CN114671848A - 一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，具体公开了一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法。本发明以萘酚或含有羟基取代的喹啉或者异喹啉等工业化试剂为起始原料，采用便宜易得的二乙胺基三氟化硫作为硫源并激活反应，与烯烃一步反应即可得到芳香环并氧硫杂环类化合物。该方法具有原料便宜易得，反应条件温和，易于生产放大等优点。

Description

一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，尤其涉及一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法。
背景技术
芳香氧硫杂环类化合物目前在染料工业和材料等领域都有着广泛的应用，已成为当前研究的焦点和热点之一。通过人工设计并合成的含硫有机物，可实现其多样化和更加稳定的物理化学性质。同时，可以为实现不同的用途，设计和筛选目标化合物。
以下结构式I所示的芳香环并氧硫杂环类化合物在农药和医药领域均具有潜在的应用价值。
Figure BDA0003628314120000011
但关于其中C-S键的构建一直是含硫化合物合成中的重点和难点。文献(J.Org.Chem.1997,62,2611-2615；Chem.Eur.J.1999,1748-1754；Eur.J.Org.Chem.2000,3653-3657)等报道了类似结构的合成方法，采用的合成路线为：
Figure BDA0003628314120000021
合成时，首先以苯酚或者萘酚为原料，通过邻苯二甲酰亚胺磺酰氯和酚羟基的邻位发生亲电取代反应生成含硫化合物A，化合物A和烯烃尤其是富电子烯烃，在吡啶或者三乙胺等有机碱的作用下，通过加热进行加成反应，进而生成含硫产物。
以上方法是目前文献报道中常用的芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法，该方法需要以苯酚或者萘酚为起始原料，经过两步反应，且邻苯二甲酰亚胺磺酰氯并非常用的商业化试剂，市场上难以买到，因此该方法在生产和应用方面具有很大的局限性。
鉴于以上合成工艺存在的缺陷，亟待开发一种操作简单、安全，适合工业化生产的制备芳香环并氧硫杂环类化合物的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法，该方法可以在室温下通过一步合成，适合产业化。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：本发明提供了一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法，所述方法的反应方程式如下：
Figure BDA0003628314120000022
合成方法包括步骤：将起始原料SM溶解在溶剂中，然后加入烯烃、硫源，反应生成产物；
其中，X1、X2、X3、X4各自独立地选自N原子或C原子；
R1选自H、卤素、腈基、酯基、C1～C5的烷基、C1～C5的烷氧基或苯基；
m选自0、1或2；
R2、R3各自独立地选自H、C1～C5的烷基、C3～C6的环烷基、苯基；或者，R2和R3连接成5-6元的环；
所述硫源选自二乙胺基三氟化硫、双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫和三氟硫基吗啉中的任一种或几种；
所述溶剂选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、二氧六环中的任一种或几种。
作为本发明一种优选的实施方案，合成所述产物时，在加入所述烯烃前，加入有机碱和/或催化剂，优选加入有机碱或者有机碱和催化剂的混合物。
优选地，所述有机碱选自吡啶、三乙胺和二乙基丙胺中的任一种；
所述催化剂选自NaI、KI、CuI、CuCl、CuBr、CuI2、CuCl2、CuBr2、ZnI2、NiI2和AlCl3中的任一种或几种。
作为本发明一种优选的实施方案，所述起始原料SM或者所述产物的通式中，所述R1选自H、卤素、腈基、-COOEt、-COOMe、C1～C5的烷基、C1～C5的烷氧基或苯基；
所述R2、R3各自独立地选自H、C1～C5的烷基、C3～C6的环烷基、苯基；或者，R2和R3连接成6元环；
所述X1、X2、X3、X4均为C原子，或者所述X1、X2、X3、X4中一个为N原子，其余均为C原子。
作为本发明进一步优选的实施方案，所述起始原料SM选自以下所示化合物：
Figure BDA0003628314120000041
作为本发明进一步优选的实施方案，所述烯烃选自以下所示化合物：
Figure BDA0003628314120000042
作为本发明一种优选的实施方案，所述硫源选自二乙胺基三氟化硫(DAST)、双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫，优选二乙胺基三氟化硫；
所述有机碱选自三乙胺和/或二乙基丙胺，优选三乙胺；
所述催化剂选自NaI和KI，优选NaI；
所述溶剂选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和三氯甲烷，优选二氯甲烷。
