一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法

摘要

本发明公开了一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，属于有机化学技术领域，包括如下步骤：将烯烃、碱和亲核试剂置于反应装置内进行回流反应，即可得到粗产物；然后进行低压旋蒸，除去反应液中的溶剂，再经过纯化即得到纯的产物；亲核试剂为含硼、碳、氮、氧、硅、膦和硫杂原子中任意一种的亲核试剂。本发明具有高原子利用率、高化学选择性、高区域选择性、收率高、反应条件温和、反应及后处理纯化过程简单的特点，烯烃底物范围较宽，且能与广泛亲核试剂反应，同时本发明所用原料简单易得，生产成本较低，操作简单，适用于工业大规模生成。

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学技术领域，具体的涉及一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法。

背景技术

烯烃与多核试剂的催化区域选择性加成已成为构建碳-杂原子键的一个重要的合成路径，提供了一种最直接和原子经济性的合成现有起始原料和药物的方法，到目前为止，烯烃与各类亲核试剂的区域选择性加成并没有一个普适的方法。迄今为止，烯烃与亲核试剂的亲核加成的有机合成方法可粗略概况为以下两类：(A).由各种自由基引发剂进行的自由基类型的加成策略，其主要生成反马尔可夫尼可夫规则的加成产物。例如：

(1)Fadeyi,O.Org.Lett.2015,17,5756-5759.

(2)Kristensen,S.Angew.Chem.Int.Ed.2018,57, 13887-13891.

(3)Liang,D.J.Org.Chem.2018,83,4681-4691.

(4)Bange,C.ACS Catal.2018,8,6230-6238.

(B)由过渡金属和路易斯酸催化剂的通过阳离子途径的加成策略，其主要生成马尔可夫尼可夫规则的加成产物。例如：

(5)He,C.Org.Lett.2006,8,4175-4178.

(6)Dilman,A.D.J.Org.Chem.2019,84,8337-8343.

(7)Savolainen,M.Org.Lett.2013,15,3802-3804.

(8)Ma,H.Tetrahedron Lett.2015,56,6022–6029.

综上所述，利用这两类方法虽然可以实现烯烃的官能团化，但是也存在者一些无法避免的问题。金属催化的烯烃官能团化虽然可以做到区域选择性，但是使用的催化剂较为昂贵，反应条件苛刻，不仅试用烯烃底物范围较窄，且只能适用于一种或少数几种亲核试剂。非金属催化的官能团化，虽然其反应成本较低，反应条件温和，但是没有办法做到区域选择性，而且烯烃底物范围较窄，也只能适用于一种或少数几种亲核试剂。尚没有一种成本较低，操作简便的方法实现烯烃的区域分散性亲核官能化。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题在于提供一种成本较低，反应条件温和，能实现区域选择性，烯烃底物范围较宽，且能与广泛亲核试剂反应的碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，以解决现有技术中的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1、将烯烃和碱加入反应装置中，所述烯烃和碱的摩尔比为1： (0.02-0.5)；

S2、将亲核试剂加入步骤S1的反应装置中，所述烯烃和亲核试剂的摩尔比为1：(1-10)；

S3、步骤S2中反应装置内的混合物在40-100℃温度下进行回流反应，反应结束后得到粗产物；

S4、将步骤S3中所得的粗产物进行低压旋蒸，除去反应液中的溶剂，再经过硅胶柱纯化，即得到产物。

具体地，在步骤S1中，所述烯烃为β,γ-不饱和腈、β,γ-不饱和硝基烯烃、β,γ-不饱和亚砜、β,γ-不饱和砜、β,γ-不饱和醛、β,γ-不饱和酮、β,γ-不饱和酰胺中的任意一种。

进一步地，在步骤S1中，所述碱为无机碱或有机碱。

具体地，所述碱为碳酸铯、碳酸氢钠、甲醇锂、乙酸钠和磷酸钠中的任意一种。

进一步地，所述反应装置为含有磁力搅拌子的干燥的容器。

具体地，在步骤S2中，所述亲核试剂为含硼、碳、氮、氧、硅、膦和硫杂原子中任意一种的亲核试剂。

进一步地，在步骤S3中，所述回流反应的反应时间为4-48h。

3.有益效果

(1)本发明采用无机碱或者有机碱作为催化剂，反应条件温和，通过对反应碱性强弱的控制，对反应中的亲核试剂的亲核加成的位点进行控制，从而实现化学选择和区域选择的亲核加成反应，即利用碱实现未活化烯烃化学选择性和区域选择性的亲核加成，具有高原子利用率、高化学选择性和高区域选择性的优点。

