CN115594621A - 一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，属于化学合成技术领域。以硒粉为硒源，以烷基或芳基卤代物为原料，以镁粉或镁条为活化试剂，以有机溶剂和氯化锂作为助研剂，经机械球磨处理，制得二硒醚类化合物。本发明避免有机溶剂的大量使用，原子利用率高，反应条件温和，化学废品排放少。相比传统方法，本方法底物兼容性强，绿色环保，有利于具有多样化结构类型的二硒醚类化合物的系统性高效制备。

Description

一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法。
背景技术
二硒醚类化合物是合成有机硒化合物的重要前体，广泛应用在多种类型的有机硒试剂的制备工艺中，基于Se-Se键的特殊性质，二硒醚类化合物还被广泛应用在消毒剂、橡胶生产改良剂及光导材料制备等领域，具有重要的工业价值。
目前，利用硒单质制备二硒醚的合成方法主要有以下几种：1.购买或者预先制备芳基锂试剂或芳基格式试剂，通过与硒单质反应形成芳基硒锂试剂或芳基硒格氏试剂，随后酸化得到芳基硒醇，最后经氧化反应制得芳基二硒醚；2. 利用硼氢化钠还原硒粉形成NaSeSeNa，与卤代烷烃发生亲核取代反应形成二硒醚；3.利用剧毒的氰化钾制备硒氰化钾试剂后通过碱处理与卤代物反应制备二硒醚；4.羰基化合物为起始原料，利用H2Se气体与醛酮反应制备二硒醚；5. KOH碱性环境下与硒反应，经由歧化反应及亲核取代制备烷基二硒醚或在铜催化剂存在的条件下制备芳基二硒醚。
从上述公开的方法中可以看出现有技术在二硒醚制备工艺方面还是取得了一定的进展，但是依旧存在使用活泼或难制备的活性前体，反应条件剧烈，底物使用范围狭窄，使用剧毒试剂，大量使用有机溶剂等缺点，不符合当今社会对绿色化学日益提升的要求，从而极大地限制了二硒醚的工业级别制备。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，能够有效解决现有的二硒醚合成工艺不符合绿色化学要求导致无法适用于工业级别制备的技术难题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，以硒粉为硒源，以烷基或芳基卤代物为原料，以镁粉或镁条为活化试剂，以有机溶剂和氯化锂作为助研剂，经机械球磨处理，制得二硒醚类化合物；其中：
所述烷基或芳基卤代物的结构式如式I所示：
R-X； (式I)
制得的二硒醚类化合物的结构式如式II所示：
Figure BDA0003927470110000021
式中，X为卤素；R为苄基、α氨基酸衍生物、β氨基酸衍生物、芳基、杂环或C1-C8的烷基。
优选地，机械球磨处理条件为：以钢球为球磨介质，在5～35Hz条件下，球磨处理15～60min。
进一步优选地，机械球磨处理条件为：以钢球为球磨介质，在30Hz条件下，球磨处理15min。
优选地，有机溶剂为亚砜、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、 1,4-二氧六环、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃。
进一步优选地，卤素选择溴或碘，有机溶剂选择四氢呋喃。
优选地，式I所示化合物为下列化合物之一：
Figure BDA0003927470110000031
其中，R1为氰基、卤素、烷基或芳基；R2为Boc或Ac；R3为Me、Et、 CH2C6H5或C(CH3)3。
优选地，所述烷基或芳基卤代物、硒粉与氯化锂的摩尔比为1：(1-1.5):(1- 1.5)。
优选地，硒粉与有机溶剂用量比为8mg：(0.05-0.2)mL。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的采用球磨机械法合成二硒醚类化合物的方法，将硒粉、镁条或镁粉、烷基或芳基卤代物和助研剂在球磨机械条件下一锅法制备具有多样化结构的二硒醚类化合物，使用硒粉作为硒源，避免毒性试剂或高活性硒源的使用，无需无水无氧操作，绿色环保，适合工业规模放，仅仅使用微量的有机溶剂作为助研剂，避免有机溶剂的大量使用，与绿色低碳化学的发展方向契合，原子利用率高，底物适用范围广泛，相比传统方法，本发明底物兼容性强，绿色环保，有利于具有多样化结构类型的二硒醚类化合物的系统性高效制备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供了一种高效合成二硒醚的绿色方法，反应方程式如下：
Figure BDA0003927470110000041
氮气氛围中，将硒单质，镁单质，卤化物及微量添加剂加入到球磨罐中，放入研磨球，拧紧在5～35Hz条件下，球磨处理15～60min，过滤，即可获得二硒醚。
实施例1
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000042
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、碘苯(1.0eq.，0.2mmol，23μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球(0.8mm, 直径),加入THF 200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400， 15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2,Hexane)得到纯品53.6 mg，收率90.0％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.60-7.63(m,4H,),7.30-7.24(m,6H)。
实施例2
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000051
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、2-碘噻吩(1.0eq.，0.2mmol，21μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球(0.8 mm,直径),加入THF 200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA 从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane)得到纯品54.6 mg，收率83.8％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.49(dd,J＝4.0Hz,2H),7.23(dd,J＝4.0Hz,2H), 7.01(t,J＝4.0Hz,2H)。
实施例3
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000052
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、3-碘苯甲醚(1.0eq.，0.2mmol，27μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane)得到纯品62.8mg，收率84.0％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.15-7.21(m,3H),6.77-6.78(m,1H),3.77(s, 1H)。
实施例4
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000061
氮气氛围中，将镁条(1.5eq.，0.3mmol，7.2mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、4-碘苯腈(1.0eq.，0.2mmol，45.8mg)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，60min，35Hz)；待研磨60min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，petroleum ether /ethyl acetate，5:1-10:1),得到纯品53.6mg，收率73.7％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ7.67-7,37(m,4H),7.52-7.56(m,4H)。
