通过光催化反应制备芳基磺酰基丙烯腈的方法技术

本发明专利技术涉及用于制备芳基磺酰基丙烯腈的方法。由芳基磺酰基碘开始的反应是被光催化的。该方法可规模化、环境友好，并且提供高产率的产品。

Preparation of arylsulfonylacrylonitrile by photocatalytic reaction

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过光催化反应制备芳基磺酰基丙烯腈的方法本专利技术涉及由芳基磺酰基碘通过光催化反应制备芳基磺酰基丙烯腈的方法。该方法符合绿色化学原理，以便促进此类化合物的更加环境友好的制造工艺，是可规模化的，并且得到高产率的产品。
技术介绍
已发现含有乙烯基芳烃磺酰基部分的化合物作为抗帕金森氏病的潜在的神经保护剂，作为抗非洲昏睡病的抗锥虫剂，以及作为通过抑制分选酶SrtA亚型来抗金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的手段(仅列举几种)在生物学上是令人感兴趣的。合成乙烯基芳烃磺酰基由于它们充当迈克尔受体的能力并且由于它们的多种环加成反应而令人感兴趣。申请人最近还提交了一份公开了芳基磺酰基丙烯腈作为杀生物剂的多种用途的申请，这进一步增加了对大规模合成这类化合物的稳健方法的兴趣。这些化合物的已知合成方法通常具有一个或多个缺点，这限制了它们在大规模合成所需化合物中的实用性。这些缺点包括导致低产率和延长的反应时间的低反应性、昂贵的起始原料、复杂的分离程序以及所用的有毒、挥发性和/或易燃溶剂。为了能够进一步探索芳基磺酰基丙烯腈在许多应用领域中的有用性，需要适用于大规模合成这些化合物的简单且成本有效而又环境友好的方法。
技术实现思路
根据本专利技术，令人惊讶地发现，由廉价的亚磺酸盐使用与合适的烯属化合物(诸如丙烯腈)的光催化自由基反应使用含有水的碳酸亚丙酯作为溶剂，可以很容易地合成芳基磺酰基丙烯腈。在该过程中不需要其他试剂，诸如金属催化剂，因此显著改善了整体原子经济性并减少了使用潜在环境有害的化学品。<br>本专利技术的一个方面是通过与合适的烯烃进行光催化自由基反应由芳基磺酰基碘制备根据通式(I)的化合物的方法，其中R1、R2和R3独立地代表氢原子；卤素原子；羟基；氨基；具有1至4个碳原子的卤代烷基或烷氧基；烷基氨基；烷基；羟烷基；或具有1至10个碳原子的酰胺基。在自由基反应中形成的中间体经过碱催化的碘化物的消除，以获得高产率的目标化合物。目标化合物的R-基团可以根据所述化合物(一种或多种)的所需用途而变化。附图说明图1示出了用于合成芳基磺酰基丙烯腈的反应方案。图2示出了不同溶剂在以一锅法合成芳基磺酰基丙烯腈中的适用性的筛选结果。图3示出了不同溶剂在合成(E)-2-碘-3-甲苯磺酰基丙腈中的适用性的筛选结果。图4示出了不同溶剂和反应温度在合成(E)-2-碘-3-甲苯磺酰基丙腈中的适用性的筛选结果。图5示出了在干燥和潮湿条件下合成(E)-2-碘-3-甲苯磺酰基丙腈的筛选结果。图6示出了在黑暗和环境光条件以及在可见光照射下合成(E)-2-碘-3-甲苯磺酰基丙腈的筛选结果。具体实施方式如本文所用，可见光的表述是指波长在约390nm至约700nm之间的电磁辐射。本文描述了用于制备芳基磺酰基丙烯腈的方法。该方法实现了将用作起始原料的芳基磺酰碘迅速转化为所需的芳基磺酰基丙烯腈。任选地，反应中使用的芳基磺酰基碘是分开合成的或原位产生的。令人惊奇地发现，通过使用可见光照射和向反应中使用的有机溶剂中添加水，大大提高了反应速度和转化率。先前报道的乙烯基芳烃磺酰基化合物的合成均具有各种缺点，这限制了这些方法在将生产规模扩大到工业规模时的实用性。一个主要问题在于由于多种原因而被禁止使用或不建议使用的溶剂。先前公开的乙烯基芳烃磺酰基化合物的合成中使用的溶剂包括二氯甲烷(对环境有害，易挥发)、二乙醚(有害，形成爆炸性过氧化物，易挥发，极易燃)、N,N-二甲基甲酰胺(有毒)、乙酸乙酯(有害，易挥发，易燃)和乙腈(轻微毒性，易挥发，可用性方面的间歇性问题，易燃，昂贵)。在某些情况下，在已知方法中使用的某些起始原料要么不能以批量和/或实验室规模在商业上获得，要么太昂贵以至于无法实际使用。因此，需要开发一种简单、经济、可规模化且环境友好的方法来合成乙烯基芳烃磺酰基化合物。在本公开中，示出了可以由相应的碘化物利用光催化有效地合成式(I)的芳基磺酰基丙烯腈。与传统的合成方法相比，这得到了短的反应时间，不需要施加外部加热，良好的转化率，改善的杂质分布以及使用环境友好溶剂的能力。在本专利技术的一种实施方式中，R1、R2和R3独立地代表氢原子；卤素原子；羟基；氨基；具有1至4个碳原子的卤代烷基或烷氧基；烷基氨基；烷基；羟烷基；或具有1至10个碳原子的酰胺基。