一种双（频哪醇合）二硼烷的活化方法及其应用

摘要

本发明公开了一种双(频哪醇合)二硼烷的活化方法，通过一种R

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种双(频哪醇合)二硼烷的活化方法， 及其在氢化偶氮苯类衍生物合成中的应用。

背景技术

氢化偶氮苯及其衍生物是重要的精细化工原料及有机合成中间体。譬如：氢化偶氮 苯在医药工业中用于生产解热镇痛药物保泰松，在染料工业中用于制备联苯胺类染料， 还可用做汽油等燃料的改良剂等。2,2′-二氯氢化偶氮苯(DHB)是一种重要的氢化偶氮 苯衍生物，它是生产有机燃料中间体3,3′-二氯联苯胺(DCB)的主要原料。制备氢化偶 氮苯类化合物常用锌粉法、甲醛-水合肼法、催化氢化法等。锌粉法具有工艺成熟、反 应平稳、三废处理简单等优点，但其收率偏低，且消耗大量的金属锌，生产成本较高。 国内普遍采用甲醛-水合肼法生产DCB，但存在废水量大，污染严重，劳动强度较大， 而且水合肼毒性大，且具有较强的腐蚀性，对反应设备要求较高。

双(频哪醇合)二硼烷(B₂(pin)₂)是常用的一种二硼基化试剂，其易于保存和运输， 价格相对较低，是理想的特殊硼酸的中间体，由于其对空气、水不敏感的、稳定性高、 廉价，在合成有机硼类衍生物中具有广泛的应用。为了能够有效实现二硼烷的硼-硼键 的活化，现有技术中通常以过渡金属复合物为催化剂，并广泛应用于不饱和化合物的硼 化或双硼化反应。然而，过渡金属由于会存在有毒性、价格昂贵、反应后产品的过渡金 属残留等问题，发展非过渡金属催化体系用于双(频哪醇合)二硼烷的活化、转化也引 起了人们的重视。

鉴于此，发展新的、温和的催化方法用于双(频哪醇合)二硼烷的活化、转化非常 重要。并且以其为还原剂实现氢化偶氮苯类衍生物的高效合成，开发出一种新的氢化偶 氮苯类衍生物的合成方法具有重要意义。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术中的问题，本发明旨在提供一种双(频哪醇合)二硼 烷的活化方法，同时还提供了其在氢化偶氮苯类衍生物的合成中的应用。

技术方案：本发明提供了一种双(频哪醇合)二硼烷的活化方法，通过一种R¹取 代的吡啶诱导双(频哪醇合)二硼烷均裂为硼基自由基，如式Ⅰ所示：

式中，R¹为独立的氰基、硝基。

本发明还提供了上述双(频哪醇合)二硼烷的活化方法的应用，具体是将其应用于 氢化偶氮苯类衍生物的合成中。

所述的氢化偶氮苯类衍生物的合成，其合成线路如式II所示：

式中，R¹为独立的氰基、硝基；R²为氢、甲基、乙基、烷氧基、单烷基氨基、二 烷基胺基、氰基、硝基、烷氧甲酰基、烷胺甲酰基或芳基；R³为氢、甲基、乙基、烷氧 基、单烷基氨基、二烷基胺基、氰基、硝基、烷氧甲酰基、烷胺甲酰基或芳基。

具体的，具体合成步骤如下：

将双(频哪醇合)二硼烷、含不同取代基的偶氮苯、吡啶类衍生物溶于正戊烷中， 在氮气保护下，30～80℃反应24小时，冷却，加入0.1mL水，室温搅拌15分钟，回收 溶剂，得到氢化偶氮苯类衍生物。优选70℃，反应24小时，氢化偶氮苯收率最高。

更具体的，各物料的配比如下：双(频哪醇合)二硼烷：偶氮苯的摩尔比为1～2:1， 优选1.5:1，该比例时偶氮苯即可反应完全，双(频哪醇合)二硼烷的用量最少，氢化偶 氮苯的收率最高。双(频哪醇合)二硼烷：吡啶类衍生物(催化剂)的摩尔比为1：0.2。

有益效果：本发明提供的路易斯碱催化的双(频哪醇合)二硼烷的活化方法，能够 十分有效的达到活化双(频哪醇合)二硼烷的目的，并能够很好地应用于氢化偶氮苯类 衍生物的合成。该方法无需过渡金属参与，可避免在在合成药物中间体时的过渡金属残 留问题。此外，本发明所使用的催化剂和还原剂均廉价易得，可开发成为新的合成氢化 偶氮苯衍生物的方法。

具体实施方式：

下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1-3是合成氢化偶氮苯的反应温度的优化具体实施例

实施例1

本实施例是30℃时合成氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，30℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率为75％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ7.21(d,J＝7.2Hz, 4H),6.86(d,J＝7.4Hz,6H),5.63(s,2H)。

实施例2

本实施例是70℃时合成氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率为99％。

实施例3

本实施例是80℃时合成氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，80℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率为95％。

优选70℃，反应24小时，氢化偶氮苯收率最高。

实施例4-5是合成氢化偶氮苯所需的双(频哪醇合)二硼烷优化具体实施例

实施例4

本实施例是双(频哪醇合)二硼烷用量为1.0当量时，合成氢化偶氮苯的实施例， 其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷50.8mg(0.2mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率分别为75％。

