CN114426465A - 一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法，所述方法具体包括如下步骤：将醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂及偶氮二羧酸酯试剂在有机溶剂的存在下进行反应；其中，所述有机溶剂为醇醚类溶剂。在本发明中通过反应溶剂体系的优化，可有效降低反应活化能，缩短反应时间，并且目标产物更易从反应体系中分离出来，反应收率高，后处理方便，产物纯度高，对后续应用无影响，更有利于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法。
背景技术
光延反应(Mitsunobu反应)是日本有机化学家光延旺洋在1967年发明的具有重大应用价值的一类有机反应，是指醇和具有酸性的亲核试剂前体在三烃基膦和偶氮二羧酸酯存在下发生的分子内或分子间的脱水反应，反应机理一般(以三苯基膦及偶氮二羧酸二乙酯作为反应试剂、醇为手性醇的反应为例)为：三苯基膦和偶氮二羧酸二乙酯形成加合物，脱掉亲核试剂的质子，醇和三苯基膦结合活化，亲核试剂进行SN2反应得到产物，反应式如下：
Mitsunobu反应一般是在温和的中性条件下进行的，如果是手性醇参加反应，醇羟基所连碳原子的构型一般会发生翻转，可以用来形成多种化学键，例如：C-O、C-N、C-S及C-C等化学键，因此，Mitsunobu反应广泛应用于各类天然产物的全合成或化合物的官能团转化。
Mitsunobu反应是一个脱水缩合的过程，因此必须控制反应体系中的水分，避免三烃基膦和偶氮二羧酸酯的损耗。该类反应介质通常采用无水非质子溶剂，如甲苯、四氢呋喃、乙基叔丁基醚、乙酸乙酯、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷等。此类非质子溶剂存在闪点低、气味大，回收难，不符合现今绿色化学的趋势，与此同时，此类溶剂通常对产物的分布、收率及后处理的影响较大，因此对Mitsunobu反应条件的优化和选择是如今绿色化学领域的研究热点。
因此，在本领域中，期望开发一种能够提高收率，降低后处理难度的光延反应的绿色方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法。该方法通过反应溶剂体系的优化，可有效降低反应活化能，缩短反应时间，并且目标产物更易从反应体系中分离出来，反应收率高，后处理方便，产物纯度高，对后续应用无影响，更有利于工业化生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法，所述方法具体包括如下步骤：
将醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂及偶氮二羧酸酯试剂在有机溶剂的存在下进行反应，得到醇羟基供体与活性氢供体脱水缩合的产物；
其中，所述有机溶剂为醇醚类溶剂。
在本发明中，上述醇羟基供体与活性氢供体脱水缩合的产物可以为醚类、硫醚类、酯类、硫酯类、胺类、酰胺类中的任一种化合物。
在本发明中通过反应溶剂体系的优化，可有效降低反应活化能，缩短反应时间，并且目标产物更易从反应体系中分离出来，反应收率高，后处理方便，产物纯度高，对后续应用无影响。
在本发明的一些实施方案中，所述有机溶剂如下式I的化合物中的一种或至少两种的组合：
其中，R表示H或者C1-C5的烷基；
R1及R2各自独立地表示C1-C5的烷基；
n表示1至8的整数，当n表示3至8的整数，并且结构片段
中含有一个或至少两个-CH2-时，该一个或至少两个-CH2-可任选地被-O-替代，前提条件是氧原子之间不直接相连。
优选地，式I化合物中，R表示H或甲基，R1及R2各自独立地表示C1-C3的烷基。
优选地，所述有机溶剂选自二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、二甘醇二乙醚、乙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚中的一种或至少两种的组合；特别优选地，所述有机溶剂为二丙二醇二甲醚。
在本发明的一些实施方案中，所述醇羟基供体为含有醇羟基的有机物；所述醇羟基可与取代或未取代的直链烷基、取代或未取代的支链烷基、取代或未取代的环状烷基、取代或未取代的芳香基等中的至少一种基团或基团的组合结构相连。
在本发明的一些实施方案中，所述活性氢供体为含有活性氢基团的有机物，其中活性氢基团选自-OH、-SH、-COOH、-COSH、-NH2或-CONH2中的任意一种或至少两种的组合；所述活性氢基团可与取代或未取代的C1-C12的直链烷基、取代或未取代的C1-C12的支链烷基、取代或未取代的C3-C12的环状烷基、取代或未取代的C6-C12的芳香基中的至少一种基团或基团的组合结构相连。
