CN114133322A - 一种催化二硫缩醛/酮脱保护为羰基化合物的绿色方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种催化二硫缩醛/酮脱保护为羰基化合物的绿色方法，属于绿色有机合成领域。该方法以绿色溶剂乙醇作反应溶剂，在中性、敞口、室温条件下，由协同催化体系H2O2‑CeBr3原位生成次溴酸作为直接氧化剂，迅速将二硫缩醛/酮类化合物氧化为相应的羰基化合物。本发明所用溶剂乙醇绿色环保，试剂H2O2、CeBr3廉价易得，反应成本低，温和高效，底物适用范围广，产物收率高，操作简便，将进一步扩大二硫缩醛/酮类保护基团在现代有机合成中的应用，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，具体涉及一种催化二硫缩醛/酮脱保护为羰基化合物的绿色合成方法。
背景技术
在有机合成领域，特别是多步有机合成反应中，各种官能团的保护和去保护是一种常见的做法。在各种保护基团中，硫代缩醛/酮类化合物在天然产物的全合成中起着至关重要的作用，它们对羰基的脱保护，特别是在温和的反应条件下，一直是有机合成领域研究的热点。
目前，虽然已经开发了许多方法用于硫代缩醛/酮类化合物的脱保护，如使用Hg(II)、Zn(II)、Ag(I)、Ga(III)等重金属盐，或使用SeO2、(PhSeO)2O等有毒试剂，或使用NBS、高价碘试剂等，但这些方法都存在一些缺点，如试剂价格昂贵、反应时间长、官能团兼容性差、对环境不友好等，这些缺点严重限制了硫代缩醛/酮类保护基团在有机合成领域的应用。
因此，开发一种操作简便、温和高效且环境友好的硫代缩醛/酮类化合物脱保护为相应羰基化合物的方法意义重大。
发明内容
本发明的目的是，开发一种催化二硫缩醛/酮类化合物脱保护为相应羰基化合物的绿色合成方法。
本发明采用的技术方案为：
一种催化二硫缩醛/酮脱保护为羰基化合物的绿色方法：
在中性、敞口、室温条件下，以乙醇作反应溶剂，通过协同催化体系CeBr3-H2O2原位生成次溴酸作为直接氧化剂，短时间内完成二硫缩醛/酮类化合物转化为相应醛/酮类化合物的脱保护反应。
反应于溶剂中进行，所用溶剂为绿色溶剂乙醇。
反应在催化条件下进行，包括H2O2-CeBr3组成的协同催化体系，其中CeBr3也可替换为Ce(NO3)3-KBr、CeCl3-KBr、Ce(CF3SO3)3-KBr等Ce3+与Br-组成的金属盐组合。
反应底物为具有不同类型硫代缩醛/酮保护基的化合物，其中保护基团二硫缩醛/酮不仅可以是闭环化合物，如1，3-二硫杂环戊烷，也可以是开环化合物，如不同类型醛/酮类化合物分别与两分子2-巯基乙醇、4-甲基苯硫醇、苯甲硫醇以及2-巯基苯酚等反应形成的不同结构的硫代缩醛/酮保护基，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，可耐受常用保护基团如Bn、Ac、TBS、THP、Boc和TIPS等。
具体操作时，提供一种方案：将反应底物二硫缩醛/酮类化合物、CeBr3(0.01-0.1eq)依次加入装有适量乙醇的玻璃反应容器中，室温下搅拌均匀，然后加入H2O2水溶液(30wt％，1-2eq)，反应混合物在室温下继续搅拌反应5-10min。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由CeBr3-H2O2组成协同催化体系催化氧化二硫缩醛/酮类化合物脱保护为相应羰基化合物的可放大反应。与现有方法相比，本发明以绿色溶剂乙醇作反应溶剂，由协同催化体系CeBr3-H2O2原位生成次溴酸作为直接氧化剂进行脱保护反应，具有环境友好、试剂易得、成本低廉、反应温和高效、官能团耐受性好等特点，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
将乙醇40mL、1a(4mmol，0.92g)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(2x 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：99％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.93-7.80(m，2H)，7.48-7.32(m，2H)，2.56(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ196.8，139.6，135.5，129.8，128.9，26.6.IR 3066.7，3005.6，1682.3，1585.2，1485.8，1395.4，1356.5，1255.6，1092.3，1011.7，956.3，823.6，758.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H8ClO[M+H]+155.0258；found 155.0254.
实施例2
将乙醇40mL、2a(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(2x 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：90％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.89-7.71(m，2H)，7.64-7.53(m，2H)，2.57(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ197.1，135.9，132.0，129.9，128.4，26.6.IR 1666.1，1576.2，1390.4，1350.7，1258.7，1171.7，1068.0，998.9，951.1，818.4，739.8cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H8BrO[M+H]+198.9753；found 198.9742.
实施例3
将乙醇30mL、3a(3mmol，0.97g)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(2x 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：92％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.88-7.76(m，2H)，7.71-7.60(m，2H)，2.56(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ197.4，138.0，136.5，129.8，101.2，26.6.IR 3326.9，1668.1，1573.4，1417.8，1386.4，1354.0，1259.8，1171.5，996.3，951.3，813.5cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H8IO[M+H]+246.9614；found 246.9611.
实施例4
将乙醇50mL、4a(5mmol，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(0.5mmol，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(2x 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：77％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ8.02-7.91(m，2H)，7.19-7.02(m，2H)，2.58(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ196.6，164.6(d，J＝253Hz)，133.7(d，J＝3Hz)，131.0(d，J＝9Hz)，115.7(d，J＝21Hz)，26.6.IR 3073.3，3006.7，1682.2，1594.3，1504.5，1408.4，1357.5，1261.7，1227.6，1155.1，958.2，835.0cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H8FO[M+H]+139.0554；found 139.0549.
