CN114736147A - 水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法 - Google Patents
水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法，是在氮气气氛条件下，以1,5‑烯腈类化合物和磺酰肼为原料，于水中在碘添加剂/氧化剂体系作用下使磺酰肼产生磺酰自由基而引发烯腈类化合物的环化、水解反应。本方法具有反应底物适应范围广泛、条件绿色、简单高效的优点，特别适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种碘添加剂/氧化剂体系下水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法。
背景技术
磺酰肼类化合物来源广泛，具有良好的生物相容性、稳定性高等特点，在生物医药和功能材料等方面应用潜力巨大。此外，其作为化学合成中一类重要的合成子，尤其在天然产物的全合成中具有不可替代的重要作用。磺酰肼作为磺酰自由基的供体，在氧化剂存在的条件下可选择性形成C-S和C-C键。一般来说，可以借助以下体系产生磺酰自由基:(1)氧化剂，(2)铜与氧化剂，(3)可见光催化，(4)电催化等。
1，n-烯腈的自由基环化反应是快速制备环状化合物尤其是复杂环状化合物的重要途径。目前已经开发了系列磺酰自由基引发的环化反应方法，通常以磺酰肼或磺酰氯为自由基前体，以N-溴代丁二酰亚胺、N-碘代丁二酰亚胺、碘化钾、碘化钠或碘为卤素源。然而，磺酰自由基引发的1,5-烯腈类化合物的环化/水解反应却未见报道。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法，该方法在温和条件下高选择性的以较高产率制备获得目标产物。
为达上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法，该方法是在氮气气氛条件下，以式1所示的1,5-烯腈类化合物和式2所示的磺酰肼为原料，于水中在碘添加剂/氧化剂体系作用下使磺酰肼产生磺酰自由基而引发烯腈类化合物的环化、水解反应，反应式如下：
其中，式1中R1选自取代或未取代的C1-C4烷基、或者取代或未取代的C6-C10芳基；式2中R2选自取代或未取代的C5-C12芳基。
较佳的，R1选自取代或未取代的C1-C2烷基、或者取代或未取代的C6-C8芳基。进一步的，R1选自取代的C1-C2烷基、苯基或取代苯基；其中，C1-C2烷基上的取代基可以是苯基、甲苯基、甲氧基苯基或卤代苯基等；苯基上的取代基可以为甲基、烷基、甲氧基或卤素等。R2选自取代或未取代的C6-C10芳基。进一步的，R2选自苯基、萘基或取代苯基；其中，苯基上的取代基可以为甲基、烷基、甲氧基、卤素或氰基等。
较佳的，所述碘添加剂为碘化铵、碘化钾、N-碘代丁二酰亚胺、碘单质或四丁基碘化铵中的任意一种或几种混合，优选为碘单质。所述氧化剂选自叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸特丁酯或过氧化二苯甲酰中的任意一种或几种混合，优选为叔丁基过氧化氢。
较佳的，所述反应温度为85℃；反应初始时，各物质用量为：1,5-烯腈类化合物为0.2mmol，磺酰肼为2当量，碘添加剂为0.05-0.2当量，氧化剂为1.2-3.0当量，水为1mL。
所述反应完成后的处理操作如下：将反应完成后的反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(乙酸乙酯/正己烷-2:1洗脱)，得到目标产物I。
本发明利用碘单质/叔丁基过氧化氢体系使磺酰肼产生磺酰自由基，从而引发1,5-烯腈类化合物的环化、水解反应。本方法具有反应底物适应范围广泛、简单高效的优点，特别适合于工业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细的描述，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如无特殊说明，均可以从商业途径获得和/或根据已知的方法制备获得。
实施例1-实施例11为反应条件优化实验。
实施例1
向Schlenk反应瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-1(92％yield)。产物I-1结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.71-7.67(m,4H),7.44(t,J＝7.5Hz,2H),7.29(d,J＝8.0Hz,2H),7.25(d,J＝7.5Hz,1H),4.63(d,J＝17.0Hz,1H),4.40(d,J＝17.0Hz,1H),3.87(d,J＝14.5Hz,1H),3.73(d,J＝14.5Hz,1H),2.42(s,3H),1.36(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.8,171.2,145.1,137.9,136.9,129.9,129.2,127.8,125.7,120.9,61.7,56.3,50.0,21.6(2)；HRMSm/z(ESI)calcd for C19H20NO4S([M+H]+)358.1108,found 358.1112。
实施例2
碘单质的用量为0.05当量(2.54mg)，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为32％。
实施例3
碘单质的用量为0.2当量(10.2mg)，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为92％。
实施例4
碘化钾代替碘单质，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为48％。
实施例5
N-碘代丁二酰亚胺代替碘单质，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为51％。
实施例6
碘化铵代替碘单质，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为50％。
实施例7
四丁基碘化铵代替碘单质，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为80％。
实施例8
叔丁基过氧化氢的用量为1.2当量(21.6mg)，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为78％。
实施例9