在本发明的一些实施方案中，上述C1-C12的烷基例如烷基例如可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基等，上述C3-C12的环状烷基例如可以为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基等，所述C1-C12的烷基及C3-C12的环状烷基中可选地一个或至少两个-CH2-独立地被-O-、-S-、-CO-、-CS-、-CH＝CH-或-C≡C-中任意一种替代，例如可以是一个或至少两个-CH2-独立地被-O-、-S-、-CO-、-CS-、-CH＝CH-或-C≡C-中任意一种替代，或者没有-CH2-被替代，例如乙基中的一个-CH2-被-O-替代后的基团为甲氧基，以此逻辑类推，不再赘述；所述C6-C12的芳香族环烃基例如可以为苯基、取代或萘基，所述C6-C12的芳香族环烃基中可选地一个或至少两个-CH＝独立地被-N＝替代，例如可以是一个或至少两个-CH＝独立地被-N＝替代(吡啶基、嘧啶基等)，或者没有-CH＝被替代；所述芳香族环烃基中可选地一个或至少两个-H独立地被卤素、-CN、C1-C5的烷基或C1-C5的烷氧基替代，例如可以是一个或至少两个-H独立地被卤素、-CN、C1-C5的烷基或C1-C5的烷氧基替代，或者没有-H被替代。
在本发明的一些实施方案中，所述三烃基膦试剂选自三苯基膦、三丁基膦或三甲基膦中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明的一些实施方案中，所述偶氮二羧酸酯试剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二异丙酯、双-2-甲氧基乙基偶氮二羧酸酯、双(4-氯苄基)偶氮二甲酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明的一些实施方案中，所述醇羟基供体和活性氢供体的摩尔比为1:1～1.2，例如1:1、1:1.05、1:1.1、1:1.15或1:1.2。
在本发明的一些实施方案中，所述醇羟基供体和三烃基膦试剂的摩尔比为1:1.05～1.3，例如1:1.05、1:1.08、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25或1:1.3。
在本发明的一些实施方案中，所述醇羟基供体和偶氮二羧酸酯试剂的摩尔比为1:1.05～1.3，例如1:1.05、1:1.08、1:1.1、1:1.15、1:1.2、1:1.25或1:1.3。
在本发明的一些实施方案中，所述反应温度为30-120℃(例如30℃、50℃、80℃、100℃、110℃或120℃)，反应时长为1-12h(例如1h、3h、5h、7h、9h、10h、11h或12h)。
在本发明的一些实施方案中，本发明所述反应的加料顺序为：将偶氮二羧酸酯缓慢滴加至含有醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂的有机溶剂中，或者，将偶氮二羧酸酯与三烃基膦试剂先混合，然后向混合物中加入醇羟基供体和活性氢供体。
在本发明的一些实施方案中，所述滴加过程控温在30-120℃，例如30℃、50℃、80℃、100℃、110℃或120℃。
在本发明的一些实施方案中，所述反应在惰性气体保护下进行，包括原料混合过程及反应过程。
在本发明的一些实施方案中，可通过超声、微波或加入有机碱(如三乙胺等)加速反应。
作为本发明的优选技术方案，所述方法具体包括以下步骤：
将醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂及偶氮二羧酸酯试剂在有机溶剂的存在下于30-120℃反应1-12h，得到醇羟基供体与活性氢供体脱水缩合的产物；
其中，所述有机溶剂为醇醚类溶剂；
所述醇羟基供体和活性氢供体的摩尔比为1:1～1.2，所述醇羟基供体和三烃基膦试剂的摩尔比为1:1.05～1.3；所述醇羟基供体和偶氮二羧酸酯试剂的摩尔比为1:1.05～1.3。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.相对于常规的无水非质子溶剂，本发明选用醇醚类溶剂能够有效降低反应的活化能，缩短反应时间；
2.本发明的产物更易从反应体系中分离出来，减少了后处理的经济成本及时间成本；
3.本发明使用的溶剂具有闪点高、无气味的特点，危险性低，更加符合绿色环保的要求；
因此，采用本发明的醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的绿色方法，有利于实现工业化生产，具有极高的工业应用价值。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例及对比例中，相关试剂均可从市场购得，其中GC测试仪器为安捷伦7820A气相色谱仪，MS测试仪器为安捷伦7890B-5977A质谱仪。
实施例1
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二甘醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余6.7％，继续保温反应2h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得44.1g白色固体，GC：92.3％，收率为：88.8％。
化合物A的MS数据：55(5％)、69(5％)、95(5％)、146(25％)、174(50％)、220(5％)、394(5％)。
如下实施例2-5及对比例1-2的反应式与实施例1相同，仅改变具体反应条件。
实施例2
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二甲二醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余8.5％，继续保温反应2h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得42.5g白色固体，GC：90.7，收率为：85.6％。
