CN115124558A - 一种芳基硼酸酯类化合物的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种芳基硼酸酯类化合物的制备方法及其应用,包括以下步骤:将含有苯酚类化合物、联硼类化合物、催化剂、配体、四甲基氟代脲六氟磷酸酯和磷酸钾的混合物反应,得到芳基硼酸酯类化合物。本申请公开的方法为芳基硼酸酯类化合物的制备提供了新途径。该方法于温和条件下,仅在一步反应中实现了苯酚类化合物的脱氧硼化构筑芳基硼酸酯类化合物,不仅操作简单、对环境友好,且具有步骤经济性优点,降低了合成成本。该方法反应条件简单成本低,且适用底物广;在廉价过渡金属参与的条件下,反应选择性高,副反应少,对苯酚骨架结构上的不同的取代基均具有很好的反应活性,且成品收率良好。
Description
技术领域
本申请涉及一种芳基硼酸酯类化合物的制备方法及其应用,属于有机合成技术领域。
背景技术
芳基硼化物是重要的有机反应中间体,它常被用来作为偶联反应的偶联试剂,尤其是Suzuki-Miyaura偶联反应。苯酚广泛存在于天然产物,药物等一系列有机生物活性分子中,并且酚类化合物从生物质中就可以大量得到,是可再生、可持续的芳香化合物。目前将酚类化合物转化为有机的合成方法非常有限,大部分都需要通过苛刻条件下的多步反应来得到。因此通过简单易得的苯酚,在温和的条件下一步合成芳基硼酸酯类化合物对化学工作者来说是一个巨大的挑战。
目前,将苯酚转化为芳基硼酸酯类化合物主要有两种策略:
(1)磺酸酯活化法;
通过苯酚为原料,在对甲苯磺酰氯或磷酰氯等活化试剂的作用下,转化为对应的酚酯。第二步酚酯在过渡金属催化下和硼试剂偶联,形成芳基硼酸酯类化合物。但由于三氟甲磺酸酐等活化试剂价格昂贵,且反应需要通过两步完成,原子经济性和操作性都较低。
(2)羧酸酯活化法;
通过苯酚为原料,在酰氯或者酸酐等活化试剂的作用下,转化为特戊酸酚酯或胺基甲酸酯等。第二步该酚酯在过渡金属催化下和硼试剂偶联,形成芳基硼酸酯类化合物。酰氯或者酸酐等活化试剂价格相对便宜,但反应活性较低,通常需要较高的温度才能使碳氧键断裂,降低了反应的适用性。
发明内容
鉴于此,本申请提供一种在四甲基氟代脲六氟磷酸酯(TFFH)作为活化试剂情况下,将苯酚类化合物原位转化为酚脲中间体,在镍催化下碳氧键发生断裂,与硼试剂转金属化,最后还原消除,实现芳基硼酸酯类化合物的制备。本申请使用廉价的镍催化剂和氟化试剂,避免了贵金属和高毒试剂的使用,条件温和,对环境友好。
具体的,本申请以苯酚类化合物为原料,形成具有简洁、高效、绿色、低成本等特点的芳基硼酸酯类化合物的合成新方法,化合物结构式如下式III所示:
根据本申请的第一个方面,提供了一种芳基硼酸酯类化合物的制备方法,包括以下步骤:
将含有苯酚类化合物、联硼类化合物、催化剂、配体、四甲基氟代脲六氟磷酸酯和磷酸钾的混合物,反应,得到芳基硼酸酯类化合物;
所述苯酚类化合物的结构式如式I所示:
可选地,R1选自氢、C1~C12的烷基I、C1~C12的取代烷基I、C6~C12的芳香基、C6~C12的取代芳香基、C2~C12杂芳基、C2~C12的取代杂芳基、 C1~C6酯基、C1~C12的取代氨基、C1~C18的醚基中的一种。
可选地,所述R1选自氢、C1~C6烷基、C1~C6的取代烷基、C3~C12的环烷基、C6~C12芳香基、C6~C12的取代芳香基、C2~C12芳杂环、C2~C12的取代芳杂环、C1~C6酯基、C1~C12的取代氨基、C1~C18醚基、稠环芳基的一种。
可选地,所述取代烷基I的取代基选自烷基、芳香基、烷氧基、卤素中的一种。
可选地,所述取代芳香基的取代基选自烷基、烷氧基、酯基中的一种。
可选地,所述取代杂芳基的取代基选自烷基、烷氧基、酯基中的一种。
可选地,所述取代氨基的取代基选自烷基、芳香基、杂芳基中的一种。
可选地,所述C1~C6的取代烷基的取代基为Ra,所述Ra选自烷基、芳基、烷氧基、卤素中的一种。
可选地,所述C1~C12的取代氨基的取代基为Rb,所述Rb选自烷基、芳基、芳杂环中的一种或多种。
可选地,所述联硼类化合物的结构式如式II所示:
可选地,R2独立地选自C1~C18的烷基II、C1~C18的取代烷基II。
可选地,所述R2独立地选自C1~C18烷基II、C1~C18的取代烷基II、 C3~C12环烷基、C2~C12烯基。
可选地,所述取代烷基II的取代基选自烷基、芳香基中的一种。
