13C-NMR谱图
图9和图10是实施例5的1H-NMR及13C-NMR谱图
图11和图12是实施例6的1H-NMR及13C-NMR谱图
图13和图14是实施例7的1H-NMR及13C-NMR谱图
图15和图16是实施例8的1H-NMR及13C-NMR谱图
图17和图18是实施例9的1H-NMR及13C-NMR谱图
具体实施方式
下面用具体实施方案详述本发明，但本发明的保护范围不仅限于此。
以下实施例中的1H-NMR及13C-NMR谱均在室温条件下测定，记录在400MHz光谱仪上，1H为400MHz，13C为100MHz，光谱仪来自布鲁克公司。
实施例1
将乙腈50mL、1a(5mmol，1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.5mmol，0.19g)，H2O2水溶液(30wt％，10mmol，1.02mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，25mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物1b(产率：85％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.97(s，1H)，7.84(t，J＝1.9Hz，1H)，7.76(dt，J＝7.6，1.3Hz，1H)，7.59(ddd，J＝8.0，2.2，1.1Hz，1H)，7.48(t，J＝7.8Hz，1H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ191.0，137.9，135.6，134.5，130.5，129.4，128.1.IR3070.5，2952.0，2830.1，2729.5，1695.6，1572.4，1470.1，1432.1，1384.7，1279.1，1191.0，1070.9，1000.8，893.9，868.6，785.5，724.6cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C7H6ClO[M+H]+141.0102；found 141.0099.
实施例2
将乙腈40mL、2a(4mmol，1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.4mmol，0.152g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，20mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物2b(产率：80％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ8.03(d，J＝8.7Hz，2H)，7.69(d，J＝8.3Hz，2H)，2.62(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ197.0，139.8，134.2(q，J＝18Hz)，128.7，125.7(q，J＝2Hz)，121.4(q，J＝155Hz)，26.8.IR 3010.9，1690.9，1409.6，1320.2，1258.6，1165.8，1116.9，1058.8，1013.0，958.6，837.1，715.6cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C9H8F3O[M+H]+189.0522；found 189.0516.
实施例3
将乙腈40mL、3a(4mmol，1.1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.4mmol，0.152g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，20mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物3b(产率：98％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ8.38(s，1H)，8.00(dd，J＝8.6，1.8Hz，1H)，7.82(d，J＝9.0Hz，1H)，7.74(d，J＝8.6Hz，1H)，7.18(dd，J＝8.9，2.5Hz，1H)，7.13(d，J＝2.6Hz，1H)，3.92(s，3H)，3.08(q，J＝7.3Hz，2H)，1.27(t，J＝7.3Hz，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ200.6，159.7，137.2，132.4，131.1，129.4，127.9，127.1，124.7，119.7，105.8，55.5，31.7，8.6.IR 3059.5，2935.2，2903.0，1674.9，1618.2，1474.8，1383.1，1344.9，1259.2，1185.4，1017.3，902.2，860.8，820.4，792.8cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C14H15O2[M+H]+215.1067；found 215.1060.
实施例4
将乙腈30mL、4a(3mmol，0.98g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.3mmol，0.114g)，H2O2水溶液(30wt％，6mmol，0.61mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，15mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物4b(产率：76％)。该化合物的表征数据如口下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ8.16(dd，J＝6.6，2.2Hz，1H)，7.89(ddd，J＝8.6，4.6，2.2Hz，1H)，7.19(t，J＝8.3Hz，1H)，2.58(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ195.4，160.9(d，J＝254Hz)，134.7(d，J＝3Hz)，134.3(d，J＝2Hz)，129.6(d，J＝9Hz)，116.7(d，J＝22Hz)，109.7(d，J＝22Hz)，26.6.IR3088.9，3038.6，1677.3，1583.0，1484.9，1391.0，1351.1，1248.8，1040.3，962.7，899.6，825.3cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H7BrFO[M+H]+216.9659；found 216.9668.
实施例5
将乙腈30mL、5a(3mmol，0.93g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.3mmol，0.114g)，H2O2水溶液(30wt％，6mmol，0.61mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，15mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物5b(产率：98％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ8.38(s，1H)，8.00(dd，J＝8.6，1.8Hz，1H)，7.84(d，J＝8.9Hz，1H)，7.75(d，J＝8.6Hz，1H)，7.20(dd，J＝8.9，2.5Hz，1H)，7.14(d，J＝2.5Hz，1H)，3.94(s，3H)，2.69(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ197.9，159.9，137.4，132.8，131.2，130.2，127.9，127.2，124.8，119.8，105.9，55.5，26.6.IR 2966.50，1669.45，1614.38，1468.06，1355.57，1267.16，1194.54，1014.38，896.19，857.77，815.92cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C13H13O2[M+H]+201.0910；found 201.0904.