在本专利技术的另一种实施方式中，R1代表甲基；乙基，丙基；丁基；甲氧基；乙氧基；丙氧基；异丙氧基；正丁氧基；或叔丁氧基；并且R2和R3独立地代表氢原子；甲基；乙基，丙基；丁基；甲氧基；乙氧基；丙氧基；异丙氧基；正丁氧基；叔丁氧基。在本专利技术的优选实施方式中，R1代表在4-位的甲基，且R2和R3两者均代表氢。在本专利技术的一种实施方式中，使用的有机溶剂是极性非质子溶剂，优选乙酸乙酯、丙酮、碳酸亚丙酯或2-甲基四氢呋喃，或其任何混合物，更优选2-甲基四氢呋喃、碳酸亚丙酯，或其任何混合物，并且最优选碳酸亚丙酯。在本专利技术的另一种优选实施方式中，所使用的有机极性非质子溶剂是碳酸亚丙酯，向其中添加水的量为0.1至20％(V/V)，优选3至10％(V/V)，最优选5％(V/V)。在本专利技术的一种实施方式中，反应是通过用外部光源，优选用可见光(大约390至700nm)进行照射来活化的。本专利技术能够以短的反应时间完成反应。在本专利技术的一种实施方式中，形成芳基磺酰基丙烯腈化合物所需的反应时间小于24小时，优选小于4小时，最优选一小时或更短。本专利技术能够在低反应温度下完成反应。在本专利技术的一种实施方式中，反应进行的温度为75℃或更低，优选50℃或更低，最优选温度为0至25℃。在本专利技术的一种实施方式中，反应在间歇式反应器或连续流动反应器中进行。基于本文公开的方法的合成可以在间歇式反应器或连续流动式反应器中应用。流动反应器装置的使用增加了照射反应混合物的整个体积的能力，进一步加快了转化速度，相比于间歇式反应器，在其中由于光在溶液中的穿透有限，在任何给定时间点，只有小部分反应混合物被照射。为了至少部分地克服该限制，间歇式反应器需要对反应混合物进行强烈搅拌。在反应的一种实施方式中，消除步骤是使用碱进行的，该碱优选地选自包括无机碱或有机碱的组。在另一种实施方式中，该碱是碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钠、三乙胺、三甲胺、二乙胺、乙酸钠、哌啶、吡啶或其混合物，优选三乙胺或碳酸氢钠。当与先前使用的方法相比时，由可见光引发的自由基反应产生杂质分布改善的产物混合物，包括较高比例的(E)与(Z)异构体。这既简化了纯化，又提高了所需产品的整体产率。在本专利技术的一种实施方式中，产物中存在的双键基本上为纯(E)取向。在本专利技术的一种实施方式中，所用的芳基磺酰基碘是在原位有效产生的，得到了简化整个制备过程的用于制备芳基磺酰基丙烯腈的一锅法。在图1所示的反应方案中概述的芳基磺酰基丙烯腈的合成包括两个可区分的反应步骤。第一步骤是将芳基磺酰基碘中的弱S-I键均裂以形成芳基磺酰基自由基和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备通式(I)的化合物的方法/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170829 FI 201757681.一种用于制备通式(I)的化合物的方法



其中R1、R2和R3独立地代表氢原子；卤素原子；羟基；氨基；具有1至4个碳原子的卤代烷基或烷氧基；烷基氨基；烷基；羟烷基；或具有1至10个碳原子的酰胺基；
包括以下步骤：
i)在溶剂中混合磺酰碘和丙烯腈，
ii)淬灭反应，以及
iii)添加碱以消除碘化物来形成所需产物，
其特征在于，在步骤i)之后，通过用可见光照射引发自由基反应，并且所述溶剂包括有机溶剂和水。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，在式(I)中：
R1代表甲基；乙基，丙基；丁基；甲氧基；乙氧基；丙氧基；异丙氧基；正丁氧基；或叔丁氧基；以及
R2和R3独立地代表氢原子；甲基；乙基，丙基；丁基；甲氧基；乙氧基；丙氧基；异丙氧基；正丁氧基；叔丁氧基。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，在式(I)中：
R1代表在4-位的甲基，以及
R2和R3代表氢原子。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述磺酰碘在步骤i)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：托尼·艾尔特南，奥利·卡拉萨，杰克·西梅尔，尼娜·斯内兹，约纳斯·康恩，杰克·希尔图宁，阿里·科斯基宁，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI