一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，催化剂混配型镍(II)配合物化学式为Ni[P(OR

A method for preparing aryl boric acid, new amyl glycol ester compounds

The invention discloses a method for preparing aromatic diboric acid ester of new amyl glycol, and the formula of catalyst mixed nickel (II) complex is Ni[P (OR).

【技术实现步骤摘要】
一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法本专利技术属于专利技术名称为含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物、其制备方法与应用，申请号为201610215681.2，申请日2016年4月8日为专利技术专利的分案申请，属于化合物的制备技术部分。
本专利技术涉及一种镍(II)配合物及其在有机合成领域中的应用，具体涉及一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法。
技术介绍
芳基硼酸酯类化合物是一类在有机合成领域中非常重要的合成中间体，因此如何简单高效地合成各类芳基硼酸酯类化合物受到了持续的关注（参见：BoronicAcids；Hall,D.G.;Wiley-VCH:Weinheim,Germany,2005）。合成芳基硼酸酯类化合物的传统方法是卤代烃和三烷基硼酸酯在金属有机试剂（如有机锌试剂，格氏试剂）作用下发生反应，但是这一方法由于需用到敏感的金属有机试剂而有诸多限制（参见：Suzuki,A.;Brown,H.C.OrganicSynthesesviaBoranes;AldrichChemicalCo.:Milwaukee,2003;Vol.3）。为了避免上述金属有机试剂的使用，人们开发了过渡金属催化的卤代烃和硼试剂的交叉偶联反应来合成芳基硼酸酯类化合物，其中使用较多的是钯系催化剂，但是使用钯系催化剂也有一些缺点，最明显的就是其昂贵的价格。与昂贵的钯系催化剂相比，镍系催化剂的价格是非常便宜的，在工业化应用中具有显著的成本优势。因此，开发镍系催化剂实现卤代烃与硼试剂的交叉偶联反应来合成芳基硼酸酯类化合物受到了越来越多的关注。例如，使用1,3-双(二苯基膦)丙基二氯化镍(II)和1,3-双(二苯基膦)丙烷组成的催化体系，可以实现溴代烃与新戊二醇甲硼烷的交叉偶联；采用1,3-双(二苯基膦)丙基二氯化镍(II)和1,1’-双(二苯基膦)二茂铁组成的催化体系，以锌粉为添加剂，可以高效地催化碘代烃或溴代烃与新戊二醇甲硼烷的交叉偶联反应，该方法具有更好的底物适用性和更高的催化效率。这些结果表明相对廉价的镍系催化剂在合成芳基硼酸酯类化合物的卤代烃与硼试剂的交叉偶联反应中是有很大的应用前景的，但是这些方法也有一定的缺陷，如反应温度需要100℃的高温、催化剂用量需要10mol%，尤其存在无法广泛应用于活性较低但价格更为便宜且种类繁多的氯代烃的问题。以氟化铯为碱，以三甲基(2,2,2-三氟乙氧基)硅烷为添加剂，以二(三甲基膦)二氯化镍(II)为催化剂可以实现氯代烃与联硼酸频哪醇酯的交叉偶联反应（参见：Yamamoto,T.;Morita,T.;Yamakawa,T.Org.Lett.2011,13,5766），但是该方法的反应温度仍需要100℃的高温，而且需要使用毒性较大的三甲基膦和较昂贵的添加剂；使用二异丙基乙胺作碱，采用1,3-双(二苯基膦)丙基二氯化镍(II)和三苯基膦组成的催化体系，可以实现溴代烃和氯代烃与四羟基二硼的交叉偶联反应以制备芳基硼酸类化合物（参见：Molander,G.A.;Cavalcanti,L.N.;García-García,C.J.Org.Chem.,2013,78,6427）；但是该方法也存在一些弊端，主要有：（1）仍需要使用毒性较大的膦配体；（2）涉及的底物大部分为溴代烃，对活性较低、但廉价易得的氯代烃涉及相对较少；（3）对于所涉及的氯代烃大部分仍然需要80℃的高温，等等。因此，很有必要研发更多的催化体系，以高效的催化卤代烃，特别是氯代烃与硼试剂之间的交叉偶联反应。亚磷酸酯与其他的膦配体(如：三苯基膦、三环己基膦)相比拥有更低廉的价格和更低的毒性，但至今为止，还未见含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物的报道，也未见其催化氯代烃和联硼酸新戊二醇酯的交叉偶联反应的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物，可以在甲醇钾的存在下高效地催化氯代烃与联硼酸新戊二醇酯的交叉偶联反应来合成芳基硼酸新戊二醇酯类化合物，其催化活性和底物适用性都显著优于现有技术。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物，其结构通式如下所示：其中，R1为乙基或者异丙基；R2为2,4,6-三甲基苯基、2,6-二异丙基苯基或者叔丁基；X为溴或者氯。本专利技术的含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物化学式为Ni[P(OR1)3][(R2NCH2CH2NR2)C]X2；其制备方法具体如下：当X为溴的时候，制备上述混配型镍(II)配合物的方法包括以下步骤，惰性气体中，将二(亚磷酸酯)二溴化镍(II)与氮杂环卡宾溶于溶剂中，于室温下反应2～4小时；然后真空除去溶剂，剩余物经正己烷洗涤后以甲苯萃取，转移清液并除去溶剂甲苯得到镍(II)配合物，即为上述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物。