一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法技术

本发明专利技术公开了一种超声辅助绿色合成2‑磺酰基吡啶衍生物的方法。在超声波辅助作用下2‑卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物和亚硫酸盐在水溶液中一锅反应，合成2‑磺酰基吡啶衍生物。该方法原料易得，反应条件简单、温和、绿色节能，反应选择性及产率高，底物官能团兼容性优异；特别是可以通过过滤直接分离得到2‑磺酰基吡啶衍生物产品，不仅降低生产成本，还避免了传统方法污染环境的问题，具有较高的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法
本专利技术涉及一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，特别涉及一种在水相中，超声辅助2-卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物、亚硫酸盐多组份一锅反应合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，属于有机中间体合成

技术介绍
2-磺酰基吡啶是一类非常重要的吡啶衍生物，不仅在有机合成中发挥着重要的作用[SulfonesinOrganicSynthesis；PergamonPress:Oxford,1993；Koyakumaruetal.U.S.Patent2001/0051726A1,2001.KurarayCo.,Ltd]；还具有广泛的生理活性，是多种重要生物活性物质的组成结构单元[Bioorg.Med.Chem.Lett.2008,16,9898；Pharm.Chem.J.,2006,40,347-348；Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16,934等]。2-卤代吡啶与亚磺酸钠偶联反应是合成2-磺酰基吡啶的主要方法。该反应具有反应产率普遍较好，区域选择性好等优点。如现有报道的合成方法如下：2004年，SandroCacchi报道了Pd2(dba)3作为催化剂，Cs2CO3作为碱，甲苯作为反应介质，氩气保护下，Pd2(dba)3催化2-溴吡啶与对甲苯亚磺酸钠在120℃加热条件下发生偶联反应，以52％的收率制备2-(4-甲基苯磺酰基)吡啶的工作(J.Org.Chem.,2004,69,5608–5614,式1)。2011年，KevinM.Maloney和JeffreyT.Kuethe发展了一种非金属条件下的2-磺酰基吡啶合成方法。四丁基氯化铵作为催化剂，二甲基乙酰胺作为反应介质，四丁基氯化铵催化2-卤代吡啶(氯代、溴代、碘代)与亚磺酸钠在100℃发生偶联反应，以75-98％的收率制备2-磺酰基吡啶化合物(Org.Lett.,2011,13,102–105,式2)。同年，郭胜荣等发展了一种使用喹啉作为配体，N-甲基吡咯烷酮作为反应介质，氯化亚铜催化2-卤代吡啶与亚磺酸钠在250W的微波辐射下(140℃)发生偶联反应，以70-75％的收率制备2-磺酰基吡啶化合物(Synlett2011,18,2750–2756，式3)。2014年，BojjaSreedhar等发展了N,N-二甲基甲酰胺作为反应介质，1,10-邻二氮杂菲作为配体，磁性铜铁复合催化剂(CuFeO4)催化2-溴吡啶与对甲苯磺酸钠在110℃反应12小时，以87％的收率制备2-(4-甲基苯磺酰基)吡啶(Adv.Synth.Catal.2014,356,805–817,式4)。2018年，PatForgione等报道了二甲基亚砜水溶液作为反应介质，四丁基氯化铵作为相转移催化剂，氯化铁催化2-卤代吡啶与亚磺酸钠，140℃加热条件下反应20小时，以12-89％的收率制备2-磺酰基吡啶化合物(Synthesis2018,50,1914–1920,式5)。同年，袁金伟发展了一种微波辐射(120℃)作用下，2-氯吡啶与亚磺酸钠在二甲基亚砜溶液中反应合成2-磺酰基吡啶化合物的方法，该反应收率较低(Z.Naturforsch.B.,2018,73,295-303,式6)。(1)(2)(3)(4)(5)(6)现有的这些方法普遍存在以下不足：1)方法1、3～5需要使用过渡金属盐催化剂，可能导致终端产物中过渡金属残留问题，限制了这些方法在制药行业和精细化工中的应用，且金属催化剂昂贵，还会产生环境污染；2)已有的偶联反应合成方法均使用亚磺酸钠作为磺酰化试剂，需要预先在碱性条件下，还原相应的磺酰氯制备亚磺酸钠，再分离提纯，增加了操作步骤，原料成本较高；3)已有的偶联反应合成方法的反应条件苛刻，长时间高温反应(不少于20小时反应时间)或微波辐射促进反应；综上所述，已有的合成方法均在有毒有机溶剂中进行，不仅反应危害环境，还增加生产成本。
技术实现思路