作为本发明一种优选的实施方案，所述硫源和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-3)：1，优选2：1；
所述烯烃和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-5)：1，优选(2-3)：1。
所述有机碱和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-3)：1，优选(1.5-3)：1。
所述催化剂和所述起始原料SM的投料摩尔比为(0.01-0.2)：1，优选(0.1-0.2)：1。
优选地，起始原料SM溶解在溶剂中，起始原料SM在溶剂中的浓度为0.1-1.0摩尔/升，优选0.2摩尔/升。
作为本发明一种优选的实施方案，所述反应的温度为0-40℃，优选25-40℃，室温条件下反应即可进行。
作为本发明一种优选的实施方案，所述反应的时间为6-48h，优选10-20h。
本发明以萘酚或含有羟基取代的喹啉或者异喹啉等工业化试剂为起始原料，采用便宜易购的商业化试剂二乙胺基三氟化硫作为硫源并激活反应，加入烯烃后，通过加入有机碱或者有机碱和少量的催化剂，通过一步反应即可得到对应产物。该方法具有原料便宜易得，反应条件温和，操作简单的优势，易于生产放大。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。在此，本发明的以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的范围。
实施例1
本实施例提供了下式P1所示芳香环并氧硫杂环化合物的合成方法，合成路线为：
Figure BDA0003628314120000061
合成步骤为：在装配有小磁子的干燥的50mL圆底烧瓶中加入起始原料2-萘酚(144mg,1.0mmol)，用注射器注入CH2Cl2(5mL)，之后加入三乙胺(1.5mmol)，再加入乙烯基正丁基醚(3mmol)，然后在0～30℃缓慢加入DAST(0.26mL,2.0mmol)，室温下搅拌反应16h。用液相色谱仪采用外标法进行收率测定，得到的HPLC收率为77％。
之后进行后处理：在反应体系中加入饱和NaHCO3溶液5mL，分液后水相用CH2Cl2(5mL)萃取。合并有机相，用饱和食盐水洗，无水Na2SO4干燥后浓缩后，干法上样，以石油醚和二氯甲烷为洗脱剂过柱后浓缩，得到无色油状物，产物收率为56％。
所得产物P1的分析数据为：
1H NMR(400MHz,CDCl3,ppm):δ＝7.93(d,J＝8.4Hz,1H),7.74(d,J＝7.9Hz,1H),7.56(d,J＝8.8Hz,1H),7.57-7.50(m,1H),7.42-7.39(m,1H),7.09(d,J＝8.8Hz,1H),5.47(dd,J＝2.0Hz,4.6Hz,1H),3.99-3.93(m,1H),3.75-3.69(m,1H),3.26-3.14(m,2H),1.65-1.58(m,2H),1.39-1.33(m,2H),0.90(t,J＝7.4Hz,3H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3,ppm):δ＝146.2,130.0,128.4,127.2,125.3,124.9,123.1,121.6,118.8,110.0,93.6,67.6,30.35,27.8,18.1,12.7。
实施例2～12
在以下实施例中，通过调整反应条件，分别进行了比较试验。以下实施例2-12均以2-萘酚为起始反应原料，制备P1所示化合物。
实施例2-12合成方法与实施例1的不同之处分别如表1所示，其余操作同实施例1。
表1
实施例 操作条件和技术参数与实施例不同之处 化合物P1的HPLC收率
2 不添加三乙胺，采用NaI为催化剂(10mol％) 42％
3 除添加三乙胺外，另加NaI催化剂(10mol％) 75％
4 三乙胺(3当量) 76％
5 二乙基丙胺(3当量) 73％
6 吡啶(3当量) 45％
7 无催化剂，无碱 15％
8 乙烯基正丁基醚(1当量) 69％
9 乙烯基正丁基醚(2当量) 72％
10 乙烯基正丁基醚(5当量) 65％
11 三乙胺(1当量) 68％
12 三乙胺(2当量) 74％
通过上表1可知，实施例2相比实施例1未使用有机碱，只添加了催化剂，P1化合物的HPLC收率为42％，相比使用有机碱时明显下降。在既不使用有机碱，也不使用催化剂的情况下，如实施例7，P1化合物的HPLC收率仅为15％，收率下降显著。在同时添加有机碱和催化剂的情况下，如实施例3，其相比实施例1，P1化合物的HPLC收率变化不大，为75％。可见，在本发明中，添加有机碱可以提高反应的收率，优选采用有机碱三乙胺，或者采用有机碱三乙胺和催化剂NaI的混合试剂。
实施例4-6中采用了不同的有机碱，用量见表1，均为3当量。对比可见，不同的有机碱对产物P1的收率影响明显，优选有机碱为三乙胺或二乙基丙胺，更优选三乙胺。
实施例8-10考察了不同用量的烯烃对产物P1的收率的影响，在烯烃和起始原料2-萘酚的投料摩尔比在(1-5)：1范围内，产物P1的收率均可，尤其在(2-3)：1时，产物P1的收率更高。
并且，还考察了有机碱的用量影响，通过表1可知，当有机碱和起始原料2-萘酚的投料摩尔比为(1-3)：1时，产物P1的收率均可，尤其在(1.5-3)：1时，产物P1的收率更高。
