一种有机砜化合物的铜催化合成方法及应用技术

技术编号:18158617 阅读:36 留言:0更新日期:2018-06-09 07:00
本发明专利技术公开了一种有机砜化合物的铜催化合成方法及应用,涉及有机合成领域,以咪唑[1,2‑a]并吡啶类化合物、卤代芳烃化合物和DABSO为原料,DMF为溶剂,一价铜为催化剂,反应温度为110℃~150℃,高效合成出C‑3位含砜咪唑[1,2‑a]并吡啶类化合物。该方法与传统的合成方法相比,具有反应条件温和、成本低、环境污染小、产率高、官能团兼容性好及分离纯化方便等优势。

Copper catalyzed synthesis of organo sulfone compounds and its application

The invention discloses a copper catalytic synthesis method and application of organic sulfone compound, involving the field of organic synthesis, with imidazole [1,2 a] and pyridine compounds, halogenated aromatic compounds and DABSO as raw materials, DMF as solvent and monovalent copper as catalyst, and the reaction temperature is 110 to 150 centigrade, and C sulfonated imidazole [1,2 is synthesized efficiently. A] and pyridine compounds. Compared with the traditional synthetic method, the method has the advantages of mild reaction conditions, low cost, low environmental pollution, high yield, good compatibility of functional groups and convenient separation and purification.