为了克服传统技术中存在的不足，本专利技术的目的旨在提供一种不仅可以提高反应效率，降低生产成本，还可以减少反应三废排放的2-磺酰基吡啶绿色制备方法。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，该方法是将2-卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物及亚硫酸盐在水溶液体系中，在超声波辅助作用下，一锅反应生成2-磺酰基吡啶衍生物；所述2-卤代吡啶类化合物具有式1结构：所述磺酰氯类化合物具有式2结构：所述2-磺酰基吡啶衍生物具有式3结构：其中，R为烷基、芳基、烷氧基、酯基、氰基、三氟甲基或硝基；X为卤素；R1为烷基或芳烃基。本专利技术的2-卤代吡啶类化合物中R选择的范围较广，主要是取代活性相对2位卤素取代基活性较低的基团，如烷基、芳基、烷氧基、酯基、氰基、三氟甲基或硝基等，R选择烷基时，烷基最好是选自短链烷基，如C1～C5的烷基，具体是甲基、乙基、丙基、异丁基等，如果烷基过长会影响2-卤代吡啶类化合物在水中的溶解性，会降低反应效率。R选择芳基时，芳基选自苯基或取代苯基；取代苯基的苯环上至少包含C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、氰基、三氟甲基、硝基中一种取代基；取代苯基的苯环上最好是包含一个取代基，优选的取代基为极性取代基，取代基在苯环上的位置不限。R为烷氧基时，烷氧基为短链烷氧基，如C1～C5烷氧基，具体为甲氧基、乙氧基等；R为酯基时，酯基为C1～C5的烷氧酰基，如甲氧酰基、乙氧酰基等。另外，R在吡啶环上的取代位置不限，可以为除2位以外的任意位置。本专利技术的2-卤代吡啶类化合物中X为氯、溴或碘。本专利技术的磺酰氯类化合物中，R1可以为烷基或芳基。R1选择烷基时，烷基最好是选自短链烷基，如C1～C5的烷基，具体是甲基、乙基、丙基、异丁基等。R1选择芳基时，芳基选自苯基或取代苯基；取代苯基的苯环上至少包含C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、氰基、三氟甲基、硝基中一种取代基；取代苯基的苯环上最好是包含一个取代基，取代基的位置不限。优选的方案，亚硫酸盐主要作为还原剂，理论上只要能电离出亚硫酸根离子的亚硫酸盐均适应本专利技术，优选为亚硫酸钠和/或亚硫酸钾。优选的方案，2-卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物和亚硫酸盐的摩尔比为1:1～1.5:1～1.5。较优选为1:1.1:1.2。优选的方案，所述一锅反应的条件为：超声功率为20～60W，超声频率为28KHz～140KHz，反应时间为10～30分钟。超声频率如：28KHz、48KHz、68KHz、100KHz、140KHz。反应时间优选为10～20min。优选的超声功率为30～40W。优选的超声频率为68～120KHz。优选的方案，一锅反应完成后，过滤分离，得到2-磺酰基吡啶衍生物粗产品，2-磺酰基吡啶衍生物粗产品采用乙醇洗涤即得2-磺酰基吡啶衍生物纯品。反应产物无需复杂的提纯方法，只需简单的过滤分离即可获得目标产物。本专利技术在超声反应体系中磺酰氯类化合物的还原及与2-卤代吡啶类化合物发生偶联反应一锅快速完成。本领公知，磺酰氯类化合物易于水解分解，一般情况下需要采用无水有机溶剂体系来进行反应，以避免磺酰氯类化合物的水解。而在本专利技术的超声反应条件下，反应在常温条件下，在10～20分钟内可以快速完成，从而大大减少磺酰氯水解对反应的影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声辅助绿色合成2‑磺酰基吡啶衍生物的方法，其特征在于：2‑卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物及亚硫酸盐在水溶液体系中，在超声波辅助作用下，一锅反应生成2‑磺酰基吡啶衍生物；所述2‑卤代吡啶类化合物具有式1结构：

【技术特征摘要】
1.一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，其特征在于：2-卤代吡啶类化合物、磺酰氯类化合物及亚硫酸盐在水溶液体系中，在超声波辅助作用下，一锅反应生成2-磺酰基吡啶衍生物；所述2-卤代吡啶类化合物具有式1结构：所述磺酰氯类化合物具有式2结构：所述2-磺酰基吡啶衍生物具有式3结构：其中，R为烷基、芳基、烷氧基、酯基、氰基、三氟甲基或硝基；X为卤素；R1为烷基或芳烃基。2.根据权利要求1所述的一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，其特征在于：R为烷基时，所述烷基选自C1～C5的烷基；R为芳基时，所述芳基选自苯基或取代苯基；所述取代苯基的苯环上至少包含C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、氰基、三氟甲基、硝基中一种取代基；R为烷氧基时，所述烷氧基选自C1～C5烷氧基；R为酯基时，所述酯基C1～C5的烷氧酰基。3.根据权利要求1所述的一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，其特征在于：X为氯、溴或碘。4.根据权利要求1所述的一种超声辅助绿色合成2-磺酰基吡啶衍生物的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖芳，肖元元，吴心音，张玉静，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43