CN113956139B - 一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法 - Google Patents

一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法，属于绿色有机合成化学领域。该方法通过在中性、敞口、室温条件下，由H2O2‑CeBr3组成共催化体系，二者原位生成次溴酸作为直接氧化剂，短时间内将四氢噻唑类衍生物氧化为相应的羰基化合物。本发明所用试剂H2O2、CeBr3和溶剂乙腈廉价易得，反应温和高效，产物收率高，官能团耐受性好，操作简便，对环境友好，将有效扩大四氢噻唑类保护基团在有机合成中的应用，具有良好的应用前景。

Description

一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法
技术领域
本发明属于绿色有机合成技术领域，具体涉及一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法。
背景技术
众所周知，基团的保护和脱保护是有机合成中重要的策略之一，羰基保护基团在有机、医药和药物设计化学领域以及许多天然产物的多步合成中起着重要作用。羰基中碳原子因带部分正电荷而易受亲核试剂的进攻，四氢噻唑类保护基团可以掩盖羰基的亲电性，是有机合成中十分重要的一类羰基保护基团。
目前，尽管已经开发了许多羰基脱保护的方法，但通常需要苛刻的反应条件，如过量使用Hg(II)、Ag(I)、Zn(II)、Ga(III)、Cu(II)、Tl(V)等有毒金属盐，或使用高碘酸、二乙酸碘苯、二(三氟乙酸)碘苯等高价碘试剂，这些方法操作繁琐，条件苛刻，官能团兼容性差，对环境不友好，严重限制了四氢噻唑类保护基团在现代有机合成中的应用。
因此，开发一种环境友好、温和高效且易于操作的四氢噻唑类衍生物转化为相应醛/酮类化合物的方法意义重大。
发明内容
本发明的目的是，开发一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色合成方法。
本发明采用的技术方案为：
一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法：
在中性、敞口、室温条件下，以乙腈作反应溶剂，由共催化体系CeBr3-H2O2原位生成次溴酸作为直接氧化剂，快速地将四氢噻唑类衍生物氧化为相应的羰基化合物。
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，所用催化剂为由H2O2-CeBr3组成的共催化体系，其中CeBr3也可替换为Ce(NO3)3-KBr、CeCl3-KBr、CePO4-KBr、Ce(CF3SO3)3-KBr、Ce2(C2O4)3-KBr等。
反应底物为具有不同类型四氢噻唑类保护基团的化合物，其中保护基团可为2，3-二氢苯并噻唑、噻唑烷-4-羧酸乙酯等，反应底物具有的官能团可为氢基、芳基、烯基、炔基、烷基、酯基、脂环烃等不同官能团或噻吩、呋喃、吲哚、吡啶、吡咯以及其他杂环等不同取代基，可耐受常用的保护基团如Bn、Ac、TBS、THP、Boc和TIPS等。
具体操作时，提供一种方案：将四氢噻唑类衍生物、CeBr3(0.01-0.08eq)依次加入装有适量乙腈的圆底烧瓶中，室温下搅拌均匀，然后加入H2O2水溶液(30wt％，1-3eq)，反应混合物在室温下继续搅拌反应5-15min。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：
本发明实现了在温和条件下将四氢噻唑类衍生物脱保护为相应羰基化合物的绿色可放大反应。与现有方法相比，该方法由共催化体系CeBr3-H2O2原位生成次溴酸作为直接氧化剂进行四氢噻唑类衍生物的脱保护反应，具有反应温和高效、官能团兼容性好、易于操作、成本低廉、对环境友好等特点，比已报道的所有的方法更具优势，具有广阔的应用前景。
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
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40mL、1a(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(0.32mmol，0.12g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应15min。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(2x50mL)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：89％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.95(s，1H)，7.76(d，J＝8.1Hz，2H)，7.32(d，J＝7.9Hz，2H)，2.43(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ192.1，145.6，134.3，129.9，129.8，22.0.IR2824.6，2733.2，1691.5，1602.8，1386.5，1301.7，1208.8，1166.2，1109.2，1040.0，844.9，806.4，755.8cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H9O[M+H]+121.0648；found 121.0654.
实施例2
将乙腈40mL、2a(4mmol，1.07g)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(0.32mmol，0.12g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应15min。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(2x50mL)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：84％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.97(s，1H)，7.47-7.43(m，2H)，7.40-7.38(m，1H)，7.17(dt，J＝6.4，2.7Hz，1H)，3.86(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ192.3，160.3，137.9，130.2，123.7，121.7，112.2，55.6.IR 2944.9，2837.8，2730.0，1697.0，1589.8，1482.7，1459.9，1389.1，1321.3，1256.7，1146.2，1038.2，868.2，778.5，737.4cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H9O2[M+H]+137.0597；found 137.0601.
实施例3
将乙腈40mL、3a(4mmol，1.02g)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(0.32mmol，0.12g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应15min。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(2x50mL)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：75％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ10.33(s，1H)，7.84(td，J＝7.4，1.9Hz，1H)，7.60(dddd，J＝8.4，7.3，5.4，1.9Hz，1H)，7.26(t，J＝7.5Hz，1H)，7.16(ddd，J＝10.6，8.4，1.1Hz，1H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ186.8(d，J＝6Hz)，163.2(d，J＝257Hz)，136.2(d，J＝9Hz)，128.5(d，J＝2Hz)，124.5(d，J＝3Hz)，124.0(d，J＝8Hz)，116.2(d，J＝20Hz).IR 2862.5，1693.7，1609.6，1583.1，1481.5，1457.5，1400.5，1273.1，1223.3，1188.0，1150.8，1095.9，872.8，758.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C7H6FO[M+H]+125.0397；found 125.0398.
实施例4
将乙腈35mL、4a(3.5mmol，1.02g)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(0.28mmol，0.11g)，H2O2水溶液(30wt％，7mmol，0.72mL)，在室温下搅拌反应15min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，17.5mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2x50mL)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：89％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.97(s，1H)，7.77-7.70(m，2H)，7.70-7.65(m，2H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ191.2，135.2，132.6，131.1，129.9.IR 1685.5，1576.3，1473.0，1379.3，1280.8，1198.1，1147.2，1058.3，1002.5，806.8cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.forC7H6BrO[M+H]+184.9597；found 184.9590.
实施例5
将乙腈30mL、5a(3mmol，0.94g)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(0.24mmol，0.091g)，H2O2水溶液(30wt％，6mmol，0.61mL)，在室温下搅拌反应15min。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(2x50mL)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：75％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ11.53(s，1H)，8.99(dd，J＝9.0，1.0Hz，2H)，8.70(s，1H)，8.07(d，J＝8.4Hz，2H)，7.69(ddd，J＝9.0，6.6，1.4Hz，2H)，7.55(ddd，J＝8.4，6.6，1.1Hz，2H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ193.2，135.4，132.3，131.2，129.4，129.3，125.8，124.9，123.7.IR 1659.8，1547.3，1515.4，1437.8，1242.5，1155.0，1041.6，895.8，843.8，723.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C15H11O[M+H]+207.0804；found 207.0808.
实施例6
将乙腈40mL、6a(4mmol，0.94g)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(0.32mmol，0.12g)，H2O2水溶液(30wt％，8mmol，0.82mL)，在室温下搅拌反应15min。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(2x50mL)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：72％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.76(t，J＝1.9Hz，1H)，2.41(td，J＝7.3，1.9Hz，2H)，1.65-1.60(m，2H)，1.31-1.27(m，8H)，0.87(t，J＝2Hz，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ203.1，44.1，31.8，29.3，29.2，22.7，22.2，14.2.IR 2925.5，2857.5，2715.6，1725.1，1461.0，1383.9，1140.4，960.4，724.2cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H17O[M+H]+129.1274；found 129.1275.

