CN114773242B

CN114773242B - 一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法

Info

Publication number: CN114773242B
Application number: CN202210514740.1A
Authority: CN
Inventors: 祁昕欣; 霍永旺; 吴小锋
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2042-05-11
Also published as: CN114773242A

Abstract

本发明公开了一种α,β‑不饱和硫酯化合物的制备方法，包括如下步骤：将(1,1’‑双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍，4,4’‑二叔丁基‑2,2’‑联吡啶，羰基钼、碳酸铯、水、烯基三氟甲磺酸酯以及芳基磺酰氯于100℃进行反应20小时，反应完全后，后处理得到所述的α,β‑不饱和硫酯化合物。该制备方法起始原料廉价易得，操作简单，反应效率高。以芳基磺酰氯作为硫源，同时以羰基钼既作为羰基来源又作为还原剂，可根据实际需要合成多种α,β‑不饱和硫酯化合物，底物官能团容忍范围广，便于操作的同时拓宽了此方法的实用性。

Description

一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，尤其涉及一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法。

背景技术

α,β-不饱和硫酯化合物是一类具有独特化学性质的的分子，是天然产物和一些复杂分子的重要组成部分(J.Am.Chem.Soc.2006,128,4546–4547)。与醇酯相比，它们表现出非常丰富的反应活性，并且经常用作各种反应的关键中间体，如Diels-Alder反应，共轭加成，级联环化，脱羰基化，还原反应等。因此，有关α,β-不饱和硫酯化合物的制备在有机合成中具有重要的意义。传统的方法主要依靠缩合反应，此外，过渡金属催化的硫羰基化反应为合成α,β-不饱和硫酯化合物提供了一种高效且具有原子经济性的方法(Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,17178–17184)。然而，在这些硫羰基化反应中，通常需要使用气味难闻的硫醇，并且硫醇容易使催化剂中毒。因此，有关替代硫源的开发是迫切需要的。

另一方面，在上述过渡金属催化的硫代羰基化反应中，铑、铂和钯催化剂表现出非常好的反应活性和催化效率。但是这些贵金属价格昂贵并限制了它们的使用。镍是一种储量丰富的廉价金属，具有特殊的催化活性。然而，镍催化的羰基化反应还很少，主要是因为由Ni(0)和CO形成的高毒性且活性低的Ni(CO)₄物种会降低氧化加成步骤的反应活性，从而影响后续反应的进行。在前期工作的基础上(Org.Lett.2021,23,6589–6593)，将镍催化剂与替代羰源进行组合将是一个很好的选择。

基于此，我们发展了镍催化的硫羰基化合成α,β-不饱和硫酯化合物的反应。以简单易得的烯基三氟甲磺酸酯和芳基磺酰氯作为原料，以羰基钼既作为羰源又作为还原剂，合成多种α,β-不饱和硫酯化合物。值得注意的是该反应以芳基磺酰氯作为硫源，以镍为催化剂，为羰基化构建α,β-不饱和硫酯化合物的反应开辟了一条新的合成路径。

发明内容

本发明提供了一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，该制备方法反应原料廉价易得，步骤简单，可以兼容多种官能团，反应适用性好，以镍作为催化剂，以芳基磺酰氯作为硫源，同时以羰基钼既作为羰基来源又作为还原剂，为α,β-不饱和硫酯化合物的合成提供了新的方向。

一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，包括如下步骤：将镍催化剂、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶、羰基钼、碳酸铯、水、烯基三氟甲磺酸酯以及芳基磺酰氯于90～110℃反应16～24小时，反应完全后，后处理得到所述的α,β-不饱和硫酯化合物；

所述的烯基三氟甲磺酸酯的结构如式(II)所示：

所述的芳基磺酰氯的结构如式(III)所示：

所述的α,β-不饱和硫酯化合物的结构如式(I)所示：

式(Ⅰ)～(III)中，R为H或C₁～C₄烷基，n为1～3；

Ar为取代或者未取代的芳基或1-萘基。

所述芳基上的取代基为C₁～C₃烷基，苯基，甲氧基，三氟甲氧基或卤素。

所述的镍催化剂、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶、碳酸铯和水的摩尔比为0.05:0.05:1.5:0.5；

Ar的芳基上的取代位置可以为邻位或对位。

反应式如下：

本发明中，可选用的后处理过程包括：过滤，硅胶拌样，最后经过柱层析纯化得到相应的α,β-不饱和硫酯化合物，采用柱层析纯化为本领域常用的技术手段。

作为优选，R¹所取代的环为环戊烯基(n为1)，环己烯基(n为2)或环庚烯基(n为3)，此时，所述的烯基三氟甲磺酸酯容易得到，并且反应的产率较高。

所述的用来制备α,β-不饱和硫酯化合物的烯基三氟甲磺酸酯和芳基磺酰氯价格较便宜，在自然界中广泛存在，作为优选，以摩尔量计，烯基三氟甲磺酸酯：芳基磺酰氯：镍催化剂＝1:1.2～1.5:0.05～0.1；作为进一步的优选，以摩尔量计，烯基三氟甲磺酸酯：芳基磺酰氯：镍催化剂＝1:1.2:0.05。

作为优选，所述的反应的时间为20小时，反应时间过长增加反应成本，相反则难以保证反应的完全。

作为优选，反应在乙二醇二甲醚中进行，所述的乙二醇二甲醚的用量能将原料较好的溶解即可，0.3mmol的烯基三氟甲磺酸酯使用的乙二醇二甲醚的量约为1～3mL。

作为优选，所述的镍催化剂为(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍，在众多镍催化剂中(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍价格比较便宜，而且使用(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍为催化剂时反应效率较高。