【技术实现步骤摘要】
一种有机砜化合物的铜催化合成方法及应用
本专利技术涉及有机合成领域,具体涉及一种有机砜化合物的铜催化合成方法及应用。
技术介绍
有机砜是一种具有代表性的含硫化合物,其在生物活性化合物、药物和农用化学品中广泛存在。此外,在合成有机化学中砜基还能够作为多用途中间体,用以化学转化。因此,在医药和合成有机化学领域,亟需开发一种有效、环保的将砜基引入有机骨架的方法。二氧化硫(简称SO2)常作为一种工业废气大量排放入空气中。显然,直接将二氧化硫固定在小分子中的方法具有重要前景。然而,二氧化硫气体具有强腐蚀性,不耐存储等缺点,限制了该类方法的应用。近年来,英国的Willis课题组将1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫)(简称DABSO)的加合物作为一种稳定的二氧化硫固体替代物。2010年,Willis的研究小组率先公开了一种钯催化高效磺酰氨化的合成方法,其利用固体DABSO作为二氧化硫的一种替代物进行反应。芳烷基砜尽管可以由(有机金属试剂/有机卤化物)、DABSO和亲电试剂等原料来进行反应构建;但现有公开文献表明,使用DABSO为磺酰源来构建芳基砜的方法具有很大的局限性,仅适用少量反应。2017年,该课题组又报道了一种铜催化的高效铃木-宫浦(Suzuki-Miyaura)交叉偶联反应,该反应同样以DABSO作为SO2的替代试剂。尽管这些反应能够部分替代SO2,但仍存在苛刻的反应条件、底物的适应性窄和反应步骤繁琐等诸多缺点。因此,开发一种利用性质稳定的DABSO作为二氧化硫的替代品进行有机砜合成的方法仍然是一个艰巨的挑战。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种有机砜化合物的铜催化合成方法,不仅采用固态磺酰源进行合成,且反应条件温和,无须额外加入碱或配体,产率高,官能团兼容性好。一种有机砜化合物的铜催化合成方法,该方法以一价铜为催化剂,咪唑[1,2-a]并吡啶、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫)(简称DABSO)和卤代芳烃化合物为原料,通过铜催化活化C-H和C-X键,反应制得C-3位砜基取代咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物,其中,X指卤素原子中的至少一种。在上述合成方法中,温度优选110℃~150℃,时间优选18~30h,并优选在氮气气氛中进行。优选的,所述铜催化剂用量为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(5~15)%。优选的,DABSO用量为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(1-3)倍。优选的,所述卤代芳烃化合物用量为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(1.5-2.5)倍。所述的催化剂优选为氧化铜、碘化铜、溴化铜、氯化铜、醋酸铜、氧化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜和氯化亚铜中的至少一种,反应溶剂优选DMF。除所述原料、反应中间体、副产物和产物外,所述的反应不额外加入其他碱性物质,所述的反应不加入配体。一种采用上述合成方法制备的C-3位含砜咪唑[1,2-a]并吡啶化合物,所述化合物优选为含有至少一个咪唑[1,2-a]并吡啶结构,并在该咪唑[1,2-a]并吡啶结构的C-3位链接有机砜基团取代基的化合物。更优选的,所述的C-3位含砜咪唑[1,2-a]并吡啶化合物通式如式(Ⅰ)所示:其中,R1为连接在咪唑[1,2-a]并吡啶上的取代基,选自甲氧基、卤素、芳基、C1~C5的直链烷基或C1~C5的支链烷基;R2为连接在有机砜上的取代基,选自甲氧基、卤素、芳基或烷基;R3为连接在咪唑[1,2-a]并吡啶C-2苯基上的取代基,选自甲氧基、卤素、芳基或烷基。上面提到的取代基R1、R2和R3的定义是广义的,其本身可以是未取代的或者是被选自诸如甲氧基、卤素、芳基、C1~C20优选C1-C6的直链烷基或C1-C6的支链烷基。烷基的R1优选选自乙基、丙基、异丙基、丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基;芳基的R2优选选自苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基或α-萘基;芳基的R3优选选自苯基、4-甲基苯基、4-氯苯基或4-溴苯基。优选的,R1为甲氧基,乙基,卤素;R2为甲基、甲氧基、卤素;R3为苯基、甲基、甲氧基、卤素。优选的,上述式(Ⅰ)中,取代基R1、R2和R3分别为0-3个。优选的,所述的咪唑[1,2-a]并吡啶,即含有苯基链接在咪唑[1,2-a]并吡啶的C-2上的化合物,通式如式(Ⅱ)所示;所述的DABSO通式如式(Ⅲ)所示;所述的卤代芳烃化合物,即含有一个卤素基团链接在芳香烃上的化合物,通式如式(Ⅳ)所示;式(Ⅱ)和(Ⅲ)化合物中的取代基R1、R2和R3的定义均与式(Ⅰ)化合物相同。优选的,所述的咪唑[1,2-a]并吡啶为咪唑[1,2-a]并吡啶或其被取代后的化合物;所述的卤代芳烃化合物为碘苯、对甲碘苯或其被取代后的化合物。所述的反应完成后后处理方法优选为,将反应体系冷却至室温,依次加入水和乙酸乙酯萃取,萃取液通过旋转蒸发器除去溶剂,残余物用硅胶柱进行纯化。所述的硅胶柱优选硅胶规格为200~300目,纯化时优选采用体积比5:1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂。本专利技术的制备方法,各种物料的添加顺序以及具体反应步骤可由本领域技术人员自行调整,不仅适用于实验室小规模制备,也适合于化工厂的工业化大规模生产。在工业化大规模生产时,具体反应参数可由本领域技术人员通过实验确定。本专利技术机理及所带来的综合效果如下:传统的合成含砜咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物的方法往往需要苛刻的条件和繁多的反应步骤,本专利技术的制备方法不需要苛刻的条件,可以通过一步完成反应,这是一种通用的方法,适合于合成各种C-3位含砜咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物及衍生物,对芳环上的多种官能团具有较高的普适性,因此事实上对C-3位含砜咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物及衍生物的取代基个数和种类并无特别限制。相应地,咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物、卤代芳烃化合物和DABSO(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫))的取代基个数和种类也无特别限制。本专利技术在无碱和配体条件下通过铜催化的C-X和C-H的选择性裂解,利用DABSO(1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫))作为一种固体和稳定的二氧化硫替代物,直接在芳基和芳基卤化物之间插入二氧化硫。该方法操作简便,无需预先功能化的有机金属试剂、无需芳基重氮盐和碘鎓盐的作用,只是在铜盐催化剂下直接进行二氧化硫的插入反应来构建C-S键,扩展了目前有限的二氧化硫固定方法。该方法与传统的合成方法相比,具有反应条件温和、成本低、环境污染小、产率高、官能团兼容性好及分离纯化方便等优势。具体实施方式本专利技术的以下实施例仅用来说明实现本专利技术的具体实施方式,这些实施方式不能理解为是对本专利技术的限制。其它的任何在未背离本专利技术的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化,均视为等效的置换方式,落在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的合成方法,各种物料的添加顺序以及具体反应步骤可由本领域技术人员自行调整,不仅适用于实验室小规模制备,也适合于化工厂的工业化大规模生产。在工业化大规模生产时,具体反应参数可由本领域技术人员通过实验确定。本专利技术采用C-H键的活化和官能团化作为构建不同的有机分子的有效方法。尤其通过特定碳氢键的区域选择性断裂将磺酰源直接固定在有机骨架上,更加实用和具有原子经济性。在此,本专利技术通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机砜化合物的铜催化合成方法,其特征在于,该方法以一价铜为催化剂,咪唑[1,2‑a]并吡啶、1,4‑二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫)和卤代芳烃化合物为原料,通过铜催化活化C‑H和C‑X键,反应制得C‑3位砜基取代咪唑[1,2‑a]并吡啶类化合物,其中,X为卤素原子中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种有机砜化合物的铜催化合成方法,其特征在于,该方法以一价铜为催化剂,咪唑[1,2-a]并吡啶、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫)和卤代芳烃化合物为原料,通过铜催化活化C-H和C-X键,反应制得C-3位砜基取代咪唑[1,2-a]并吡啶类化合物,其中,X为卤素原子中的至少一种。2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,在所述方法中,温度优选110℃~150℃,时间优选18~30h,并优选在氮气气氛中进行。3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,所述铜催化剂用量为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(5~15)%;1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷双(二氧化硫)用量优选为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(1-3)倍;所述卤代芳烃化合物用量优选为咪唑[1,2-a]并吡啶物质的量的(1.5-2.5)倍;其中,所述的催化剂优选为氧化铜、碘化铜、溴化铜、氯化铜、醋酸铜、氧化亚铜、碘化亚铜、溴化亚铜和氯化亚铜中的至少一种,反应溶剂优选为DMF。4.根据权利要求3所述的合成方法,其特征在于,反应完成后后处理方法为:将反应体系冷却至室温,依次加入水和乙酸乙酯萃取,萃取液通过旋转蒸发器除去溶剂,残余物用硅胶柱进行纯化;所述的硅胶柱优选硅胶规格为200~300目,纯化时优选采用体积比5:1的石油醚:乙酸乙酯为洗脱剂。5.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于,除所述原料、反应中间体、副产物和产物外,所述的反应不额外加入其他碱性物质,所述的反应不加入配体。6.一种如权利要求1-4中任一项所述合成方法在制备C-3位含砜咪唑[1,2-a]并吡啶化合物中的应用,其特征在于,所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨道山孙鹏飞厉国庆王桦
申请(专利权)人:曲阜师范大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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