实施例5

本实施例是双(频哪醇合)二硼烷用量为1.2当量时，合成氢化偶氮苯的实施例， 其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷60.9mg(0.24mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率分别为95％。

优选双(频哪醇合)二硼烷：偶氮苯的摩尔比为1.5:1，该比例时偶氮苯可反应完全， 双(频哪醇合)二硼烷的用量最少，氢化偶氮苯的收率最高。

实施例6-15是合成氢化偶氮苯类衍生物的具体实施例

实施例6

本实施例是合成氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取偶氮苯36.4mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)，4-氰 基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到氢化偶氮苯，产率99％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ7.21(d,J＝7.2Hz,4H), 6.86(d,J＝7.4Hz,6H),5.63(s,2H)。

实施例7

本实施例是合成4,4′-二甲基氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取4,4′-二甲基偶氮苯42.1mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到4,4′-二甲基氢化偶氮苯，产率77％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ7.01(d,J＝ 8.0Hz,4H),6.76(d,J＝8.1Hz,4H),5.51(s,2H),2.25(s,6H)。

实施例8

本实施例是合成3,3′-二甲基氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取3,3′-二甲基偶氮42.1mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到3,3′-二甲基氢化偶氮苯，产率96％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)7.10(t,J＝7.7 Hz),6.70–6.65(m,6H),5.55(s,2H),2.28(s,6H)。

实施例9

本实施例是合成3,3′,5,5′-四甲基氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取3,3′,5,5′-四甲基偶氮苯47.6mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3 mmol)，4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反 应24h。加入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内 标，¹H-NMR分析，得到3,3′,5,5′-四甲基氢化偶氮苯，产率99％；¹H-NMR(CDCl₃, 400MHz)δ6.50(s,6H),5.48(s,2H),4.93(s,12H)。

实施例10

本实施例是合成4,4′-二氯氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取4,4′-二氯偶氮苯50.2mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到4,4′-二氯氢化偶氮苯，产率87％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ7.17(d,J＝8.8 Hz,4H),6.76(d,J＝8.8Hz,3H),5.65(s,2H)。

实施例11

本实施例是合成4,4′-二氟氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取4,4′-二氟偶氮苯43.6mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到4,4′-二氟氢化偶氮苯，产率98％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ6.97–6.88(m, 4H),6.83–6.73(m,4H),5.57(s,2H)。

实施例12

本实施例是合成2,2′-二氟氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取2,2′-二氟偶氮苯43.6mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。加 入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到2,2′-二氟氢化偶氮苯，产率99％；¹H-NMR(CDCl₃,400MHz)δ7.09-6.99(m, 6H),6.77-6.83(m,2H),5.87(s,2H)；¹³CNMR(100MHz,CDCl₃)δ＝152.00,149.62, 136.68,136.58,124.93,124.89,119.89,119.82,115.16,114.99,113.82,113.79,77.48,77.16, 76.84；¹⁹FNMR(376MHz,CDCl₃):δ-135.66。

实施例13

本实施例是合成4,4′-二溴氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取4,4′-二溴偶氮苯68.0mg(0.3mmol)，双(频哪醇合)二硼烷114.3mg(0.45mmol)， 4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反应24h。 加入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内标，¹H-NMR 分析，得到4,4′-二溴氢化偶氮苯，产率99％；¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.28(d,J＝ 8.6Hz,4H),6.71(d,J＝8.6Hz,4H),5.80(br,2H)。

实施例14

本实施例是合成4,4′-双三氟甲基氢化偶氮苯的实施例，其方法为：

取4,4′-双三氟甲基偶氮苯42.1mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷63.6mg(0.3 mmol)，4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反 应24h。加入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内 标，¹H-NMR分析，得到4,4′-双三氟甲基氢化偶氮苯，产率75％；¹HNMR(400MHz, CDCl₃)δ7.48(d,J＝8.5Hz,4H),6.88(d,J＝8.5Hz,4H),5.94(s,2H)；¹³CNMR(100MHz, CDCl₃)δ150.7,126.9(q,J＝3.8Hz),124.6(q,J＝269.0Hz),122.2(q,J＝32.7Hz),111.7； ¹⁹FNMR(376MHz,CDCl₃):δ-61.4。

实施例15

本实施例是合成4,4′-双乙氧甲酰基氢化偶氮苯的实施例，其制备方法为：

取4,4′-双乙氧甲酰基偶氮苯65.2mg(0.2mmol)，双(频哪醇合)二硼烷76.3mg(0.3 mmol)，4-氰基吡啶4.1mg(0.04mmol),正戊烷1.0mL，氮气保护下，密封，70℃反 应24h。加入H₂O(0.1mL),室温下搅拌15min后,蒸出溶剂，加入CH₂Br₂作为内 标，¹H-NMR分析，得到4,4′-双乙氧甲酰基氢化偶氮苯，产率99％；¹HNMR(400MHz, CDCl₃)δ7.92(d,J＝8.8Hz,4H),6.81(d,J＝8.9Hz,4H),6.05(s,2H),4.32(q,J＝7.1Hz, 4H),1.36(t,J＝7.1Hz,1H).¹³CNMR(100MHz,CDCl₃)δ166.5,151.9,131.6,122.1,111.3, 60.5,14.4。