实施例3
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二乙二醇二乙醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余5.3％，继续保温反应2h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得45g白色固体，GC：94.5％，收率为：90.6％。
实施例4
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二丙二醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余1.52％，继续保温反应2h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得48.01g白色固体，GC：98.7％，收率为：96.7％。
实施例5
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二丙二醇二乙醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余3.57％，继续保温反应2h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得46.3g白色固体，GC：94.6％，收率为：93.2％。
实施例6
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL二乙二醇叔丁醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余10.2％，继续保温反应2h。反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得41.1g白色固体，GC：88.4％，收率为：82.7％。
对比例1
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL甲苯，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余19.85％，继续保温反应2h，减压旋蒸，得淡黄色固体，固体用150mL乙醇重结晶，减压抽滤，滤饼干燥，得36.5g白色固体，GC：80.2％，收率为73.5％。
对比例2
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL DMF，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余11.2％，继续保温反应2h。反应液加入200mL水及200mL二氯甲烷，搅拌10min，萃取分液，水相用200mL二氯甲烷提取2次，合并有机相，有机相用200mL水洗2次，有机相减压旋蒸，得淡黄色固体，固体用150mL乙醇重结晶，减压抽滤，滤饼干燥，得39.1g白色固体，GC：85.2％，收率为78.7％。
对比例3
在500mL的三口烧瓶中加入30g(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇、23g 4-乙氧基-2，3-二氟苯酚、35.31g三苯基膦及180mL乙基叔丁基醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将28g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h，GC检测(4'-丙基-[1,1'-双(环己烷)]-4-基)甲醇剩余13.4％，继续保温反应2h。反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得37.5g白色固体，GC：83.6％，收率为：75.6.％。
由上述实施例1-6对对比例1-3对比可知，与现有技术中常用的非质子溶剂相比，本发明选用醇醚类溶剂作为光延反应的有机溶剂，可显著降低反应活化能，缩短反应时间，另外，后处理方法更加简便快捷。
实施例7
在500mL的三口烧瓶中加入30g 4-(4-乙基-2-氟苯基)环己醇、30.8g 4-(4-丙基环己基)苯胺、37.17g三苯基膦及180mL二丙二醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将29.2g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至100℃，反应3h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得45.3g白色固体，GC：90.1％，收率为：79.6％。
化合物B的MS数据：123(15％)、216(55％)、392(10％)、421(20％)。
实施例8
在500mL的三口烧瓶中加入30g 4-(2',3'-二氟-4'-甲基-[1,1'-联苯]-4-基)环己醇、17.11g 4-丙基苯甲酸、27.33g三苯基膦及180mL二丙二醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将21.47g偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至100℃，反应3h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得38.7g白色固体，GC：92.4％，收率为：87％。
