CN114829367B - 1,3-α-二烯(I)的官能化 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及特定1,3‑α‑二烯的官能化。这些官能化的1,3‑α‑二烯是有机合成中(尤其是在类胡萝卜素、维生素A和/或维生素A衍生物的合成中)的重要中间体。
Description
本发明涉及特定1,3-α-二烯的官能化。这些官能化的1,3-α-二烯是有机合成中(尤其是在类胡萝卜素、维生素A和/或维生素A衍生物的合成中)的重要中间体。
本发明涉及特定的1,3-α-二烯通过加氢硅烷化之后氧化为相应醇的官能化。
官能化的第一步是加氢硅烷化过程。本文的加氢硅烷化的令人惊讶的效果是其大部分获得的是1,4-加成产物。仅获得少量的1,2-加成产物。
加氢硅烷化是众所周知的反应。类似化合物(如在本专利申请中要求保护的那些和描述的那些)的加氢硅烷化在现有技术中是已知的(即来自I.Ojima等人的Journal ofOrganometallic Chemistry 1978,157(3),359-372)。
在现有技术已知的类似化合物的所有加氢硅烷化中，1,2加成是主要产物。在(I.Ojima et al,Journal of Organometallic Chemistry 1978,157(3),359-37)公开的反应中，1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例总是为至少3:1。
1,4-加成产物是有机合成中非常受到关注的中间体，特别是在类胡萝卜素、维生素A和维生素A衍生物的合成中。
因此，需要一种加氢硅烷化方法，该方法允许制备大量的1,4-加合物并且总产率也非常优异。
因此，本发明涉及加氢硅烷化方法(P)，其中式(I)化合物
其中R是
(其中星号表示连接键)，
与式(II)化合物在至少一种过渡金属催化剂的存在下反应，
其中
R1是-CH3、-CH2CH3、-(OCH2CH3)或苯基，
R2是-CH3、-CH2CH3或-(OCH2CH3)，
R3是-CH3、-CH2CH3或-(OCH2CH3)。
加氢硅烷化可以在存在溶剂或不存在任何溶剂的情况下进行。在使用溶剂的情况下，溶剂需要是惰性的。
优选地，加氢硅烷化在不存在任何溶剂的情况下进行。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P1)，其为加氢硅烷化方法(P)，其中该方法在惰性溶剂中进行。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P2)，其为加氢硅烷化方法(P)，其中该方法在不存在任何溶剂的情况下进行。
优选的方法是，其中式(Ia)化合物用作起始材料
还优选的方法是，其中式(Ib)化合物用作起始材料
还优选的方法是，其中式(Ic)化合物的方法用作起始材料
还优选的方法是，其中式(Id)化合物的方法用作起始材料
因此，本发明还涉及一种加氢硅烷化方法(P3)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)或(P2)，其中式(Ia)的化合物用作起始材料
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P3')，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)或(P2)，其中式(Ib)的化合物用作起始材料
因此，本发明还涉及一种加氢硅烷化方法(P3”)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)或(P2)，其中式(Ic)的化合物用作起始材料
因此，本发明还涉及一种加氢硅烷化方法(P3”')，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)或(P2)，其中式(Id)的化合物用作起始材料
此外，式(Ib)化合物是新的
因此，本发明还涉及式(Ib)的化合物
一种以良好收率获得化合物(Ib)的方法如下：
其中式(IIa)的化合物用作加氢硅烷化反应物的方法是优选的
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P4)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)或(P3”')，其中式(IIa)的化合物用作加氢硅烷化试剂
式(II)化合物通常以与式(I)化合物等摩尔的量加入反应混合物中。相对于式(I)化合物而言，可以加入稍微过量的式(II)化合物。优选的是等摩尔量。
因此本发明还涉及加氢硅烷化方法(P5)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)、(P3”')或(P4)，其中式(II)化合物以与式(I)化合物等摩尔的量加入反应混合物中。
本发明的方法在至少一种过渡金属催化剂的存在下进行，所述过渡金属催化剂优选Rh催化剂。
非常优选的催化剂是三(三苯基膦)氯化铑(I)。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P6)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)、(P3”')、(P4)或(P5)，其中催化剂是三(三苯基膦)氯化铑(I)。
催化剂以少量添加。相对于式(I)的化合物的量，催化剂的量通常的范围(也是优选的范围)是0.01-0.5mol-％。相对于式(I)的化合物的量，催化剂的量的更优选的范围是0.05-0.3mol-％。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P7)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)、(P3”')、(P4)、(P5)或(P6)，其中相对于式(I)的化合物的量，催化剂的用量为0.01-0.5mol-％。相对于式(I)的化合物的量，催化剂的用量的更优选的范围是0.05-0.3mol-％。
