芳基腈类化合物的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有通式I的芳基腈类化合物的制备方法。通式I，该制备方法包括：以具有通式II的芳基化合物为底物，通式II，其中，n＝0～1，X1、X2、X3和X4中在化学可接受的结构中各自独立地选自N、S、O和C中的任意一种；Y为OSO2F、OTf或OTs；R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、烷基、芳基和卤素中的任意一种，在催化剂、还原剂和配体的催化作用下使芳基化合物与氰源进行氰基化反应，得到芳基腈类化合物。上述制备方法可以降低制备芳基腈类化合物的成本，所需的反应温度较低，对催化剂的要求相对降低，转化率较高，适用于各含有富电子或缺电子取代基的芳基或杂芳基底物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氰类化合物的合成领域，具体而言，涉及一种芳基腈类化合物的制备方法。
技术介绍
芳基腈类化合物不但是医药、农药、染料、功能材料、香料和天然产物等重要结构组成部分，而且也是有机合成重要的中间体。在一定的反应条件下芳基腈类化合物可以容易的转化为其他化合物如醛、酮、羧酸、胺、酰胺和杂环衍生物等。Sandmeyer反应和Rosemund-Vonbraun反应是合成芳腈的经典方法，然而这两种方法通常需要化学计量的剧毒金属氰化物如氰化锌、氰化钠等，以及苛刻的反应条件(150～250℃)。过渡金属催化卤代芳烃的氰基化反应在最近十几年里得到了快速发展，但也存在一些问题：对空气和水敏感、催化剂价格昂贵且所需膦配体的合成复杂且收率低导致芳基腈类化合物合成成本较高，采用的氰源大多数是剧毒金属氰化物，限制了其在工业生产中的应用。最近文献报道了使用低毒的黄血盐(亚铁氰化钾)为氰化试剂，钯或铜催化的芳环氰基化反应获得较为理想的收率(如申请号为200610048481.9的中国专利申请，Catal.Commun.2009.10 768–771,J.Am.Chem.Soc.2003,125,2890-2891,Eur.J.Org.Chem.2007,2401–2404，Tetrahedron Lett.2005,46 2585–2588)；也有文献报道使用剧毒的金属氰化物为氰源，使用铜催化实现芳基的氰化反应，且这一类反应中均加入添加剂KI，但是反应温度仍然大于100℃，且收率中等。另外相关文献专利报道使用叠氮化钠在钯或铜催化剂条件下(申请号为200910088860和201510194625的中国专利申请)对各种取代芳基实现芳基氰基化，虽然这一类反应避免使用剧毒氰化物，但使用易爆炸的叠氮化钠和高成本的金属钯催化剂，不易于工艺规模化生产。最近，有文献报道了芳基甲磺酸酯底物能在Ni或Pd催化剂条件下(J.Org.Chem.1995,60,6895-6903，SynLett.2014,25,2938–2942)，以氰化钾为氰源实现中等收率的芳基氢化反应，但该类反应对底物的普适性较低，且底物甲磺酸酯合成条件苛刻、成本高、活性相对较低，需要在较高温度下实现。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种芳基腈类化合物的制备方法，以解决现有技术中的芳基腈类化合物的制备成本较高的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种芳基腈类化合物的制备方法，上述芳基腈类化合物具有通式I：制备方法包括：以具有通式II的芳基化合物为底物，其中，n＝0～1，X1、X2、X3和X4中在化学可接受的结构中各自独立地选自N、S、O和C中的任意一种；Y为OSO2F、OTf或OTs；R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、烷基、芳基和卤素中的任意一种，在催化剂、还原剂和配体的催化作用下使芳基化合物与氰源进行氰基化反应，得到芳基腈类化合物。进一步地，上述氰源选自K4Fe(CN)6、Zn(CN)2、KCN和NaCN组成的组中的一种或两种。进一步地，上述催化剂为非贵金属盐，优选非贵金属盐选自CuI、CuBr、CuCl、Cu(OAc)2、Cu(acac)2、Cu(OTf)2、CuI2、CuCl2、CuSO4、NiX2、Ni(OAc)2、NiX2(dppf)、NiX2(dppe)、NiX2(dppp)、Ni(PCy3)X2和Ni(Py)2Cl2组成的组中的任意一种或多种，其中X表示卤素。进一步地，上述配体为氨基配体或膦配体，优选氨基配体为四甲基乙二胺、N-N’二甲基乙二胺或乙二胺，优选膦配体为三苯基膦、1,1-双(二苯基膦)二茂铁、1,2-双(二苯膦)乙烷、1,3-双(二苯膦)丙烷或三环己基膦。进一步地，上述氰基化反应在溶剂中进行，优选溶剂为二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二乙基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、1，4-二氧六烷或乙腈，优选溶剂与芳基化合物的体积比为5～10：1。进一步地，上述氰基化反应在60～100℃范围内进行。进一步地，上述氰源中的氰根与芳基化合物的摩尔比1：1～1.6：1。进一步地，上述催化剂与芳基化合物的摩尔比为0.005：1～0.2：1，优选为0.02：1～0.1：1。进一步地，上述催化剂与配体的摩尔比为1:1～1:10，优选为1:1～1:3。