实施例5
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000062
氮气氛围中，将镁条(1.5eq.，0.3mmol，7.2mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、2-碘苯腈(1.0eq.，0.2mmol，45.8mg)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，60min，35Hz)；待研磨60min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，petroleum ether /ethyl acetate，5:1-10:1)得到纯品51.2mg，收率70.3％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(d6-DMSO,400MHz)δ7.03(t,J＝8.0Hz,4H),6.81(t,J＝8.0Hz,2H), 6.70(t,J＝8.0Hz,2H)。
实施例6
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000071
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、(2-溴乙基)苯(1.0eq.，0.2mmol，27μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，30min，35Hz)；待研磨30min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane)得到纯品30.0mg，收率88.1％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.30-7.34(m,4H),7.19-7.24(m,6H),3.16– 3.19(m,4H),3.04-3.08(m,4H)。
实施例7
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000072
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、1-氯-4-碘苯(1.0eq.，0.2mmol，25μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane)得到纯品34.0mg，收率89.3％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.51(d,J＝4.0Hz,4H),7.24(d,J＝4.0Hz,4H)。
实施例8
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000081
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、1-氯-2-碘苯(1.0eq.，0.2mmol，25μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球 (0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane)得到纯品29.5mg，收率77.5％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.59-7.62(m,2H),7.32-7.35(m,2H),7.19–7.19 (m,4H)。
实施例9
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000082
氮气氛围中，将镁条(1.0eq.，0.2mmol，4.8mg)、硒粉(1eq.，0.2mmol， 16mg)、1-乙基-4-碘苯(1.0eq.，0.2mmol，32μL)添加至不锈钢罐中(1.5mL)，球(0.8mm,直径),加入THF200μL，拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨 (Retsch MM 400，15min，35Hz)；待研磨15min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(SiO2，Hexane) 得到纯品32.1mg，收率91.5％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.53(d,J＝4.0Hz,4H),7.11(d,J＝4.0Hz,4H), 2.61-2.67(m,4H),1.23(t,J＝8.0Hz,6H)。
实施例10
本实施例制备的目标化合物结构如下：
Figure BDA0003927470110000091
空气氛围中，将镁条(1.0eq.，1.0mmol，24mg)、硒粉(1eq.，1.0mmol，80 mg)、去离子水(3.0eq.，3.0mmol，54μL)、(R)-N-叔丁氧羰基-3-碘代丙氨酸甲酯(1.0eq.，1.0mmol，329mg)添加至不锈钢罐中(10mL)，球(10mm,直径),加入THF 1mL，N2氛围下吹5-10s,拧紧不锈钢罐，置于球磨仪上进行研磨(Retsch MM 400，60min，30Hz)；待研磨60min后，不锈钢罐于空气中打开，混合物用EA从硅胶中洗脱，减压蒸馏旋去溶剂，通过快速柱层析(petroleumether/ethyl acetate，5:1-10:1),得到纯品96.7mg，收率32.4％。
制得的化合物核磁数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ5.39(s,2H),4.60-4.65(m,2H),3.76(s,6H),3.33- 3.44(m,4H),1.45(s,18H)。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，以硒粉为硒源，以烷基或芳基卤代物为原料，以镁粉或镁条为活化试剂，以有机溶剂和氯化锂作为助研剂，经机械球磨处理，制得二硒醚类化合物；其中：
所述烷基或芳基卤代物的结构式如式I所示：
R-X； (式I)
制得的二硒醚类化合物的结构式如式II所示：
Figure FDA0003927470100000011
式中，X为卤素；R为苄基、α氨基酸衍生物、β氨基酸衍生物、芳基、杂环或C1-C8的烷基。
2.根据权利要求1所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，机械球磨处理条件为：以钢球为球磨介质，在5～35Hz条件下，球磨处理15～60min。
3.根据权利要求2所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，机械球磨处理条件为：以钢球为球磨介质，在30Hz条件下，球磨处理15min。
4.根据权利要求1所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，有机溶剂为亚砜、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈、甲苯、1,4-二氧六环、1,2-二氯乙烷、四氢呋喃或2-甲基四氢呋喃。
5.根据权利要求4所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，卤素选择溴或碘，有机溶剂选择四氢呋喃。
6.根据权利要求1所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，式I所示化合物为下列化合物之一：
Figure FDA0003927470100000021
其中，R1为氰基、卤素、烷基或芳基；R2为Boc或Ac；R3为Me、Et、CH2C6H5或C(CH3)3。
7.根据权利要求1所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，所述烷基或芳基卤代物、硒粉与氯化锂的摩尔比为1：(1-1.5):(1-1.5)。
8.根据权利要求1所述的二硒醚类化合物的球磨机械化学合成方法，其特征在于，硒粉与有机溶剂用量比为8mg：(0.05-0.2)mL。
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