一种镍催化1,3-丁二烯合成1,4-二烯衍生物的方法及应用技术

1,4

【技术实现步骤摘要】
一种镍催化1,3
‑
丁二烯合成1,4
‑
二烯衍生物的方法及应用


[0001]本专利技术涉及医药、有机化工合成
，具体涉及到1,4
‑
二烯衍生物的合成方法以及应用。
技术背景
[0002]1,4
‑
二烯是一种非常重要的化合物，不仅广泛存在于具有生物活性的天然产物分子中，譬如抗生素、细胞毒剂和抗真菌剂，而且是一类重要的合成子被应用于有机合成中。
[0003]当前，已经发展了一些构建1,4
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二烯的经典有机合成方法。例如Wittig反应、ene反应、Morita
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Baylis
‑
Hillman反应和过渡金属催化的偶联反应等。1,3
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丁二烯作为石油裂解产品，是丰富且易获得的化工原料，年产量超过1000万吨，从环境和经济的角度来看，以1,3
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丁二烯为原料进行催化转化，合成高附加值的化学品是非常有价值和吸引力的。
[0004]到目前为止，以1,3
‑
丁二烯这种廉价大宗的起始原料来合成1,4二烯得到了一些发展，但是已经报道的大多以1,3
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二烯的氢烯化为主。例如RajanBabu小组报道了在钴催化下1,3
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二烯与丙烯酸酯的对映选择性氢化(J.Am.Chem.Soc.2017,139(49),18034
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18043)，以良好的产率和优异的对映选择性构建了官能化的1,4r/>‑
二烯，具有底物范围广，反应条件温和，官能团耐受性好，对于芳香族取代基、酯基、甲硅烷基醚等官能团都耐受。Chirik及其同事使用α
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二亚胺铁催化剂实现了未活化烯烃与1,3
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二烯的选择性1,4
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氢烯化(J.Am.Chem.Soc.2018,140(9),3443
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3453)，解决了以前催化1,3
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丁二烯氢烯化的区域选择性问题，同时为未活化烯烃构建碳碳键的反应提供了一种新的催化剂。舒兴中课题组发展了一种新的1,3
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丁二烯氢烯化模式(J.Am.Chem.Soc.2021,143(12),4536
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4542)，以烯基三氟甲磺酸酯作为亲电试剂，在硅氢的作用下对脂肪族1,3
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二烯进行选择性1,2
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氢烯化。对一些简单的丁二烯、空间位阻较大以及生物活性分子衍生的1,3
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二烯均能耐受。
[0005]虽然1,3
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丁二烯的氢烯化能有效合成1,4
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二烯，但是对于快速构建一些结构多样地1,4
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二烯仍然具有一定的局限性。近些年发展起来的1,3
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丁二烯的碳烯化反应能够一次形成两个新的C
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C键，快速高效地构建结构多样的1,4
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二烯。例如，2013年，Sigman课题组报道了零价钯催化下，烯基三氟甲磺酯和芳基硼酸与1,3
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丁二烯之间的三组分偶联(J.Am.Chem.Soc.2013,135(11),4167
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4170)，实现了1,3
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丁二烯的1,4
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碳烯化，并且高效制备了结构多样性地1,4
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二烯。2015年，该课题组继续利用相同的策略，实现了钯催化烯基三氟甲磺酯、异戊二烯和烯基硼酸酯之间的偶联(Chem.Sci.2015,6(2),1355
–
1361)，快速合成了1,4