可选地,所述C1~C18取代的烷基II的取代基为Ra1,所述Ra1选自环烷基、芳基中的一种或多种。
可选地,所述催化剂为镍配合物;所述配体为膦配体
可选地,所述联硼类化合物选自联硼酸频那醇酯、双联(2,4-二甲基-2,4- 戊二醇)硼酸酯、4,4,4',4',6,6'-六甲基-2,2'-联(1,3,2-二氧杂硼烷)、双[(-)蒎烷二醇]二硼酯中的至少一种。
可选地,所述镍配合物选自双-(1,5-环辛二烯)镍、双(三苯基膦)氯化镍、氯化镍中的至少一种。
可选地,所述膦配体选自三环己基膦、三苯基膦、二苯基环己基膦中的至少一种。
可选地,所述苯酚类化合物和联硼类化合物的摩尔比为1:0.5~1:20。
可选地,所述苯酚类化合物和联硼类化合物的摩尔比独立地选自0.5、 1.0、1.1、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、20中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述苯酚类化合物和催化剂的摩尔比为1:1~100:1。
可选地,所述苯酚类化合物和催化剂的摩尔比独立地选自1.0、2.0、 2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、100.0中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述苯酚类化合物和配体的摩尔比为1:1~50:1。
可选地,所述酚类化合物和配体的摩尔比独立地选自1.0、2.0、2.5、 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、100.0中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述苯酚类化合物和四甲基氟代脲六氟磷酸酯的摩尔比为 1:1~1:10。
可选地,所述苯酚类化合物和四甲基氟代脲六氟磷酸酯的摩尔比独立地选自1.0、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述苯酚类化合物和磷酸钾的摩尔比为1:1~1:10。
可选地,所述酚类化合物和磷酸钾的摩尔比独立地选自1.0、2.0、2.5、 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述混合物中含有溶剂,所述溶剂选自1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯中的至少一种。
可选地,所述反应在非活性气氛进行,所述非活性气氛选自氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛中的至少一种。
可选地,所述反应的温度为20℃~160℃,反应的时间为0.5h~72h。
可选地,所述反应的温度选自20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、 70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、 160℃中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述反应的时间选自0.5h、5.0h、10.0h、15.0h、20.0h、25.0h、30.0h、36.0h、40.0h、48.0h、72.0h中的任意值或任意两点之间的范围值。
可选地,所述反应结束后精制,精制条件如下:石油醚与乙酸乙酯的混合物过柱,其中,石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1~100:1。
可选地,所述芳基硼酸酯类化合物的结构式如式Ⅲ所示:
可选地,所述芳基硼酸酯类化合物选自1~49所示结构中的任意一种;
根据本申请的第二个方面,提供上述所述的制备方法制备的芳基硼酸酯类化合物在药物和材料领域中的应用。
作为其中一个优选的实施方式,本申请制备上述化合物所采取的技术方案如下:
以苯酚类化合物为原料,磷酸钾为碱,四甲基氟代脲六氟磷酸酯 (TFFH)为活化试剂,联硼化合物为硼化试剂,镍配合物为催化剂,有机膦类化合物为配体,1,4-二氧六环为溶剂,在惰性气氛中于60℃下,一步反应制备芳基硼酸酯类化合物(式III),反应完全后,旋干,得粗品,过柱,得精品芳基硼酸酯类化合物(式III)。