化合物C的MS数据：163(35％)、244(15％)、285(25％)、419(10％)、448(15％)。
实施例9
在500mL的三口烧瓶中加入30g 4-(3-氟-4-异丙基苯基)环己醇、20.29g4-丙基苯硫醇、34.96g三苯基膦及180mL二丙二醇二甲醚，氮气排空3次，搅拌升温至50℃，将23.66g偶氮二甲酸二异丙酯(DEAD)缓慢滴加至前述溶液中，滴加完后，升温至80℃，反应3h。将反应液趁热过滤，滤液于-10℃下冷冻4h，减压抽滤，滤饼干燥，得39.8g白色固体，GC：90.1％，收率为：84.6％。
化合物D的MS数据：137(10％)、151(45％)、327(25％)、341(10％)、370(10％)。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种醇羟基供体与活性氢供体进行光延反应的方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
将醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂及偶氮二羧酸酯试剂在有机溶剂的存在下进行反应，得到醇羟基供体与活性氢供体脱水缩合的产物；
其中，所述有机溶剂为醇醚类溶剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自如下式I的化合物中的一种或至少两种的组合：
其中，R表示H或者C1-C5的烷基；
R1及R2各自独立地表示C1-C5的烷基；
n表示1至8的整数，当n表示3至8的整数，并且结构片段
中含有一个或至少两个-CH2-时，该一个或至少两个-CH2-可任选地被-O-替代，前提条件是氧原子之间不直接相连；
优选地，R表示H或甲基，R1及R2各自独立地表示C1-C3的烷基；
进一步优选地，所述有机溶剂选自二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、二甘醇二乙醚、乙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚中的一种或至少两种的组合；特别优选地，所述有机溶剂为二丙二醇二甲醚。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述醇羟基供体为含有醇羟基的有机物；
优选地，所述活性氢供体为含有活性氢基团的有机物，其中活性氢基团选自-OH、-SH、-COOH、-COSH、-NH2或-CONH2中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述三烃基膦试剂选自三苯基膦、三丁基膦或三甲基膦中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述偶氮二羧酸酯试剂选自偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二异丙酯、双-2-甲氧基乙基偶氮二羧酸酯、双(4-氯苄基)偶氮二甲酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述醇羟基供体和活性氢供体的摩尔比为1:1～1.2；
优选地，所述醇羟基供体和三烃基膦试剂的摩尔比为1:1.05～1.3；
优选地，所述醇羟基供体和偶氮二羧酸酯试剂的摩尔比为1:1.05～1.3。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应温度为30-120℃，反应时长为1-12h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应的加料顺序为：将偶氮二羧酸酯缓慢滴加至含有醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂的有机溶剂中，或者，将偶氮二羧酸酯与三烃基膦试剂先混合，然后向混合物中加入醇羟基供体和活性氢供体；
优选地，所述滴加过程控温在30-120℃。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应在惰性气体保护下进行；
优选地，所述反应中加入有机碱；
优选地，所述有机碱为三乙胺；
优选地，所述反应过程中利用超声或微波。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
将醇羟基供体、活性氢供体、三烃基膦试剂及偶氮二羧酸酯试剂在有机溶剂的存在下于30-120℃反应1-12h，得到醇羟基供体与活性氢供体脱水缩合的产物；
其中，所述有机溶剂为醇醚类溶剂；
所述醇羟基供体和活性氢供体的摩尔比为1:1～1.2，所述醇羟基供体和三烃基膦试剂的摩尔比为1:1.05～1.3；所述醇羟基供体和偶氮二羧酸酯试剂的摩尔比为1:1.05～1.3。
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| 曾步兵等, 华东理工大学出版社 * |
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