加氢硅烷化反应通常在25℃至100℃的温度范围内进行。优选的是升高的温度(30℃至100℃)。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P8)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)、(P3”')、(P4)、(P5)、(P6)或(P7)，其中所述方法在25℃至100℃的温度范围内进行。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P8')，其为加氢硅烷化方法(P8)，其中所述方法在30℃至100℃的温度范围内进行。
此外，加氢硅烷化反应可以在惰性气体气氛(通常是N2气)下进行。
因此，本发明还涉及加氢硅烷化方法(P9)，其为加氢硅烷化方法(P)、(P1)、(P2)、(P3)、(P3')、(P3”)、(P3”')、(P4)、(P5)、(P6)、(P7)、(P8)或(P8')，其中所述方法在惰性气体气氛(通常是N2气)下进行。
此外，从加氢硅烷化过程中获得的一些反应产物(式(III)和(III')的化合物)是新化合物。
以下化合物(式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(III'a)、(III'b)和(III'c))是新的：
因此本发明的另一个实施方案是式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(III'a)、(III'b)和(III'c)的化合物：
此外，以下式(IIId)、(IIIe)、(IIIf)、(IIId')、(III'e)和(III'f)的化合物是新的：
显然，式(IIId)、(IIIe)、(IIIf)、(IIId')、(III'e)和(III'f)的化合物可以是任何E/Z异构体形式。
因此，本发明的另一个实施方案是式(IIId)、(IIIe)、(IIIf)、(IIId')、(III'e)和(III'f)的化合物
起始材料——式(I)化合物——(如果不能商购的话)可以通过通常已知的方法(即Desai,Shailesh R.等人Tetrahedron 1992,48(3),481-490)制备。
为获得非常适用于有机合成(尤其适用于类胡萝卜素、维生素A和维生素A衍生物的制备)的中间体，加氢硅烷化方法的反应产物(式(III)和(III')的化合物)通过氧化裂解转化为醇，如以下方案所示：
氧化裂解根据众所周知的方法进行。通常且优选地，氧化裂解在过氧化氢和碱的存在下进行。
下面的实施例旨在说明本发明。所有份数均与重量相关，温度以℃为单位。
实施例
实施例1：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入环-α-法呢烯(式(Ia)化合物)(1.00g，4.08mmol)、三乙氧基硅烷(0.758ml，4.08mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(3.78毫克，4.08μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌24小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。无进一步后处理，得到粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物(式(IIIa)和(III'a)的化合物)(1.64g，qNMR纯度为64.4％，84％产率，IIIa/III’a＝83:17)，并通过柱色谱法纯化(SiO2，环己烷/二异丙醚9:1)。
实施例2：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入环-α-法呢烯(式(Ia)化合物)(1.00g，4.08mmol)、二乙氧基甲基硅烷(0.653ml，4.08mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(3.78mg，4.08μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌21.5小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。无进一步后处理，得到粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物(式(IIIb)和(III'b)的化合物)(1.50g，qNMR纯度为78.2％，85％产率，IIIb/III’b＝46:54)，并通过柱色谱法纯化(SiO2，环己烷/二异丙醚9:1)。
实施例3：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入环-α-法呢烯(式(Ia)化合物)(1.00克，4.16mmol)、二甲基乙氧基硅烷(0.610ml，4.16mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(3.85mg，4.16μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌16小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。无进一步后处理，得到粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物(式(IIIc)和(III'c)的化合物)(1.43g，qNMR纯度为77％，86％产率，IIc/III’c＝33:67)，并通过柱色谱法纯化(SiO2，环己烷/二异丙醚95:5)。