进一步地，上述还原剂为锌粉，锌粉与芳基化合物的摩尔比为0.05：1～1：1，优选为0.1：1～0.5:1。应用本专利技术的技术方案，上述制备方法采用具有通式II的芳基化合物为底物，该物质相对于芳基卤代物的制备较为容易，因此可以降低制备芳基腈类化合物的成本；且该物质的活性比现有技术中常用的芳基底物高，因此在氰基化反应过程中，所需的反应温度较低，进一步降低了制备方法对能量的消耗，也从该方面降低了合成成本；另外，由于该物质活性较高，因此对催化剂的要求相对降低，使得一些非贵金属催化剂的使用成为可能，进而又进一步降低合成成本；进一步地，由于该物质活性较高，因此其转化率较高，那么降低了产物的分离和回收工艺的操作繁复性和复杂程度，进而还可以降低合成成本。同时，具有通式II的芳基化合物中芳基为各种芳杂环时，其反应活性与苯基时的反应活性相当，因此对于合成芳基腈类化合物具有普适性。即使得本申请的制备方法通用性强，对于含有富电子或缺电子取代基的芳基或杂芳基底物，均能获得较高的收率。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术实施例1的步骤一得到的目标产物的1H NMR谱图；图2示出了根据本专利技术实施例1的步骤一得到的目标产物13C NMR谱图；图3示出了根据本专利技术实施例2的产物的1H NMR谱图；图4示出了根据本专利技术实施例8的产物的1H NMR谱图；图5示出了根据本专利技术实施例8的产物的13C NMR谱图；图6示出了根据本专利技术实施例9的产物的1H NMR谱图；图7示出了根据本专利技术实施例9的产物的13C NMR谱图；图8示出了根据本专利实施例21的产物的1H NMR谱图；以及图9示出了根据本专利实施例22的产物的1H NMR谱图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如
技术介绍
所记载的，现有技术中芳基腈类化合物的制备方法存在由于各种原因导致的成本较高的问题，为了解决该问题，本申请提供了一种芳基腈类化合物的制备方法，芳基腈类化合物具有通式I：该制备方法包括：以具有通式II的芳基化合物为底物，其中，n＝0～1，X1、X2、X3和X4中在化学可接受的结构中各自独立地选自N、S、O和C中的任意一种；Y为OSO2F、OTf或OTs；R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、烷基、芳基和卤素中的任意一种，在催化剂、还原剂和配体的催化作用下使芳基化合物与氰源进行氰基化反应，得到芳基腈类化合物。上述制备方法采用具有通式II的芳基化合物为底物，该物质相对于芳基卤代物的制备较为容易，因此可以降低制备芳基腈类化合物的成本；且该物质的活性比现有技术中常用的芳基底物高，因此在氰基化反应过程中，所需的反应温度较低，进一步降低了制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芳基腈类化合物的制备方法，其特征在于，所述芳基腈类化合物具有通式I：所述制备方法包括：以具有通式II的芳基化合物为底物，其中，n＝0～1，X1、X2、X3和X4中在化学可接受的结构中各自独立地选自N、S、O和C中的任意一种；Y为OSO2F、OTf或OTs；R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、烷基、芳基和卤素中的任意一种，在催化剂、还原剂和配体的催化作用下使所述芳基化合物与氰源进行氰基化反应，得到所述芳基腈类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种芳基腈类化合物的制备方法，其特征在于，所述芳基腈类化合物具有通式I：所述制备方法包括：以具有通式II的芳基化合物为底物，其中，n＝0～1，X1、X2、X3和X4中在化学可接受的结构中各自独立地选自N、S、O和C中的任意一种；Y为OSO2F、OTf或OTs；R1、R2、R3和R4各自独立地选自H、烷基、芳基和卤素中的任意一种，在催化剂、还原剂和配体的催化作用下使所述芳基化合物与氰源进行氰基化反应，得到所述芳基腈类化合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氰源选自K4Fe(CN)6、Zn(CN)2、KCN和NaCN组成的组中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为非贵金属盐，优选所述非贵金属盐选自CuI、CuBr、CuCl、Cu(OAc)2、Cu(acac)2、Cu(OTf)2、CuI2、CuCl2、CuSO4、NiX2、Ni(OAc)2、NiX2(dppf)、NiX2(dppe)、NiX2(dppp)、Ni(PCy3)X2和Ni(Py)2Cl2组成的组中的任意一种或多种，其中X表示卤素。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述配体为氨基配体或膦配体，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪浩，詹姆斯·盖吉，马特·约翰逊，卢江平，刘志清，张恩选，李超，
申请(专利权)人：凯莱英医药集团天津股份有限公司，凯莱英生命科学技术天津有限公司，天津凯莱英制药有限公司，凯莱英医药化学阜新技术有限公司，吉林凯莱英医药化学有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12