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二烯。我们课题组在2021年报道了在零价镍催化下，实现了醛、1,3
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丁二烯和烯基锆试剂的三组分偶联(Org.Lett.2021,23(2),535
–
541)，以高化学、区域和顺反选择性实现了1,3
‑
丁二烯的碳烯化，构建了结构多样的1,4
‑
二烯，具有反应条件温和，官能团兼容性好，可以实现克级规模合成等优点。同年，施世良教授课题组也报道了相似的工作(Chin.J.Org.Chem.2021,1939)。
[0006]目前，相对于1,3
‑
丁二烯的氢烯化而言，1,3
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丁二烯的碳烯化研究还比较少。而且所报道的过渡金属催化1,3
‑
丁二烯的碳烯化，大部分会用到有机金属试剂，比如烯基金属
试剂、有机硼试剂等，但是有机金属试剂需要多个步骤提前制备，而且对空气和潮气敏感，不易储存和运输。因此，开发出反应条件更温和，操作更简便的1,3
‑
丁二烯的碳烯化来高效合成1,4
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二烯具有重要的价值。众所周知，亲电试剂不仅性质稳定，而且来源丰富。若以亲电试剂代替有机金属试剂来实现大宗化工原料1,3
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丁二烯的碳烯化，将让合成结构多样地1,4
‑
二烯变得更加高效和经济。基于我们实验室前期工作的启发以及文献调研，本专利技术成功利用亲电试剂的还原偶联策略，实现了镍催化醛、1,3
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丁二烯和烯基亲电试剂的偶联来构建结构复杂多样地1,4
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二烯。该反应在比较温和的条件下进行(反应在室温下进行)，具有高区域和立体选择性，官能团耐受性好，底物范围广，反应操作简便，且能以克级规模合成1,4
‑
二烯，具有潜在的应用价值。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种以大宗易得的化学品为原料，在温和条件下高效合成1,4
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二烯衍生物的方法。本专利技术以醛、1,3
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丁二烯和烯基三氟甲磺酸酯作为起始原料进行镍催化亲电还原偶联，以获得结构多样的1,4
‑
二烯产物。该方法原料易得、操作简单，在比较温和的条件下进行，具有高区域和立体选择性，官能团耐受性好，底物范围广，且能以克级规模合成1,4
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二烯。本专利技术为1,4
‑
二烯衍生物的合成提供新的高效方法。其反应方程式为：
[0008][0009]本专利技术是采用以下具体技术方案来实现的：
[0010]本专利技术公开一种高效地镍催化1,3
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丁二烯的亲电还原碳烯化构建1,4
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二烯衍生物的方法，在氩气保护下，以镍催化剂，联吡啶类配体，锌粉作为还原剂，四氢呋喃作为溶剂进行反应，高区域选择性和立体性构建1,4
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二烯衍生物，反应式如下：
[0011][0012]具体操作步骤如下：
[0013]在双排管上，对加有磁力搅拌子的干燥反应管进行抽换惰性气体3次，然后在惰性气体保护下加入NiBr2(DME)，联吡啶配体和0.5mL四氢呋喃搅拌络合0.5小时后，依次加入1,3<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过还原亲电偶联的策略，在镍催化下实现醛、1,3
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丁二烯和烯基亲电试剂的偶联来构建1,4
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二烯衍生物的方法，其特征在于，在惰性气体保护下，以镍催化剂，联吡啶类配体，锌粉作为还原剂，在有机溶剂中进行反应，高区域选择性和立体性构建1,4
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二烯衍生物，反应过程如下图反应式(I)所示：其中R1为烷基或芳基，R2为烷基或芳基，x为OTf,Br；镍催化剂为NiBr2(DME)。2.根据权利1所述的构建1,4
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二烯衍生物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在双排管上，对加有磁力搅拌子的干燥反应管进行抽换惰性气体3次，然后在惰性气体保护下加入NiBr2(DME)，联吡啶配体和有机溶剂搅拌络合0.5小时后，依次加入1,3
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丁二烯和锌粉,搅拌5分钟后反应混合物变为墨绿色，接着再加入正四丁基碘化铵和相关底物，用涂有真空脂的玻璃塞密封，在室温下反应24小时；反应结束后用2M盐酸淬灭反应，乙酸乙酯萃取水相，合并有机相用无水Na2SO4干燥、减压除去溶剂，粗产物通过300...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈斌，许燕，丁华娇，彭霜，
申请(专利权)人：四川师范大学，
类型：发明
国别省市：