CN115368238A - 一种可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可见光诱导α‑芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法，该方法的合成过程为：在玻璃反应容器中，按比例加入不同种类的底物α‑芳基重氮乙酸甲酯，二氯甲烷为溶剂，于室温条件下蓝色LED(450‑460nm)灯照射反应1小时，粗产物经柱层析分离纯化后制得四取代反式烯烃衍生物。本发明无需使用光催化剂，反应操作简便、条件温和且立体选择性优良。

Description

一种可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法

技术领域

本发明属于有机合成化学领域，具体涉及一种可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法。

背景技术

重氮化合物的研究历史已超过一百多年，近年来，随着人们对现代光化学认识的加深以及可见光催化反应的发展，重氮化合物在可见光领域引起了大家的兴趣与关注(Organic&Biomolecular Chemistry,2019,17(3):432-448.)。有机重氮化合物在热、光化学或金属催化条件下经历了二氮的释放过程可被证实是一类有用的卡宾或金属卡宾源，可以进行重要的转化(Molecules,2019,24(17):3191-3213.)。在过去的几十年中，通过过渡金属催化重氮化合物进行的卡宾转移反应因其高效和选择性而受到有机合成界的高度关注，该领域所涉及的化学合成也在不断地研究中取得了显著发展。

目前关于重氮化合物光引发的各类反应里，大部分均需要光催化剂，如Ru(bpy)₃ ²⁺,Ru(bpz)₃ ²⁺,Ir(ppy)₃,Eosin Y等的参与(RSC Advances,2015,5(18):13311-13314；Advanced Synthesis&Catalysis,2016,358(10):1671-1678；Organic Letters,2017,19:2865-2868.)，无催化剂参与的反应虽也有不少人研究，但无光催化剂条件下可见光诱导重氮化合物的例子仍鲜有报道。在周磊教授课题组利用重氮化合物通过交叉偶联合成E式烯烃的例子中，发现该课题组所合成的E式三取代烯烃的立体选择性比值最高只达20:1，还有进一步提高的空间(Chemical Communication,2018,54:8865-8868.)。因此，开发一种简便、高效和经济的新方法在温和条件下实现多取代烯烃的高选择性合成具有十分重要的研究价值。

发明内容

本发明的目的在于解决目前多取代烯烃高选择性合成方法的局限性，发展一种无光催化剂条件下α-芳基重氮乙酸甲酯自身二聚反应，通过可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯形成卡宾自由基的策略制备高选择性多取代反式烯烃衍生物。

本发明思路：以α-芳基重氮乙酸甲酯为原料，二氯甲烷为溶剂，于蓝光照射条件下室温发生分子间的二聚反应，高效合成立体选择性高的多取代反式烯烃。本发明无需使用光催化剂，避免了贵金属光催化剂和过渡金属催化剂的使用，此外，该反应操作简便、条件温和且立体选择性优良。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法，包含如下操作步骤：

在玻璃反应容器中，按比例加入α-芳基重氮乙酸甲酯，以有机溶剂为溶剂，在蓝光照射条件下室温磁力搅拌1小时，然后冷却至室温，反应液减压旋蒸后得粗产物，最后利用柱层析分离纯化制得所述反式烯烃衍生物

进一步地，α-芳基重氮乙酸甲酯制备反式烯烃化学反应方程式如下所示：

式中，R选自氢、4-氟、4-氯、4-甲氧基、4-甲基、3-溴、4-叔丁基、4-溴中的一种以上。

进一步地，所述有机溶剂为二氯甲烷、甲醇、乙腈、四氢呋喃、DMSO、甲苯、1,4-二氧六环、DMF中的一种或一种以上，优选二氯甲烷为溶剂。

进一步地，所述可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯制备反式烯烃反应时间在0.5至2小时之间，优选反应时间为1小时。

进一步地，所述目标产物反式烯烃通过柱层析的方式分离纯化，洗脱剂可以是石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂，乙酸乙酯和石油醚的体积比在1：10～50之间，优选展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝10：1。

本发明的原理为：首先，在蓝色LED灯的照射下，α-苯基重氮乙酸甲酯吸收可见光区域的光而被激活，处于激发态的α-苯基重氮乙酸甲酯被拔掉一个氮气分子从而产生活性的游离卡宾。由于存在吸电子酯基团，该中间体具有与金属卡宾类似的缺电子性质。α-苯基重氮乙酸甲酯的负极化碳原子对游离卡宾的亲核进攻生成中间体，然后从中间体中脱去一分子氮气，得到E-构型烯烃。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

(1)本发明实现了无催化剂条件下可见光诱导α-苯基重氮乙酸甲酯制备反式烯烃的反应。此外，无需光催化剂、反应时间短、条件温和、操作简便是该反应的主要特点，且避免了贵金属催化剂和过渡金属催化剂的使用。

