基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及正丁基锂的应用，具体涉及基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法。依次将催化剂、硼烷和羧酸搅拌混合均匀，反应10～20分钟，暴露于空气中终止反应，反应液减压除去溶剂，得到不同取代基的硼酸酯。本发明专利技术公开的正丁基锂可以在室温条件下高活性的催化羧酸和硼烷的硼氢化反应，催化剂用量仅为羧酸摩尔量的0.2 mol%，与已有的催化体系相比，利用了商业化试剂正丁基锂，反应条件温和，在限定条件下不同取代基的硼酸酯的产率可达99%。

Preparation of Borate Ester Based on Aliphatic Carboxylic Acid Borohydride Reaction

The invention relates to the application of n-butyl lithium, in particular to a method for preparing borate esters based on borohydride reaction of aliphatic carboxylic acid. The catalyst, borane and carboxylic acid were stirred and mixed in turn. The reaction lasted for 10 to 20 minutes. The reaction was terminated by exposure to air. The solvent was removed by decompression of the reaction liquid and different substituted borates were obtained. The n-butyl lithium disclosed in the invention can catalyze the borohydriding reaction of carboxylic acid and borane with high activity at room temperature. The amount of catalyst used is only 0.2 mol of the molar amount of carboxylic acid. Compared with the existing catalytic system, the commercial reagent n-butyl lithium has mild reaction conditions, and the yield of borate esters with different substituents can reach 99% under limited conditions.