叔丁基过氧化氢的用量为3.0当量(54.0mg)，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为63％。
实施例10
过氧化苯甲酸特丁酯代替叔丁基过氧化氢，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为86％。
实施例11
过氧化二苯甲酰代替叔丁基过氧化氢，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为73％。
由上述实施例1-11可以看出，最佳的反应条件为实施例1的反应条件，即碘添加剂碘单质(10mol％)，氧化剂选择为叔丁基过氧化氢(2.0eq)，反应温度为85℃，在氮气氛围下。在获得最佳反应条件的基础上，本发明人进一步在该最佳反应条件下，选择不同取代基的1,5-烯腈类化合物和磺酰肼类化合物为原料以发展高选择性环化/水解反应方法。
实施例12
向Schlenk反应瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2b所示的对叔丁基苯磺酰肼(91.2mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-2(91％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.75-7.74(m,2H),7.67-7.65(m,2H),7.50-7.49(m,2H),7.44(t,J＝8.0Hz,2H),7.25(d,J＝7.5Hz,1H),4.64(d,J＝17.0Hz,1H),4.40(d,J＝17.5Hz,1H),3.88(d,J＝14.5Hz,1H),3.73(d,J＝14.5Hz,1H),1.37(s,3H),1.33(s,9H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.8,171.2,158.0,137.9,136.7,129.2,127.6,126.3,125.7,120.9,61.7,56.3,49.9,35.3,31.0,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C22H26NO4S([M+H]+)400.1577,found400.1581。
实施例13
向Schlenk反应瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2c所示的对甲氧基苯磺酰肼(80.8mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-3(93％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7,75(d,J＝8.5Hz,2H),7.68(d,J＝8.5Hz,2H),7.44(t,J＝8.0Hz,2H),7.25(d,J＝7.0Hz,1H),6.94(d,J＝8.5Hz,2H),4.63(d,J＝17.5Hz,1H),4.39(d,J＝17.0Hz,1H),3.88(d,J＝14.0Hz,1H),3.85(s,3H),3.73(d,J＝14.0Hz,1H),1.36(s,3H)；13CNMR(126MHz,CDCl3)δ:205.8,171.3,164.0,137.9,131.3,130.0,129.2,125.7,120.9,114.5,62.0,56.3,55.7,50.0,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C19H20NO5S([M+H]+)374.1057,found374.1051。
实施例14
向Schlenk反应瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2d所示的苯磺酰肼(68.8mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-4(87％yield,)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.84(d,J＝7.5Hz,2H),7.68-7.62(m,3H),7.51(t,J＝8.0Hz,2H),7.44(t,J＝8.0Hz,2H),7.26(t,J＝3.0Hz,1H),4.63(d,J＝17.5Hz,1H),4.41(d,J＝17.0Hz,1H),3.89(d,J＝14.5Hz,1H),3.75(d,J＝14.5Hz,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.8,171.2,139.8,137.8,134.0,129.3,129.1,127.7,125.8,120.9,61.6,56.3,50.0,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C18H18NO4S([M+H]+)344.0951,found 344.0955。
实施例15
向Schlenk反应瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2e所示的对溴苯磺酰肼(100.0mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-5(85％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.69-7.66(m,3H),7.65-7.62(m,3H),7.45(t,J＝8.0Hz,2H),7.26(t,J＝3.5Hz,1H),4.60(d,J＝17.5Hz,1H),4.41(d,J＝17.5Hz,1H),3.89(d,J＝14.5Hz,1H),3.76(d,J＝14.5Hz,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.5,171.1,138.8,137.7,132.6,129.3,129.2,128.0,125.9,120.8,61.5,56.2,50.1,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C18H17BrNO4S([M+H]+)422.0056,found 422.0050。
实施例16