实施例5
将乙醇40mL、5a(4mmol，0.96g)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(2x 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：94％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ10.10(s，1H)，8.22-8.15(m，2H)，8.00-7.91(m，2H)，3.96(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ191.8，166.2，139.3，135.2，130.3，129.6，52.7.IR2958.8，1720.7，1682.2，1572.2，1500.4，1432.6，1387.8，1276.6，1193.9，1102.3，1007.8，950.6，849.3，802.5，752.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C9H9O3[M+H]+165.0546；found165.0542.
实施例6
将乙醇25mL、6a(2.5mmol，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(0.25mmol，0.095g)，H2O2水溶液(30wt％，5mmol，0.51mL)，在室温下搅拌反应10min。反应完成后用Na2S2O3溶液(0.1M，12.5mL)淬灭反应，用乙酸乙酯(100mL)萃取。收集有机相，水相用乙酸乙酯(2x 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：94％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ10.06(s，1H)，7.99-7.93(m，2H)，7.79-7.73(m，2H)，7.67-7.61(m，2H)，7.52-7.45(m，2H)，7.45-7.39(m，1H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ192.0，147.3，139.8，135.3，130.4，129.1，128.6，127.8，127.5.IR 3025.1，2833.8，2742.7，1687.7，1598.2，1560.8，1382.7，1303.6，1213.0，1166.7，999.7，830.3，758.2，723.4，697.7cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C13H11O[M+H]+183.0804；found 183.0810.
实施例7
将乙醇30mL、7a(3mmol，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(0.3mmol，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(2x 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：97％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ9.88(s，1H)，7.83(d，J＝8.4Hz，2H)，7.00(d，J＝8.4Hz，2H)，3.88(s，3H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ190.9，164.7，132.1，130.1，114.4，55.7.IR3009.5，2966.0，2837.6，2738.7，1681.7，1596.0，1508.3，1460.3，1428.5，1311.2，1253.1，1213.5，1154.8，1021.2，827.1cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C8H9O2[M+H]+137.0597；found 137.0597.
实施例8
将乙醇30mL、8a(3mmol，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(0.3mmol，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(2x 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：75％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ7.75(d，J＝7.7Hz，1H)，7.60-7.54(m，1H)，7.47(d，J＝7.7Hz，1H)，7.36(t，J＝7.6Hz，1H)，3.16-3.12(m，2H)，2.70-2.66(m，2H).13C-NMR(100MHz，Chloroform-d)δ207.2，155.3，137.2，134.7，127.4，126.8，123.8，36.3，25.9.IR 3236.9，3049.6，2943.9，2893.5，1704.0，1601.8，1471.1，1439.6，1274.8，1195.5，1033.3，756.1cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C9H9O[M+H]+133.0648；found 133.0644.
实施例9
将乙醇30mL、9a(3mmol，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(0.3mmol，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(2x 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：90％)。该化合物的表征数据如下：1H-NMR(400MHz，Chloroform-d)δ10.77(s，1H)，9.40(d，J＝9.2Hz，1H)，8.42(d，J＝7.8Hz，1H)，8.32-8.26(m，3H)，8.22(dd，J＝14.0，8.3Hz，2H)，8.11-8.05(m，2H).13C-NMR(100 MHz，Chloroform-d)δ193.2，193.2，135.6，131.5，131.2，131.1，130.9，130.8，130.5，127.5，127.3，127.2，127.0，126.7，124.8，124.7，124.2，123.1.IR 2705.2，1675.1，1577.8，1498.3，1370.5，1174.1，1051.6，892.3，835.7，778.8，750.0，705.3 cm-1；HRMS(ESI+)(m/z)calcd.for C17H11O[M+H]+231.0804；found 231.0797.
Claims (9)
1.一种催化二硫缩醛/酮脱保护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，以绿色溶剂乙醇作反应溶剂，以具有不同类型硫代缩醛/酮保护基的化合物为反应底物，其中保护基团二硫缩醛/酮不仅可以是环状化物，如1，3-二硫杂环戊烷，也可以是开链化合物，如不同类型醛/酮类化合物分别与两分子2-巯基乙醇、4-甲基苯硫醇、苯甲硫醇以及2-巯基苯酚等反应形成的R3为不同结构的硫代缩醛/酮保护基，R1、R2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，反应由协同催化体系H2O2-CeBr3原位生成次溴酸作为直接氧化剂，迅速地将二硫缩醛/酮类化合物催化氧化为相应的羰基化合物，可以耐受常用保护基团如Bn、Ac、TBS、THP、Boc和TIPS等。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应于溶剂中进行，所用溶剂为绿色溶剂乙醇，二硫缩醛/酮类化合物与溶剂乙醇的用量比例为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组成协同催化体系，其中H2O2浓度为30％，H2O2与反应底物二硫缩醛/酮类化合物的摩尔比为1-2∶1；CeBr3与反应底物二硫缩醛/酮类化合物的摩尔比为0.01-0.1∶1，其中CeBr3也可替换为Ce(NO3)3-KBr、CeCl3-KBr、Ce(CF3SO3)3-KBr等Ce3+与Br-组成的金属盐组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应时间为5-10min即可。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应在pH为中性条件下即可进行。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应在不排除空气和水分的条件下进行，即敞口条件下进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：反应温度为室温。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：具体操作时，将二硫缩醛/酮类化合物、CeBr3依次加入装有适量乙醇的玻璃反应容器中，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5-10min，将二硫缩醛/酮类化合物催化氧化为相应的醛/酮类化合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二硫缩醛/酮类化合物脱保护成相应醛/酮类化合物反应的后处理方法为，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，即可得相应的醛/酮类化合物。
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