作为进一步的优选，所述的α,β-不饱和硫酯化合物为式(I-1)-式(I-5)所示化合物中的一种：

上述制备方法中，所述的烯基三氟甲磺酸酯、芳基磺酰氯、羰基钼、(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶以及碳酸铯一般采用市售产品，都能从市场上方便地得到。

同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：以芳基磺酰氯作为硫源，制备方法简单，易于操作，后处理简便，反应起始原料廉价易得，底物官能团容忍范围广，反应效率高。可根据实际需要合成多种α,β-不饱和硫酯化合物，实用性较强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1～15

按照表1的原料配比在15mL的封管中加入(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍、4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶、羰基钼、碳酸铯、水、烯基三氟甲磺酸酯(II)和芳基磺酰氯(III)，然后加入乙二醇二甲醚(2mL)，混合搅拌均匀，按照表2的反应条件反应，反应完成后，过滤，硅胶拌样，经过柱层析纯化得到相应的α,β-不饱和硫酯化合物(Ⅰ)，反应过程如下式所示：

表1实施例1～15的原料加入量

表2

表1和表2中，T为反应温度，t为反应时间，Me为甲基，Pr为丙基，OMe为甲氧基，OCF₃为三氟甲氧基，Ph为苯基。

实施例1～5制备得到化合物的结构确认数据：

由实施例1制备得到的α,β-不饱和硫酯化合物(I-1)的核磁共振(¹HNMR和¹³C NMR)检测数据为：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.31(d,J＝8.1Hz,2H),7.22(d,J＝8.0Hz,2H),7.15–7.09(m,1H),2.38(s,3H),2.36–2.31(m,2H),2.30–2.24(m,2H),1.73–1.61(m,4H).

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ191.3,139.3,139.1,138.2,135.0,129.9,124.34,25.9,24.2,21.9,21.5,21.3.

由实施例2制备得到的α,β-不饱和硫酯化合物(I-2)的核磁共振(¹HNMR和¹³C NMR)检测数据为：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.34(d,J＝8.1Hz,2H),7.26(d,J＝8.0Hz,2H),7.15–7.09(m,1H),3.00–2.87(m,1H),2.39–2.31(m,2H),2.29–2.23(m,2H),1.71–1.60(m,4H),1.25(d,J＝6.9Hz,6H).

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ191.4,150.1,139.2),138.3,135.1,127.4,124.7,34.0,26.0,24.2,23.9,22.0,21.6.

由实施例3制备得到的α,β-不饱和硫酯化合物(I-3)的核磁共振(¹H NMR和¹³CNMR)检测数据为：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.47–7.30(m,2H),7.17–7.05(m,3H),2.35–2.31(m,2H),2.30–2.25(m,2H),1.72–1.61(m,4H).

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ190.3,140.0,138.0,136.4,135.6,129.3,126.6,26.1,24.2,21.9,21.5.

由实施例4制备得到的α,β-不饱和硫酯化合物(I-4)的核磁共振(¹H NMR和¹³CNMR)检测数据为：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.32(d,J＝8.1Hz,2H),7.22(d,J＝7.9Hz,2H),6.98–6.90(m,1H),2.70–2.62(m,2H),2.62–2.54(m,2H),2.38(s,3H),2.04–1.95(m,2H).

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ187.3,143.7,142.9,139.5,134.8,130.0,124.1,33.6,31.4,21.0,21.4.

由实施例5制备得到的α,β-不饱和硫酯化合物(I-5)的核磁共振(¹H NMR和¹³CNMR)检测数据为：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.34–7.28(m,3H),7.22(d,J＝7.9Hz,2H),2.58–2.52(m,2H),2.40–2.34(m,5H),1.83–1.76(m,2H),1.62–1.54(m,4H).

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ192.1,144.7,143.9,139.4,135.1,129.9,125.0,32.0,29.1,27.8,26.2,25.7,21.3.

Claims

1.一种α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将镍催化剂、配体、羰基钼、碱、水、烯基三氟甲磺酸酯以及芳基磺酰氯于90～110℃反应16～24小时，反应完全后，后处理得到所述的α,β-不饱和硫酯化合物；

所述的烯基三氟甲磺酸酯的结构如式(II)所示：

所述的芳基磺酰氯的结构如式(III)所示：

所述的α,β-不饱和硫酯化合物的结构如式(I)所示：

式(I)～(III)中，R为H或C₁～C₄烷基，n为1～3；Ar为取代或者未取代的芳基；

所述芳基上的取代基为C₁～C₃烷基，苯基，甲氧基，三氟甲氧基或卤素；

所述的镍催化剂为(1,1’-双(二苯基膦)二茂铁)二氯化镍；

所述的配体为4,4’-二叔丁基-2,2’-联吡啶。

2.根据权利要求1所述的α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，R为H，甲基，乙基，异丙基，叔丁基，n为1～3；Ar为取代或者未取代的苯基或1-萘基，所述苯基上的取代基为甲基，异丙基，苯基，甲氧基，三氟甲氧基，F或Cl。

3.根据权利要求1所述的α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，以摩尔量计，烯基三氟甲磺酸酯：芳基磺酰氯：羰基钼：镍催化剂：配体：碱：水＝1:1.2～1.5:1.5～2:0.05～0.1:0.05～0.1:1.5～2:0.5～1。

4.根据权利要求1所述的α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，反应以乙二醇二甲醚作为溶剂。

5.根据权利要求1所述的α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，所述的碱为碳酸铯。

6.根据权利要求1所述的α,β-不饱和硫酯化合物的制备方法，其特征在于，所述的α,β-不饱和硫酯化合物为式(I-1)-式(I-5)所示化合物中的一种：