Claims (6)

1.一种将四氢噻唑类衍生物转化为羰基化合物的绿色方法，其特征在于，所述方法包括：在中性、敞口、室温条件下，以具有不同类型四氢噻唑类保护基的化合物为反应底物，其中保护基团为噻唑烷-4-羧酸乙酯或2，3-二氢苯并噻唑，反应由H2O2-CeBr3组成共催化体系，二者原位生成次溴酸作为直接氧化剂，乙腈为溶剂，快速地将四氢噻唑类衍生物转化为相应的羰基化合物；
R为芳基，R1为氢基，底物结构如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应底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：反应以H2O2-CeBr3组成共催化体系，其中H2O2浓度为30％，H2O2与反应底物的摩尔比为1～3∶1；CeBr3与反应底物的摩尔比为0.01～0.08∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应时间为5～15min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体操作时，将四氢噻唑类衍生物、CeBr3依次加入装有溶剂乙腈的圆底烧瓶中，室温下搅拌均匀，然后加入H2O2水溶液，反应混合物在室温下继续搅拌反应5～15min，将四氢噻唑类衍生物转化为相应的羰基化合物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述四氢噻唑类衍生物脱保护成相应羰基化合物的反应后处理方法为，反应完成后用Na2S2O3溶液淬灭，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，即可得相应的羰基化合物。
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