(2)本发明利用可见光诱导α-苯基重氮乙酸甲酯发生分子间的二聚反应高效制备立体选择性高的多取代反式烯烃。与现有方法相比具有更高的立体选择性(E/Z>100:1)。

附图说明

图1、图2是实施例1所得目标产物的氢谱和碳谱；

图3、图4是实施例2所得目标产物的氢谱和碳谱；

图5、图6是实施例3所得目标产物的氢谱和碳谱；

图7、图8是实施例4所得目标产物的氢谱和碳谱；

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

实施例1

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二苯基延胡索酸酯，产率为62％,E/Z>100:1。

所得目标产物的氢谱、碳谱如图1和图2所示，结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.42–7.35(m,10H),3.54(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ168.44,137.55,135.36,128.83,128.49,127.95,52.23ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例2

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-氟苯基)延胡索酸酯，产率为45％,E/Z>100:1。

所得目标产物的氢谱、碳谱如图3和图4所示，结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.41–7.35(m,4H),7.07(t,J＝8.7Hz,4H),3.55(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,Chloroform-d)δ168.07,162.97(d,J＝249.4Hz),136.88,131.13(d,J＝3.7Hz),129.96(d,J＝8.4Hz),115.62(d,J＝21.6Hz),52.37ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例3

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-氯苯基)延胡索酸酯，产率为34％,E/Z>100:1。

所得目标产物的氢谱、碳谱如图5和图6所示，结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.35(q,J＝8.5Hz,8H),3.56(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ167.74,137.02,135.10,133.50,129.39,128.78,52.46ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例4

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-溴苯基)延胡索酸酯，产率为19％,E/Z>100:1。

所得目标产物的氢谱、碳谱如图7和图8所示，结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.51(d,J＝8.1Hz,4H),7.27(d,J＝6.6Hz,4H),3.56(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ167.64,137.04,133.95,131.73,129.62,123.37,52.49ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例5

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-叔丁基苯基)延胡索酸酯，产率为18％,E/Z>100:1。

所得目标产物的结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.38(d,J＝8.5Hz,4H),7.32(d,J＝8.5Hz,4H),3.56(s,6H),1.32(s,18H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ168.95,151.81,136.72,132.44,127.61,125.44,52.15,34.66,31.20ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例6

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-甲氧基苯基)延胡索酸酯，产率为17％,E/Z>100:1。

所得目标产物的结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.31(d,J＝8.8Hz,4H),6.89(d,J＝8.9Hz,4H),3.82(s,6H),3.58(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ169.07,159.91,136.13,129.34,127.91,113.94,55.24,52.22ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例7

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-甲基苯基)延胡索酸酯，产率为30％,E/Z>100:1。

所得目标产物的结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.27(d,J＝8.0Hz,4H),7.17(d,J＝7.7Hz,4H),3.57(s,6H),2.36(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ168.80,138.76,136.97,132.60,129.23,127.80,52.20,21.31ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

实施例8

取石英反应管备用，依次加入称量好的α-苯基重氮乙酸甲酯(0.2和二氯甲烷(1mL)，蓝光照射下室温反应1小时，TCL监测，反应结束后冷却至室温，反应液减压旋蒸得粗产物，最后以过硅胶柱的方式纯化得最终产物(E)-二甲基-2,3-二(4-甲基苯基)延胡索酸酯，产率为36％,E/Z>100:1。

所得目标产物的结构表征数据如下所示：

¹H NMR(500MHz,CDCl₃)δ7.56(s,2H),7.51(d,J＝8.1Hz,2H),7.33(d,J＝7.8Hz,2H),7.26(s,2H),3.58(s,6H)ppm.

¹³C NMR(125MHz,CDCl₃)δ167.36,137.12,136.82,132.06,130.90,130.00,126.67,122.50,52.52ppm.

经以上表征数据推断目标化合物的结构如下：

上述实施方式为本发明方法的部分实施例，但这并不限制本发明的具体实施方式，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的取代基替换、基本骨架改变、条件简化均应归属为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可见光诱导α-芳基重氮乙酸甲酯合成反式烯烃的新方法，其特征在于，包含如下步骤：

在玻璃反应容器中，按比例加入α-芳基重氮乙酸甲酯，以有机溶剂为溶剂，在蓝光照射条件下室温磁力搅拌1小时，反应液经减压旋蒸后得粗产物，最后利用柱层析分离纯化制得四取代反式烯烃衍生物。

2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，制备四取代反式烯烃衍生物的化学反应方程式如下所示：

式中，R选自氢、4-氟、4-氯、4-甲氧基、4-甲基、3-溴、4-叔丁基、4-溴中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为二氯甲烷、甲醇、乙腈、四氢呋喃、DMSO、甲苯、1,4-二氧六环、DMF中的一种或一种以上。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述制备四取代反式烯烃的方法反应时间为0.5～2小时。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述目标产物四取代反式烯烃衍生物采用柱层析的方法纯化，洗脱剂采用石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂，混合比例为：石油醚：乙酸乙酯＝50：1～10：1。

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