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2f所示的对氯苯磺酰肼(82.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-6(80％yield,)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.77-7.75(m,2H),7.68-7.65(m,2H),7.48-7.44(m,4H),7.27(t,J＝4.5Hz,1H),4.61(d,J＝17.0Hz,1H),4.41(d,J＝17.0Hz,1H),3.89(d,J＝14.5Hz,1H),3.76(d,J＝14.5Hz,1H),1.38(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.6,171.1,140.9,138.3,137.8,129.6,129.3(2),125.9,120.8,61.6,56.2,50,2,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd forC18H17ClNO4S([M+H]+)378.0561,found 378.0567。
实施例17
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2g所示的对氟苯磺酰肼(76.0mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-7(75％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.86-7.83(m,2H),7.66(d,J＝8.5Hz,2H),7.44(t,J＝8.0Hz,2H),7.27(t,J＝4.0Hz,1H),7.17(t,J＝8.5Hz,2H),4.62(d,J＝17.5Hz,1H),4.42(d,J＝17.5Hz,1H),3.90(d,J＝14.5Hz,1H),3.76(d,J＝14.5Hz,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.6,171.2,165.9(d,JC-F＝255.5Hz),137.7,135.8(d,JC-F＝3.1Hz),130.7(d,JC-F＝9.8Hz),129.2,125.9,120.9,116.6(d,JC-F＝22.6Hz),61.6,56.2,50.1,21.5；19F NMR(471MHz,CDCl3)δ:-102.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C18H17FNO4S([M+H]+)362.0857,found362.0853。
实施例18
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2h所示的对氰基苯磺酰肼(78.8mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-8(70％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.95-7.94(m,2H),7.80-7.78(m,2H),7.66-7.64(m,2H),7.47(t,J＝8.0Hz,2H),7.29(t,J＝7.5Hz,1H),4.62(d,J＝17.0Hz,1H),4.43(d,J＝17.5Hz,1H),3.92(d,J＝15.0Hz,1H),3.82(d,J＝15.0Hz,1H),1.39(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.2,171.0,143.9,137.7,133.0,129.4,128.5,126.0,120.7,117.8,117.0,61.2,56.2,50.3,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C19H17N2O4S([M+H]+)369.0904,found 369.0900。
实施例19
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2i所示的间氯苯磺酰肼(82.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-9(79％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.82(t,J＝2.0Hz,2H),7.73-7.71(m,1H),7.68-7.66(m,2H),7.62-7.60(m,1H),7.48-7.43(m,3H),7.27(d,J＝6.5Hz,1H),4.62(d,J＝17.5Hz,1H),4.43(d,J＝17.5Hz,1H),3.90(d,J＝14.5Hz,1H),3.77(d,J＝14.5Hz,1H),1.38(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.5,171.0,141.5,137.7,135.5,134.2,130.6,129.3,127.9,125.9(2),120.9,61.4,56.3,50.1,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C18H17ClNO4S([M+H]+)378.0561,found 378.0567。
实施例20
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2j所示的邻氯苯磺酰肼(82.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-10(78％yield,)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.82-7.80(m,1H),7.59-7.57(m,2H),7.55-7.51(m,2H),7.41(t,J＝8.0Hz,1H),7.26-7.22(m,2H),4.57(d,J＝17.5Hz,1H),4.37(d,J＝17.0Hz,1H),4.26(d,J＝15.0Hz,1H),3.96(d,J＝15.0Hz,1H),1.38(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.3,170.7,137.7,137.4,135.0,132.5,131.8,130.7,129.1,127.2,125.6,120.5,59.6,56.0,49.9,21.6；HRMS m/z(ESI)calcd for C18H17ClNO4S([M+H]+)378.0561,found 378.0557。
实施例21