【技术实现步骤摘要】
基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法
本专利技术涉及的商业化试剂正丁基锂的应用，具体涉及基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法。
技术介绍
由于硼酸酯的稳定性和低毒性，被广泛应用于各个领域，它是合成含硼化合物的一种主要原料。现有方法一方面要利用较难合成的催化剂，成本高；另一方面，催化反应需要60oC的反应温度以及24小时的反应时间。羧酸和醛酮亲核加成反应活性区别：（1）羧酸的活泼氢易离去，因此它的两个O实际上是等价的，所以从空间结构来看，羧基的位阻较大，并且羧基氢键的存在，使整个羰基的电子云密度较大，亲核试剂进攻活性中心比较难；（2）亲核试剂先进攻羰基碳，这个与碳上的电子云密度有关，密度小的先进攻，比如醛酮比酯、酰胺的电子云密度更小，所以活性高，会优先反应，空间效应大的不易反应；（3）形成过渡态的时候要看离去基团，醛酮的离去基团是烷基及氢，二者都不易离去，所以醛酮只发生加成，不发生消除，不同于羧酸及其衍生物。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，即以正丁基锂为高效催化剂催化羧酸与硼烷发生硼氢化反应，脂肪族羧酸一般为液体，脂肪族羧酸与频哪醇硼烷的反应为均相反应。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，包括以下步骤，在惰性气体氛围下，将硼烷和脂肪族羧酸混合，再加入催化剂正丁基锂，然后进行硼氢化反应得到硼酸酯。正丁基锂在催化脂肪族羧酸与硼烷硼氢化反应中的应用。本专利技术中，所述正丁基锂为商业化的正丁基锂试剂。上述技术方案中，所述硼烷为频哪醇硼烷；所述脂肪族羧酸为乙酸、己酸、戊酸、庚酸、三甲基乙酸、己二酸等。上述技术方案中，所述脂肪族羧酸和硼烷的用量摩尔比为1:3～1:7。上述技术方案中，所述硼氢化反应的温度为室温，时间为10～20分钟。上述技术方案中，正丁基锂的用量为脂肪族羧酸摩尔量的0.1%～0.3%。本专利技术公开的硼氢化反应的具体步骤为：在惰性气体氛围下，将硼烷和脂肪族羧酸混合，再加入催化剂正丁基锂，然后进行硼氢化反应；反应结束后，接触空气中止反应，反应液减压除去溶剂，得到不同取代的硼酸酯。可以在手套箱中实现惰性气体氛围,为常规技术。本专利技术中，所有原料经过无水无氧处理。上述技术方案可表示如下：现有硼氢化方法都有明显的缺点：LiAlH4和NaBH4体系安全风险很大，SmI2-H2O-Et3N体系需要过量很多的试剂，过渡金属配合物体系需要高温及高压下进行并且一方面要利用较难合成的催化剂，成本高；另一方面，催化反应需要60oC的反应温度以及24小时的反应时间。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1.本专利技术首次发现商业化的正丁基锂能高效的催化脂肪族羧酸与硼烷发生硼氢化反应，高度符合原子经济合成。2.本专利技术公开的正丁基锂催化脂肪族羧酸与硼烷发生硼氢化反应的催化活性高(催化剂用量0.2mol%)，反应条件温和(室温)，反应时间短(10～20分钟)，且反应产率高，反应简单可控，后处理简单。3.本专利技术公开的正丁基锂催化脂肪族羧酸的硼氢化对底物的适用范围宽，适用于不同取代基位置、不同电子效应的羧酸，为硼酸酯的工业化合成提供了更多选择；并且反应过程简单可控，收率高，产物后处理容易，适合工业化生产。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述：实施例一:正丁基锂催化乙酸与频哪醇硼烷硼氢化反应在惰性气体氛围下，向经过脱水脱氧处理后的反应瓶中加入乙酸(28.6μL,0.5mmol），用移液枪加入频哪醇硼烷(290μL,2mmol)，最后加入10μL正丁基锂的四氢呋喃溶液(0.1M)(0.2mol%用量，下同)，在室温下反应15分钟，将反应液接触空气，除去溶剂，得到产物硼酸酯，以均三甲氧基苯(84.08mg，0.5mmol）为内标，用CDCl3溶解，搅拌10分钟，取样，配核磁。经计算1H产率为99%。产物的核磁数据:1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ3.88(q,2H,CH2),1.25(s,36H,CH3),1.21(brs,3H,CH3)。当频哪醇硼烷(218μL,1.5mmol)时，收率95%；频哪醇硼烷(363μL,2.5mmol)时，收率99%；反应时间为20分钟，收率99%；如果将正丁基锂换为三芳氧稀土催化剂Nd(OAr)3(THF)2，得不到产物。实施例二:正丁基锂催化戊酸与频哪醇硼烷硼氢化反应在惰性气体氛围下，向经过脱水脱氧处理后的反应瓶中加入戊酸(54.38μL,0.5mmol），用移液枪加入频哪醇硼烷(290μL,2mmol)，最后加入正丁基锂(0.2mol%用量)的四氢呋喃溶液，在室温下反应15分钟，将反应液接触空气，除去溶剂，得到产物硼酸酯，以均三甲氧基苯(84.12mg，0.5mmol）为内标，用CDCl3溶解，搅拌10分钟，取样，配核磁。经计算1H产率为92%。产物的核磁数据:1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ3.81(t,2H,OCH2),1.52-1.56(m,2H,CH2),1.30-1.52(m,4H,CH2),1.28（s,36H,CH)，0.86(t,3H,CH3)。实施例三:正丁基锂催化己酸与频哪醇硼烷硼氢化反应在惰性气体氛围下，向经过脱水脱氧处理后的反应瓶中加入己酸(62.52μL,0.5mmol），用移液枪加入频哪醇硼烷(290μL,2mmol)，最后加入正丁基锂(0.2mol%用量)的四氢呋喃溶液，在室温下反应15分钟，将反应液接触空气，除去溶剂，得到产物硼酸酯，以均三甲氧基苯(84.01mg，0.5mmol）为内标，用CDCl3溶解，搅拌10分钟，取样，配核磁。经计算1H产率为90%。产物的核磁数据:1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ3.76(t,2H,OCH2),1.46-1.52(m,2H,CH2),1.24-1.35(m,6H,CH2),1.19（s,48H,CH3)，0.82(t,3H,CH3)。实施例四:正丁基锂催化庚酸与频哪醇硼烷硼氢化反应在惰性气体氛围下，向经过脱水脱氧处理后的反应瓶中加入庚酸(70.90μL,0.5mmol），用移液枪加入频哪醇硼烷(290μL,2mmol)，最后加入正丁基锂(0.2mol%用量)的四氢呋喃溶液，在室温下反应15分钟，将反应液接触空气，除去溶剂，得到产物硼酸酯，以均三甲氧基苯(84.05mg，0.5mmol）为内标，用CDCl3溶解，搅拌10分钟，取样，配核磁。经计算1H产率为90%。产物的核磁数据:1HNMR(400MHz,CDCl3)：δ3.71(t,2H,OCH2),1.41-1.47(m,2H,CH2),1.19-1.30(m,8H,CH2),1.24（s,48H,CH3)，0.77(t,3H,CH3)。实施例五:正丁基锂催化三甲基乙酸与频哪醇硼烷硼氢化反应在惰性气体氛围下，向经过脱水脱氧处理后的反应瓶中加入三甲基乙酸(50.7mg,0.5mmol），用移液枪加入频哪醇硼烷(288μL,2mmol)，最后加入正丁基锂(0.2mol%用量)的四氢呋喃溶液，在室温下反应15分钟，将反应液接触空气，除去溶剂，得到产物硼酸酯，以均三甲氧基苯(84.08mg，0.5mmol）为内标，用CDCl3溶解，搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，包括以下步骤，在惰性气体氛围下，将硼烷和脂肪族羧酸混合，再加入催化剂正丁基锂，然后进行硼氢化反应得到硼酸酯。

【技术特征摘要】
1.基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，包括以下步骤，在惰性气体氛围下，将硼烷和脂肪族羧酸混合，再加入催化剂正丁基锂，然后进行硼氢化反应得到硼酸酯。2.根据权利要求1所述基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，其特征在于，所述脂肪族羧酸为乙酸、己酸、戊酸、庚酸、三甲基乙酸或者己二酸。3.根据权利要求1所述基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，其特征在于，所述正丁基锂的用量为脂肪族羧酸摩尔量的0.1%～0.3%。4.根据权利要求1所述基于脂肪族羧酸硼氢化反应制备硼酸酯的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛明强，颜丹丹，徐晓娟，康子晗，洪玉标，沈琪，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32