实施例4：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入α-法呢烯(式(Ic)化合物)(0.75克，99.4％，3.65mmol)、二乙氧基甲基硅烷(0.584ml，3.62mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(3.38毫克，3.65μmol)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌23小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。无进一步后处理，得到粗产物，其为下式的1,4-加成和1,2-加成产物的混合物:
(1.19g，qNMR纯度为79.3％，76％产率，(IIId)/(III'd)＝84:16[(IIId)/(III'd)比率由GC/MS面积％！确定]，并且通过柱色谱法(SiO2，环己烷/二异丙醚95:5)纯化。
实施例5：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入α-春烯(α-springene)(式(Id)化合物)(0.300g，83.1％，0.915mmol)、三乙氧基硅烷(0.179ml，0.915mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(4.23mg，4.57μmol)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌4小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。粗产物以淡棕色液体形式获得，且无进一步后处理即可分析(490.7mg，qNMR纯度75.7％，93％产率，(通过GC/MS确定主要是1,4-加成产物))。
实施例6(式(Ib)化合物的合成)
在惰性气体气氛下，将2,5-二氢-3-甲基噻吩-1,1-二氧化物(8.68g，65.6mmol)溶解在四氢呋喃(135ml)并加入1-(5-溴-3-甲基-3-戊烯基))-2,6,6-三甲基-环己烯(24.16g，65.6mmol)。将棕色溶液冷却至-78℃。在该温度下，在50分钟内滴加双(三甲基甲硅烷基)氨基锂(放热反应)。完成加入后，将反应混合物在-78℃再搅拌15分钟。然后，使反应混合物升温至0℃，用饱和溶液氯化铵水溶液(90ml)淬灭并搅拌15分钟。在此期间形成白色沉淀，通过加入水将其溶解。分离各层，水相用THF(1×100ml)萃取。过滤合并的有机层并减压浓缩。将所得橙色悬浮液(26.6g)溶解在庚烷/乙酸乙酯95:5v/v(60ml)中并通过柱色谱法纯化(13.53g，61％产率)。
将纯化产物(10.08g，30.0mmol)溶解在吡啶(120ml)中并将黄色溶液加热至回流(115℃)。3小时后，将反应混合物冷却至室温并加入BHT(1mg)。然后，通过在45℃和25mbar下蒸馏(2小时)除去吡啶。将所得残余物溶解在庚烷中，经二氧化硅过滤(24g SiO2，7ml庚烷)并减压浓缩。以87％的产率(95.4％的纯度)获得黄色液体产物(式(Ib)的化合物)(7.46g)。
实施例7：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入α-二烯(式(Ib)化合物)(3.50g，95.4％，12.25mmol)、三乙氧基硅烷(2.394ml，12.25mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(11mg，12μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌5.5小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。无进一步后处理，获得粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物
(5.44g，qNMR纯度84.7％，86％产率，(IIIe)/(III'e)＝90:10)。
实施例8：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中依次加入α-二烯(11)(500mg，95.4％，1.751mmol)、二乙氧基甲基硅烷(280μl，1.751mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(1.62mg，1.751μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌4.5小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。未经进一步后处理，得到粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物
(714.6mg，qNMR纯度7 5.6％，76％产率，(IIIf)/(III'f)＝78:22)。
实施例9：
在惰性气体气氛下，向5ml烧瓶中加入α-二烯(500mg，95.4％，1.751mmol)、二甲基乙氧基硅烷(256μl，1.751mmol)和三(三苯基膦)氯化铑(I)(1.62mg，1.751μmol，0.1mol％)。将混合物在油浴中升温至65℃并搅拌3小时。之后除去油浴，使反应混合物冷却至室温。未经进一步后处理，得到粗产物，其为1,4-加成和1,2-加成产物的混合物