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,5-烯腈化合物(40.0mg,0.2mmol)、式2k所示的2-萘苯磺酰肼(88.8mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-11(81％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:8.36(s,1H),7.98(d,J＝8.5Hz,1H),7.91(d,J＝8.5Hz,1H),7.82-7.80(m,2H),7.65(t,J＝7.0Hz,3H),7.58(t,J＝15.0Hz,1H),7.41(t,J＝8.0Hz,2H),7.24(d,J＝7.0Hz,1H),4.68(d,J＝17.0Hz,1H),4.42(d,J＝17.5Hz,1H),3.96(d,J＝14.5Hz,1H),3.82(d,J＝14.5Hz,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.8,171.1,137.9,136.5,135.4,131.9,129.8(2),129.5,129.4,129.2,128.0,127.7,125.7,122.1,120.8,61.6,56.3,50.0,21.7；HRMS m/z(ESI)calcd for C22H20NO4S([M+H]+)394.1108,found394.1114.。
实施例22
向Schlenk瓶中加入式1b所示的1,5-烯腈化合物(42.8mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-12(90％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.70(d,J＝8.0Hz,2H),7.53(d,J＝8.5Hz,2H),7.28(d,J＝8.0Hz,2H),7.23(d,J＝8.0Hz,2H),4.58(d,J＝17.5Hz,1H),4.37(d,J＝17.0Hz,1H),3.85(d,J＝14.5Hz,1H),3.71(d,J＝14.5Hz,1H),2.42(s,3H),2.37(s,3H),1.35(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:206.0,171.0,145.0,136.9,135.5,135.3,129.8,129.6,127.7,120.9,61.6,56.4,49.8,21.6(2),20.9；HRMS m/z(ESI)calcd for C20H22NO4S([M+H]+)372.1264,found 372.1260。
实施例23
向Schlenk瓶中加入式1c所示的1,5-烯腈化合物(51.2mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-13(86％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.71(d,J＝8.4Hz,2H),7.60(d,J＝8.8Hz,2H),7.45(d,J＝8.8Hz,2H),7.28(d,J＝8.0Hz,2H),4.61(d,J＝17.6Hz,1H),4.39(d,J＝17.2Hz,1H),3.86(d,J＝14.4Hz,1H),3.72(d,J＝14.4Hz,1H),2.42(s,3H),1.35(s,3H),1.34(s,9H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:206.0,171.0,148.7,145.1,136.8,135.2,129.9,127.7,126.0,120.5,61.6,56.3,49.9,34.4,31.2,21.6(2)；HRMS m/z(ESI)calcd for C23H28NO4S([M+H]+)414.1734,found414.1730。
实施例24
向Schlenk瓶中加入式1d所示的1,5-烯腈化合物(46.0mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-14(94％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.71(d,J＝8.5Hz,2H),7.57-7.55(m,2H),7.29(d,J＝8.0Hz,2H),6.97-6.95(m,2H),4.57(d,J＝17.0Hz,1H),4.36(d,J＝17.5Hz,1H),3.84(t,J＝7.5Hz,4H),3.71(d,J＝14.5Hz,1H),2.42(s,3H),1.35(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:206.1,170.9,157.4,145.1,136.9,130.9,129.9,127.7,122.9,114.3,61.7,56.8,55.5,49.6,21.6,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C20H22NO5S([M+H]+)388.1213,found 388.1219。
实施例25
向Schlenk瓶中加入式1e所示的1,5-烯腈化合物(55.6mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-15(80％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.69(d,J＝8.4Hz,2H),7.60-7.54(m,4H),7.31(d,J＝8.0Hz,2H),4.60(d,J＝17.2Hz,1H),4.37(d,J＝17.2Hz,1H),3.85(d,J＝14.4Hz,1H),3.73(d,J＝14.4Hz,1H),2.44(s,3H),1.36(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:205.2,171.4,145.3,137.0,136.7,132.2,130.0,127.7,122.3,118.8,61.8,56.1,49.9,21.7,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C19H19BrNO4S([M+H]+)436.0213,found 436.0209。
实施例26