实施例6
将乙腈40mL、6a(4mmol，1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.4mmol，0.152g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，20mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物6b(产率：78％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.75(d，J＝8.1Hz，1H)，7.64(ddd，J＝9.5，2.6，1.5Hz，1H)，7.44(td，J＝8.0，5.5Hz，1H)，7.25(td，J＝8.0，4.2Hz，1H)，2.99(q，J＝7.1Hz，2H)，1.23(t，J＝7.3Hz，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ199.6(d，J＝2Hz)，161.8(d，J＝246Hz)，139.1(d，J＝6Hz)，130.3(d，J＝8Hz)，123.8(d，J＝2Hz)，119.9(d，J＝21Hz)，114.8(d，J＝22Hz)，32.1，8.2.IR 2981.2，2940.6，1687.8，1586.4，1439.3，1350.4，1244.9，1165.4，882.2，853.8，780.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C9H10FO[M+H]+153.0710；found 153.0713.
实施例7
将乙腈40mL、7a(4mmol，1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.4mmol，0.152g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，20mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物7b(产率：93％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ10.38(s，1H)，7.84(d，J＝8.4Hz，1H)，7.44(s，1H)，7.34(d，J＝8.4Hz，1H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ188.5，141.2，138.6，131.0，130.5，130.4，128.0.IR 3081.5，2933.0，2884.8，2639.7，1683.1，1576.9，1461.3，1412.3，1373.0，1296.9，1248.9，1193.5，1096.1，1043.4，820.6，751.5cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.forC7H5Cl2O[M+H]+174.9712；found 174.9719.
实施例8
将乙腈40mL、8a(4mmol，1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀；然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.4mmol，0.152g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，20mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物8b(产率：91％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ2.5-2.4(m，4H)，1.7(p，J＝6.5Hz，4H)，1.4-1.2(m，14H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ212.7，40.4，24.8，24.6，24.2，22.6，22.4.IR 2926.0，2856.4，1702.1，1468.0，1435.4，1362.4，1202.7，1129.8，1019.2，939.6，722.3cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C12H23O[M+H]+183.1743；found 183.1741.
实施例9
将乙腈50mL、9a(5mmol，1.1g)依次加入100mL圆底烧瓶中，搅拌均匀，然后向二者混合物中依次加入CeBr3(0.5mmol，0.19g)，H2O2水溶液(30wt％，10mmol，1.02mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，25mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2 x 50mL)萃取。合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得目标产物9b(产率：89％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ4.09(q，J＝7.1Hz，2H)，2.71(t，J＝6.6Hz，2H)，2.52(t，J＝6.6Hz，2H)，2.15(s，3H)，1.21(t，J＝7.2Hz，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ206.7，172.8，60.7，38.0，29.9，28.1，14.2.IR 2984.1，2934.7，1717.1，1363.6，1204.9，1185.2，1155.2，1029.3cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C7H13O3[M+H]+145.0859；found 145.0854.
Claims (7)
1.一种催化1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护的绿色合成方法，其特征在于，所述方法包括：在中性、敞口、室温条件下，以具有不同类型氧硫杂环保护基的化合物为反应底物，以乙腈作反应溶剂，CeBr3作催化剂，H2O2作氧化剂，快速地将1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物氧化为相应的醛/酮类化合物；
所述反应底物结构如下，其中R和R1为底物两侧的取代基：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应底物1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物与溶剂乙腈的用量比例为1mmol/5～10mL。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：H2O2浓度为30％，H2O2与反应底物1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物的摩尔比为1～5∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：催化剂CeBr3与反应底物1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物的摩尔比为0.01～0.1∶1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应时间为5～20min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体操作时，向反应底物1，3-氧硫杂环戊/己烷衍生物和催化剂CeBr3的乙腈的搅拌溶液中，加入H2O2，反应混合物在室温下继续搅拌反应5～20min，将1，3-氧硫杂环戊/己烷脱保护为相应的醛/酮类化合物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应完成后用稀释的Na2S2O3溶液淬灭反应，乙酸乙酯萃取，收集有机相，水相再用有机溶剂萃取2～3次，合并有机相后依次用水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，即可得相应的醛/酮类化合物。
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| Yadav, J. S.等.CeCl3•7H2O-Promoted highly chemoselective hydrolysis of 1,3-oxathio-and dithioacetals.Tetrahedron Letters.2002,第43卷(第26期),4679-4680. * |
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