反应方程式如式(3)所示:
所述芳基硼酸酯类化合物的范围如下:
在本申请中,C1~C12、C6~C12、C2~C12、C1~C6等均指基团所包含的碳原子数,如C1~C12的烷基是指碳原子数为1~12的烷基。
在本申请中,术语“烷基”是指由烷烃化合物失去任意一个氢原子所形成的基团,所述烷烃化合物包括直链烷烃、支链烷烃、环烷烃。
在本申请中,术语“芳香基”是指任选取代的芳香烃基,其具有6~约12个,如6~12个或6~10个成环碳原子,其可以是单环芳基、双环芳基或更多环芳基。双环芳基或更多环芳基可以是一个单环芳基或其它独立环,如脂环、杂环、芳环、芳杂环相稠合。单环芳基的非限定性实施例包括6至约12个、6至约10个或6至约8个成环碳原子的单环芳基,例如苯基;双环芳基例如为萘基;多环芳基例如为菲基、蒽基。”芳香基是指任选取代的芳香烃基,其具有6~约12个,如6~12个或6~10个成环碳原子,其可以是单环芳基、双环芳基或更多环芳基。双环芳基或更多环芳基可以是一个单环芳基或其它独立环,如脂环、杂环、芳环、芳杂环相稠合。单环芳基的非限定性实施例包括6至约12个、6至约10个或6至约8个成环碳原子的单环芳基,例如苯基;双环芳基例如为萘基;多环芳基例如为菲基、蒽基。
在本申请中,术语“芳香基”是指由芳香族化合物分子上失去芳环上的一个氢原子所形成的基团;例如甲苯失去苯环上甲基对位的氢原子所形成的对甲苯基。
在本申请中,术语“杂芳基”是指具有平面结构特点的杂环,其环中原子构成一个环闭的共轭体系,分子呈平面型,此平面上下两侧有环状的离域电子云,共轭体系中的P电子数都符合休克尔规则。
在本申请中,术语“稠环芳基”是指两个或两个以上的苯环或杂环以共有环边所构成的多环有机化合物。
在本申请中,术语“芳杂环”是指具有平面结构特点的杂环,其环中原子构成一个环闭的共轭体系,分子呈平面型,此平面上下两侧有环状的离域电子云,共轭体系中的P电子数都符合休克尔规则。
在本申请中,术语“环烷基”是指由环烷烃化合物分子上失去任意一个氢原子所形成的基团。
在本申请中,“烷基的取代基”、“芳香基的取代基”等,分别指烷基被任意基团取代、芳香基被任意基团取代。
本申请能产生的有益效果包括:
1)本申请通过发展了一种TFFH作为活化试剂情况下,将苯酚类化合物原位转化为酚脲中间体,在镍催化下碳氧键发生断裂,与硼试剂转金属化,最后还原消除,实现芳基硼酸酯类化合物的制备。本申请使用廉价的镍催化剂和氟化试剂,避免了贵金属和高毒试剂的使用,条件温和,对环境友好。
2)本申请不仅反应条件简单成本低,且适用底物广;在廉价过渡金属参与的条件下,反应选择性高,副反应少,具有良好的拓展性,骨架结构上的取代基(即R)均具有很好的反应活性,且成品收率良好。
3)本申请为芳基硼酸酯类化合物的制备提供了新途径。该方法于温和条件下,仅在一步反应中实现了苯酚类化合物的脱氧硼化构筑芳基硼酸酯类化合物,不仅操作简单、对环境友好,且具有步骤经济性优点,降低了合成成本。该方法反应条件简单成本低,且适用底物广;在廉价过渡金属参与的条件下,反应选择性高,副反应少,对苯酚骨架结构上的不同的取代基均具有很好的反应活性,且成品收率良好。
附图说明
图1A-1C为本申请实施例1制备的化合物A1的1H谱图、13C和11B 谱图,其中,图1A为1H谱图,图1B为13C谱图,图1C为11B谱图。
图2A-2C为本申请实施例2制备的化合物A2的1H谱图、13C谱图、19F谱图,其中,图2A为1H谱图,图2B为13C谱图,图2C为11B谱图。
图3A-3C为本申请实施例3制备的化合物A3的1H谱图、13C和11B 谱图,其中,图3A为1H谱图,图3B为13C谱图,图3C为11B谱图。
图4A-4C为本申请实施例4制备的化合物A4的1H谱图、13C和11B 谱图,其中,图4A为1H谱图,图4B为13C谱图,图4C为11B谱图。
图5A-5C为本申请实施例5制备的化合物A5的1H谱图、13C和11B 谱图,其中,图5A为1H谱图,图5B为13C谱图,图5C为11B谱图。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明,本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
本申请的实施例中分析方法如下:
利用AVANCE III 400MHz(TMS内标,Bruker公司)核磁共振仪进行核磁分析。