当X为氯的时候，制备上述混配型镍(II)配合物的方法包括以下步骤，惰性气体中，将二(三苯基膦)二氯化镍(II)与氮杂环卡宾溶于溶剂中，于室温下反应2～4小时；然后真空除去溶剂，剩余物经正己烷洗涤后以甲苯萃取，转移清液并除去溶剂甲苯得到含三苯基膦和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物；然后将此混配型镍(II)配合物与亚磷酸酯溶于溶剂中，于室温下反应1小时；然后真空除去溶剂，剩余物经正己烷洗涤后以甲苯萃取，转移清液并除去溶剂甲苯得到镍(II)配合物，即为上述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物。上述技术方案中，所述惰性气体为氩气；二(亚磷酸酯)二溴化镍(II)与氮杂环卡宾的摩尔比为1:1；二(三苯基膦)二氯化镍(II)与氮杂环卡宾的摩尔比为1:1；含三苯基膦和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物与亚磷酸酯的摩尔比是1:1；溶剂为四氢呋喃。上述技术方案中，所述溶剂的选择依据是可以溶解氮杂环卡宾，也能溶解含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物和含三苯基膦和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物；以及不含活性氢。例如：四氢呋喃。本专利技术还公开了上述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物作为单组份催化剂在催化氯代烃与联硼酸新戊二醇酯的交叉偶联反应中的应用。本专利技术进一步的公开了一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，包括以下步骤，在惰性气体气氛中，依次加入催化剂、甲醇钾、联硼酸新戊二醇酯、氯代烃和溶剂1,4-二氧六环，于38～42℃下反应1.5～4小时，即得到芳基硼酸新戊二醇酯类化合物；所述催化剂为含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物。反应结束后，用水终止反应，反应产物用乙酸乙酯萃取，通过柱层析分离提纯，得到产物收率，可进行定量分析。上述技术方案中，所述惰性气体为氩气。上述技术方案中，所述氯代烃为氯代芳烃、取代氯代芳烃或者氯代杂芳烃。上述技术方案中，催化剂、甲醇钾、联硼酸新戊二醇酯、氯代烃的摩尔比为0.015～0.025:1.5:1.5:1；根据本专利技术实施例，当氯代烃为氯苯时，以物质的量计，联硼酸新戊二醇酯的用量是氯苯的1.5倍，甲醇钾的用量是氯苯的1.5倍，催化剂的用量是2mol%；溶剂1,4-二氧六环的用量是1.5毫升，反应温度是40℃，反应时间为2小时；在温和的反应温度、较少的催化剂用量和较短的反应时间下能以90%以上的收率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，包括以下步骤，在惰性气体气氛中，依次加入催化剂、甲醇钾、联硼酸新戊二醇酯、氯代烃和有机溶剂，于38～42℃下反应1.5～4小时，即得到芳基硼酸新戊二醇酯类化合物；所述催化剂为含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物，其结构通式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，包括以下步骤，在惰性气体气氛中，依次加入催化剂、甲醇钾、联硼酸新戊二醇酯、氯代烃和有机溶剂，于38～42℃下反应1.5～4小时，即得到芳基硼酸新戊二醇酯类化合物；所述催化剂为含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物，其结构通式如下所示：其中，R1为乙基或者异丙基；R2为2,4,6-三甲基苯基、2,6-二异丙基苯基或者叔丁基；X为溴或者氯。2.根据权利要求1所述制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，其特征在于：反应结束后，用水终止反应，反应产物用乙酸乙酯萃取，经过柱层析，即得到芳基硼酸新戊二醇酯类化合物。3.根据权利要求1所述制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气；所述氯代烃为氯代芳烃、取代氯代芳烃、氯代杂芳烃；所述有机溶剂为1,4-二氧六环。4.根据权利要求1所述制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，其特征在于：催化剂、甲醇钾、联硼酸新戊二醇酯、氯代烃的摩尔比为0.015～0.025:1.5:1.5:1。5.权利要求1所述制备芳基硼酸新戊二醇酯类化合物的方法，其特征在于：所述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍(II)配合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏枚，许槿，张杰，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32