(671.7mg，qNMR纯度78.1％，产率80％，(IIIg)/(III'g)＝77:23)。
实施例10：
在惰性气体气氛下，在25ml烧瓶中，将(E)-三乙氧基(3-甲基-5-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)戊-2-烯-1-基)硅烷(500mg，1.276mmol)溶于THF(2.50ml)和甲醇(2.500ml)中。加入碳酸氢钾(128mg，1.276mmol)和H2O2(0.521ml，5.11mmol)并将反应混合物加热至回流。2小时后，将反应混合物冷却至0℃。加入饱和碳酸氢钠溶液(10ml)，混合物用乙醚(20ml)稀释并转移到分液漏斗中。分离各层。有机层用半饱和盐水(2×20ml)洗涤，水层用乙醚(2×20ml)再萃取。合并的有机层经硫酸钠干燥并在减压下浓缩(旋转蒸发仪，35℃)，得到300mg粗产物(通过qNMR测得纯度77.8％，产率82％)，其为式(Iva)化合物和式(IV'a)化合物以84:16((Iva):(IV'a))比例的位置异构体的混合物
材料通过柱色谱法(SiO2，环己烷/乙酸乙酯8:2)纯化。
实施例11：
在惰性气体气氛下，在10ml烧瓶中，将(E)-二乙氧基(甲基)(3-甲基-5-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)戊-2-烯-1-基)硅烷(300mg，0.811mmol)溶解在THF(2.50ml)和甲醇(2.500ml)中。加入碳酸氢钾(81mg，0.811mmol)和H2O2(0.331ml，3.24mmol)并将反应混合物加热至回流。2.5小时后，将反应混合物冷却至0℃。加入饱和碳酸氢钠溶液(10ml)，混合物用乙醚(20ml)稀释并转移到分液漏斗中。分离各层。有机层用半饱和盐水(2×20ml)洗涤，水层用乙醚(2×20ml)再萃取。合并的有机层经硫酸钠干燥并减压浓缩(旋转蒸发仪，35℃)，得到281mg粗产物(通过qNMR纯度63.3％，产率99％)为式(IVa)化合物和式(IV'a)化合物以40:60((Iva):(IV'a))的比例的位置异构体的混合物
材料通过柱色谱法(SiO2，环己烷/乙酸乙酯8:2)纯化。
实施例12：
((2E,6E)-3,7-二甲基-9-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)壬-2,6-二烯-1-)三乙氧基硅烷(5.39g，10.45mmol)溶解在THF(35ml)和甲醇(35ml)中。加入碳酸氢钾(1.046g，10.45mmol)和30％过氧化氢(4.27ml，41.8mmol)并将混合物加热至回流。4.5h后将反应混合物冷却至0℃并加入饱和NaHCO3水溶液(加入100ml)。将混合物转移到分液漏斗中并用乙醚(200ml)稀释。分离各层，有机相用半饱和盐水(2×200ml)洗涤。水层用乙醚(2x200ml)萃取。合并的有机层用硫酸钠干燥，过滤并在35℃减压浓缩，得到粗产物(3.76g)。粗物质通过柱色谱纯化(SiO2，环己烷/乙酸乙酯8:2)。得到2.23g产物(qNMR纯度为88.3％)，其为式(IVb)化合物和式(IV'b)的位置异构体的混合物
/>
Claims (13)
1.一种加氢硅烷化方法，
其中式(I)化合物
其中R是
(其中星号表示连接键)
与式(II)化合物在至少一种过渡金属催化剂的存在下反应，所述至少一种过渡金属催化剂是三(三苯基膦)氯化铑(I)，
其中
R1是-CH3、-CH2CH3或-(OCH2CH3)，
R2是-CH3、-CH2CH3或-(OCH2CH3)，
R3是-CH3、-CH2CH3或-(OCH2CH3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在惰性溶剂中进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法在没有任何溶剂的情况下进行。
4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(Ia)化合物用作起始材料
5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(Ib)化合物用作起始材料
6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(Ic)化合物用作起始材料
7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(Id)化合物用作起始材料
8.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(IIa)化合物用作加氢硅烷化反应物
9.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，式(II)化合物以与式(I)化合物等摩尔的量添加到反应混合物中。
10.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，催化剂相对于式(I)化合物的用量为0.01-0.5mol％。
11.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述方法在25℃-100℃的温度范围内进行。
12.式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)、(III'a)、(III'b)和(III'c)的化合物
13.式(IIId)、(IIIe)、(IIIf)、(IIId')、(III'e)和(III'f)的化合物
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