利用Themo Fisher Scientific LTQFTICR-MS高分辨率质谱仪进行质谱分析。
本申请的实施例中产物收率计算公式如下:
收率=实际产量/理论产量*100%
实施例1
芳基硼酸酯类化合物(A1)的制备
氮气氛围下,在35mL耐压管中依次加4-苯基苯酚(34.0mg,0.20mmol),联硼酸频那醇酯(75.9mg,0.30mmol),双-(1,5-环辛二烯)镍(5.5mg, 0.02mmol),三环己基膦(11.2mg,0.04mmol),四甲基氟代脲六氟磷酸酯(58.1mg,0.22mmol),磷酸钾(127.2mg,0.60mmol)和1,4-二氧六环(2.0mL),反应在60℃下反应24小时。反应完成后过滤,旋干,用石油醚:乙酸乙酯=100:1(体积比)过柱,得到目标化合物48.7mg,白色固体,收率87%。
A1结构如式(4)所示,产物结构进行检测,结果见附图1A、图1B 和图1C。
4-双苯硼酸频那醇酯
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.89(d,J=8.2Hz,2H),7.61(d,J=8.1 Hz,4H),7.42(t,J=7.5Hz,2H),7.34(t,J=7.3Hz,1H),1.35(s,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ143.84,140.95,135.23,128.73,127.51, 127.18,126.42,83.76,24.83.
11B NMR(128MHz,CDCl3)δ30.14.
实施例2
芳基硼酸酯类化合物(A2)的制备
氮气氛围下,在35mL耐压管中依次加苯酚(18.8mg,0.20mmol),联硼酸频那醇酯(75.9mg,0.30mmol),双-(1,5-环辛二烯)镍(5.5mg, 0.02mmol),三环己基膦(11.2mg,0.04mmol),四甲基氟代脲六氟磷酸酯(58.1mg,0.22mmol),磷酸钾(127.2mg,0.60mmol)和1,4-二氧六环 (2.0mL),反应在60℃下反应24小时。反应完成后过滤,旋干,用石油醚:乙酸乙酯=100:1(体积比)过柱,得到目标化合物31.0mg,无色油状液体,收率76%。
A2结构如式(5)所示,产物结构进行检测,结果见附图2A、图2B 和图2C。
(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基)苯
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.81(d,J=6.8Hz,2H),7.45(t,J=7.4Hz, 1H),7.36(t,J=7.6Hz,2H),1.34(s,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ134.69,131.22,127.67,83.70,24.81.
11B NMR(128MHz,CDCl3)δ29.95.
实施例3
芳基硼酸酯类化合物(A3)的制备
氮气氛围下,在35mL耐压管中依次加对甲苯酚(21.6mg,0.20mmol),联硼酸频那醇酯(75.9mg,0.30mmol),双-(1,5-环辛二烯)镍(5.5mg, 0.02mmol),三环己基膦(11.2mg,0.04mmol),四甲基氟代脲六氟磷酸酯(58.1mg,0.22mmol),磷酸钾(127.2mg,0.60mmol)和1,4-二氧六环 (2.0mL),反应在60℃下反应24小时。反应完成后过滤,旋干,用石油醚:乙酸乙酯=100:1(体积比)过柱,得到目标化合物34.0mg,无色油状液体,收率78%。
A3结构如式(6)所示,产物结构进行检测。
4-(4,4,5,5-四甲基1,3,,2-二氧杂硼烷-二基)甲苯
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.71(d,J=7.9Hz,2H),7.18(d,J=7.6 Hz,2H),2.36(s,3H),1.33(s,12H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ141.37,134.77,128.49,83.57,24.81, 21.69.
11B NMR(128MHz,CDCl3)δ29.95.