向Schlenk瓶中加入式1f所示的1,5-烯腈化合物(46.8mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-16(79％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.69(d,J＝8.0Hz,2H),7.64(d,J＝9.0Hz,2H),7.41-7.39(m,2H),7.30(d,J＝8.0Hz,2H),4.60(d,J＝17.0Hz,1H),4.37(d,J＝17.0Hz,1H),3.85(d,J＝14.5Hz,1H),3.72(d,J＝14.0Hz,1H),2.43(s,3H),1.36(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:205.3,171.4,145.3,136.8,136.5,131.0,129.9,129.2,127.7,122.1,61.8,56.2,49.9,21.7,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C19H19ClNO4S([M+H]+)392.0718,found 392.0726。
实施例27
向Schlenk瓶中加入式1g所示的1,5-烯腈化合物(45.6mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-17(89％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.71(d,J＝8.5Hz,2H),7.46(s,1H),7.34-7.32(m,1H),7.29(d,J＝8.0Hz,2H),7.18(d,J＝8.5Hz,1H),4.59(d,J＝17.5Hz,1H),4.36(d,J＝17.5Hz,1H),3.85(d,J＝14.0Hz,1H),3.71(d,J＝14.0Hz,1H),2.42(s,3H),2.30(s,3H),2.27(s,3H),1.35(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:206.2,171.0,145.0,137.5,136.9,135.6,134.4,130.1,129.9,127.8,122.4,118.5,61.7,56.6,49.8,21.6(2),20.0,19.3；HRMS m/z(ESI)calcdfor C21H24NO4S([M+H]+)386.1421,found 386.1427。
实施例28
向Schlenk瓶中加入式1e所示的1,5-烯腈化合物(42.8mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-18(84％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.74(d,J＝8.4Hz,2H),7.36(t,J＝7.2Hz,7H),4.81(d,J＝14.8Hz,1H),4.64(d,J＝14.8Hz,1H),4.04(d,J＝17.6Hz,1H),3.81(d,J＝11.6Hz,1H),3.77(d,J＝18.0Hz,1H),3.64(d,J＝14.4Hz,1H),2.45(s,3H),1.28(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:206.7,172.1,145.1,137.1,134.8,129.9,128.9,128.3,128.0,127.7,61.2,54.3,48.6,46.3,21.7,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C20H22NO4S([M+H]+)372.1264,found372.1268。
实施例29
向Schlenk瓶中加入式1f所示的1,5-烯腈化合物(45.6mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-19(81％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.73(d,J＝8.0Hz,2H),7.37-7.31(m,3H),7.23(d,J＝8.0Hz,2H),7.18(d,J＝2.0Hz,1H),4.77(d,J＝14.5Hz,1H),4.57(d,J＝14.5Hz,1H),4.01(d,J＝17.5Hz,1H),3.80(d,J＝14.5Hz,1H),3.74(d,J＝17.5Hz,1H),3.63(d,J＝14.5Hz,1H),2.44(s,3H),2.34(s,3H),1.26(s,3H)；13C NMR(126MHz,CDCl3)δ:206.7,172.0,145.1,137.8,137.2,131.8,129.9,129.6,128.4,127.7,61.3,54.3,48.7,46.1,21.7,21.5,21.1；HRMSm/z(ESI)calcd for C21H24NO4S([M+H]+)386.1421,found 386.1427。
实施例30
向Schlenk瓶中加入式1g所示的1,5-烯腈化合物(48.8mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-20(76％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.73(d,J＝8.4Hz,2H),7.34(d,J＝8.4Hz,2H),7.27(t,J＝4.0Hz,2H),6.89(d,J＝8.4Hz,2H),4.70(d,J＝14.8Hz,1H),4.60(d,J＝14.8Hz,1H),4.01(d,J＝18.0Hz,1H),3.79(s,3H),3.77(d,J＝1.6Hz,1H),3.74(d,J＝3.6Hz,1H),3.62(d,J＝14.0Hz,1H),2.44(s,3H),1.26(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:206.8,172.0,159.3,145.1,137.0,129.9,129.7,127.7,126.7,114.2,61.1,55.2,54.2,48.7,45.7,21.6,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C21H24NO5S([M+H]+)402.1370,found 402.1374。
实施例31