实施例13～33
以下实施例参照实施例1的方法，仅更换不同的起始原料，分别对应合成了目标化合物。
实施例13-33涉及的反应原料Sm2-22、生成的产物P2-22以及产物的分析数据见表2所示。
表2
Figure BDA0003628314120000091
Figure BDA0003628314120000101
Figure BDA0003628314120000111
Figure BDA0003628314120000121
Figure BDA0003628314120000131
Figure BDA0003628314120000141
Figure BDA0003628314120000151
实施例34～39
以下实施例参照实施例1的方法，仅更换不同的烯烃，分别对应合成了目标化合物。
实施例34-39涉及的烯烃、生成的产物P23-28以及产物的分析数据见表3所示。
表3
Figure BDA0003628314120000161
Figure BDA0003628314120000171
通过以上实施例，说明本发明的方法可以以萘酚或含有羟基取代的喹啉或者异喹啉等工业化试剂为起始原料，采用便宜易购的商业化试剂二乙胺基三氟化硫作为硫源并激活反应，加入烯烃后，通过加入有机碱或者有机碱和少量的催化剂，一步反应得到对应的产物。该方法具有原料便宜易得，反应条件温和，操作简单的优势，易于生产放大。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种芳香环并氧硫杂环类化合物的合成方法，其特征在于，反应方程式如下：
Figure FDA0003628314110000011
合成方法包括步骤：将起始原料SM溶解在溶剂中，然后加入烯烃、硫源，反应生成产物；
其中，X1、X2、X3、X4各自独立地选自N原子或C原子；
R1选自H、卤素、腈基、酯基、C1～C5的烷基、C1～C5的烷氧基或苯基；
m选自0、1或2；
R2、R3各自独立地选自H、C1～C5的烷基、C3～C6的环烷基、苯基；或者，R2和R3连接成5-6元的环；
所述硫源选自二乙胺基三氟化硫、双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫和三氟硫基吗啉中的任一种或几种；
所述溶剂选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、乙腈、四氢呋喃、二氧六环中的任一种或几种。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，在加入所述烯烃前，加入有机碱和/或催化剂，优选加入有机碱或者有机碱和催化剂的混合物；
所述有机碱选自吡啶、三乙胺和二乙基丙胺中的任一种；
所述催化剂选自NaI、KI、CuI、CuCl、CuBr、CuI2、CuCl2、CuBr2、ZnI2、NiI2和AlCl3中的任一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，所述R1选自H、卤素、腈基、-COOEt、-COOMe、C1～C5的烷基、C1～C5的烷氧基或苯基；和/或，
所述R2、R3各自独立地选自H、C1～C5的烷基、C3～C6的环烷基、苯基；或者，R2和R3连接成6元环；和/或，
所述X1、X2、X3、X4均为C原子，或者所述X1、X2、X3、X4中一个为N原子，其余均为C原子。
4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述起始原料SM选自以下所示化合物：
Figure FDA0003628314110000021
5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述烯烃选自以下所示化合物：
Figure FDA0003628314110000031
6.根据权利要求5所述的合成方法，其特征在于，所述硫源选自二乙胺基三氟化硫、双(2-甲氧基乙基)氨基三氟化硫，优选二乙胺基三氟化硫；
所述有机碱选自三乙胺和/或二乙基丙胺，优选三乙胺；
所述催化剂选自NaI和KI，优选NaI；
所述溶剂选自二氯甲烷、1,2-二氯乙烷和三氯甲烷，优选二氯甲烷。
7.根据权利要求6所述的合成方法，其特征在于，所述硫源和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-3)：1，优选2：1；
所述烯烃和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-5)：1，优选(2-3)：1。
8.根据权利要求7所述的合成方法，其特征在于，所述有机碱和所述起始原料SM的投料摩尔比为(1-3)：1，优选(1.5-3)：1；和/或，
所述催化剂和所述起始原料SM的投料摩尔比为(0.01-0.2)：1。
9.根据权利要求1～8任一项所述的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为0-40℃，优选25-40℃。
10.根据权利要求9所述的合成方法，其特征在于，所述反应的时间为6-48h，优选10-20h。
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