实施例4
芳基硼酸酯类化合物(A4)的制备
氮气氛围下,在35mL耐压管中依次加对异丙基苯酚(27.2mg,0.20 mmol),联硼酸频那醇酯(75.9mg,0.30mmol),双-(1,5-环辛二烯) 镍(5.5mg,0.02mmol),三环己基膦(11.2mg,0.04mmol),四甲基氟代脲六氟磷酸酯(58.1mg,0.22mmol),磷酸钾(127.2mg,0.60mmol)和1,4- 二氧六环(2.0mL),反应在60℃下反应24小时。反应完成后过滤,旋干,用石油醚:乙酸乙酯=100:1(体积比)过柱,得到目标化合物28.6mg,白色固体,收率58%。
A4结构如式(7)所示,产物结构进行检测。
4-(4,4,5,5-四甲基1,3,,2-二氧杂硼烷-二基)异丙苯
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J=8.0Hz,2H),7.24(d,J=7.9 Hz,2H),2.94–2.87(m,1H),1.33(s,12H),1.25(d,J=6.9Hz,6H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ152.26,134.90,125.87,83.55,34.30, 24.80,23.80.11BNMR(128MHz,CDCl3)δ30.18.
HRMS(ESI):Calcd.for C15H23O2 10B([M]+):245.1822,found:245.1824.
实施例5
芳基硼酸酯类化合物(A5)的制备
氮气氛围下,在35mL耐压管中依次加对苯二酚(22.0mg,0.20mmol),联硼酸频那醇酯(151.8mg,0.60mmol),双-(1,5-环辛二烯)镍(5.5mg, 0.02mmol),三环己基膦(11.2mg,0.04mmol),四甲基氟代脲六氟磷酸酯(58.1mg,0.22mmol),磷酸钾(127.2mg,0.60mmol)和1,4-二氧六环 (2.0mL),反应在60℃下反应24小时。反应完成后过滤,旋干,用石油醚:乙酸乙酯=100:1(体积比)过柱,得到目标化合物34.1mg,白色固体,收率42%。
A5结构如式(8)所示,产物结构进行检测。
4,4'-联苯基二硼酸二(频那醇酯)
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88(d,J=7.9Hz,4H),7.63(d,J=8.0 Hz,4H),1.36(s,24H).
13C NMR(101MHz,CDCl3)δ143.61,135.23,126.49,83.82,24.84.
11B NMR(128MHz,CDCl3)δ31.20.
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种芳基硼酸酯类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将含有苯酚类化合物、联硼类化合物、催化剂、配体、四甲基氟代脲六氟磷酸酯和磷酸钾的混合物,反应,得到芳基硼酸酯类化合物;
所述苯酚类化合物的结构式如式I所示:
其中,R1选自氢、C1~C12的烷基I、C1~C12的取代烷基I、C6~C12的芳香基、C6~C12的取代芳香基、C2~C12的杂芳基、C2~C12的取代杂芳基、C1~C6酯基、C1~C12的取代氨基、C1~C18的醚基中的一种;
所述取代烷基I的取代基选自烷基、芳香基、烷氧基、卤素中的一种;
所述取代芳香基的取代基选自烷基、烷氧基、酯基中的一种;
所述取代杂芳基的取代基选自烷基、烷氧基、酯基中的一种;
所述取代氨基的取代基选自烷基、芳香基、杂芳基中的一种;
所述联硼类化合物的结构式如式II所示:
其中,R2独立地选自C1~C18的烷基II、C1~C18的取代烷基II中的一种;
所述取代烷基II的取代基选自烷基、芳香基中的一种;
所述催化剂为镍配合物;所述配体为膦配体。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述联硼类化合物选自联硼酸频那醇酯、双联(2,4-二甲基-2,4-戊二醇)硼酸酯、4,4,4',4',6,6'-六甲基-2,2'-联(1,3,2-二氧杂硼烷)、双[(-)蒎烷二醇]二硼酯中的至少一种;
优选地,所述镍配合物选自双-(1,5-环辛二烯)镍、双(三苯基膦)氯化镍、氯化镍中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述膦配体选自三环己基膦、三苯基膦、二苯基环己基膦中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述苯酚类化合物和联硼类化合物的摩尔比为1:0.5~1:20;
优选地,所述苯酚类化合物和催化剂的摩尔比为1:1~100:1;
优选地,所述苯酚类化合物和配体的摩尔比为1:1~50:1;
优选地,所述苯酚类化合物和四甲基氟代脲六氟磷酸酯的摩尔比为1:1~1:10;
优选地,所述苯酚类化合物和磷酸钾的摩尔比为1:1~1:10。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述混合物中含有溶剂,所述溶剂选自1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应在非活性气氛进行,所述非活性气氛选自氮气气氛、氩气气氛、氦气气氛中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述反应的温度为20℃~160℃,反应的时间为0.5h~72h。
10.权利要求1~9任一项所述的制备方法制备的芳基硼酸酯类化合物在药物和材料领域中的应用。
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