向Schlenk瓶中加入式1h所示的1,5-烯腈化合物(58.4mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应瓶在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-21(70％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.73(d,J＝8.0Hz,2H),7.50(d,J＝8.4Hz,2H),7.35(d,J＝8.0Hz,2H),7.27(s,1H),7.24(d,J＝3.6,1H),4.74(d,J＝14.8Hz,1H),4.62(d,J＝15.2Hz,1H),4.03(d,J＝17.6Hz,1H),3.82-3.75(m,2H),3.64(d,J＝14.4Hz,1H),2.45(s,3H),1.28(s,3H)；13CNMR(101MHz,CDCl3)δ:206.4,172.2,145.2,137.0133.9,132.0,130.1,129.9,127.7,122.1,61.3,54.3,48.5,45.7,21.7,21.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C20H21BrNO4S([M+H]+)450.0369,found 450.0373。
实施例32
向Schlenk瓶中加入式1i所示的1,5-烯腈化合物(45.6mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-22(86％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.73-7.67(m,2H),7.32-7.27(m,7H),4.09-3.94(m,2H),3.74-3.57(m,4H),3.03-2.93(m,2H),2.43(s,3H),1.11(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:207.0,172.0,145.0,138.1,137.0,129.8,128.6(2),127.6,126.6,61.2,55.3,48.5,43.5,33.2,21.6,21.2；HRMS m/z(ESI)calcd for C21H24NO4S([M+H]+)386.1421,found 386.1425。
实施例33
向Schlenk瓶中加入式1j所示的1,5-烯腈化合物(57.6mg,0.2mmol)、式2a所示的对甲基苯磺酰肼(74.4mg,0.4mmol)、碘单质(I2,5.1mg，10mol％)、叔丁基过氧化氢(TBHP,36.0mg,2.0eq)及水(1.0mL)，然后将反应器在氮气气氛、85℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为8小时)。反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷＝2:1)，得到目标产物I-23(83％yield)，产物结构表征数据为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.71(d,J＝8.0Hz,2H),7.33(d,J＝8.4Hz,2H),6.81(s,1H),6.80-6.76(m,2H),4.08(d,J＝17.6Hz,1H),3.86(s,3H),3.84(s,3H),3.79-3.73(m,3H),3.69-3.64(m,1H),3.59(d,J＝14.4Hz,1H),3.00-2.87(m,2H),2.43(s,3H),1.13(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ:207.0,172.0,148.9,147.6,145.0,137.0,130.6,129.8,127.5,120.5,111.7,111.1,61.1,55.8,55.7(2),55.3,48.4,43.5,32.8,21.5,21.2；HRMS m/z(ESI)calcd for C23H28NO6S([M+H]+)446.1632,found446.1638。
实施例34控制实验研究反应机理
向实施例1的反应中加入2.4当量的四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)作为自由基清除剂，只检测到痕量的目标产物。用2.4当量的(1-环丙基乙烯基)苯作为探针进行自由基钟实验，得到的3a的收率为75％，并检测到了痕量的目标产物I-1。这些控制实验表明该反应确实经过自由基反应过程。
由此可知，本发明的反应机理推导如下式所示：
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水相介质中磺酰自由基启动的烯腈类化合物环化/水解反应方法，其特征在于，该方法是在氮气气氛条件下，以式1所示的1,5-烯腈类化合物和式2所示的磺酰肼为原料，于水中在碘添加剂/氧化剂体系作用下使磺酰肼产生磺酰自由基而引发烯腈类化合物的环化、水解反应，反应式如下：
其中，式1中R1选自取代或未取代的C1-C4烷基、或者取代或未取代的C6-C10芳基；式2中R2选自取代或未取代的C5-C12芳基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R1选自取代或未取代的C1-C2烷基、或者取代或未取代的C6-C8芳基。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述R1选自取代的C1-C2烷基、苯基或取代苯基。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R2选自取代或未取代的C6-C10芳基。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述R2选自苯基、萘基或取代苯基。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述碘添加剂为碘化铵、碘化钾、N-碘代丁二酰亚胺、碘单质或四丁基碘化铵中的一种或几种混合。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化剂选自叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸特丁酯或过氧化二苯甲酰中的任意一种或几种混合。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应温度为85℃。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应初始时，1,5-烯腈类化合物用量为0.2mmol，磺酰肼用量为2当量，碘添加剂用量为0.05-0.2当量，氧化剂用量为1.2-3.0当量。
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