(2)本发明利用碱作为催化剂，烯烃可以为β,γ-不饱和腈、β,γ-不饱和硝基烯烃、β,γ-不饱和亚砜、β,γ-不饱和砜、β, γ-不饱和醛、β,γ-不饱和酮、β,γ-不饱和酰胺中的任意一种，即本发明适用烯烃底物范围广泛；且亲核试剂可以为含碳、氮、氧、膦、硫杂原子中任意一种的亲核试剂，即本发明能与广泛亲核试剂反应。则本发明使反应可以与各种类型的亲核试剂反应，解决了亲核试剂较为单一的问题。

(3)在本发明中，反应无需额外添加溶剂，条件温和，降低了成本，减少了污染物的排放；且本发明使用价廉易得的碱，与使用高毒性的金属催化剂相比，既降低了成本，也避免了金属粒子带来的环境污染问题。

(4)本发明整个过程只需要将烯烃、碱及亲核试剂置于反应装置内进行回流反应，接口得到粗产物，然后进行低压旋蒸，除去反应液中的溶剂，再纯化，即可得到纯的产物。即本发明反应及后处理纯化过程简单，反应条件温和，操作简单，且产物收率可达85％以上，最高可达96％，由此可知，本发明的产品收率高，实现对原料的充分利用，可减少原料的使用，进而可有效降低生产成本，适用于工业大规模生成。

综上，本发明具有高原子利用率、高化学选择性、高区域选择性、收率高、反应条件温和、反应及后处理纯化过程简单的特点，烯烃底物范围较宽，且能与广泛亲核试剂反应，同时本发明所用原料简单易得，生产成本较低，操作简单，适用于工业大规模生成，为现代有机合成工作者提供了一个崭新的反应设计思路，同时也为药物创新合成提供一个便捷有效的合成手段。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-1、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，碳酸铯165mg，丙硫醇1.52g，所述N- 苯基丁-3-烯酰胺、碳酸铯和丙硫醇的摩尔比为1：0.05：1；

S2-1、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的60℃油浴中剧烈搅拌6小时，即可反应结束；

S3-1、经过硅胶柱纯化，得纯的N-苯基-3-(丙硫基)丁酰胺。

经检测计算可知，所得的N-苯基-3-(丙硫基)丁酰胺的重量为 2.25g，产率为95％。

实施例2

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-2、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，碳酸氢钠42mg，丙硫醇1.52g，所述N- 苯基丁-3-烯酰胺、碳酸氢钠和丙硫醇的摩尔比为1：0.05：1；

S2-2、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的60℃油浴中剧烈搅拌6小时，即可反应结束；

S3-2、经过硅胶柱纯化，得纯的N-苯基-4-(丙硫基)丁酰胺。

经检测计算可知，所得的N-苯基-4-(丙硫基)丁酰胺的重量为 2.13g，产率为90％。

实施例3

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-3、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，碳酸铯165mg，2-噻吩甲基硫醇2.60g，所述N-苯基丁-3-烯酰胺、碳酸铯和2-噻吩甲基硫醇的摩尔比为1： 0.05：2；

S2-3、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的80℃油浴中剧烈搅拌12小时，即可反应结束；

S3-3、经过硅胶柱纯化，得纯的3-((呋喃-2-基甲基)硫基) -N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的3-((呋喃-2-基甲基)硫基)-N-苯基丁酰胺的重量为2.64g，产率为96％。

实施例4

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-4、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，碳酸氢钠42mg，2-噻吩甲基硫醇2.60g，所述N-苯基丁-3-烯酰胺、碳酸氢钠和2-噻吩甲基硫醇的摩尔比为1： 0.05：2；

S2-4、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的80℃油浴中剧烈搅拌12小时，即可反应结束；

S3-4、经过硅胶柱纯化，得纯的4-((呋喃-2-基甲基)硫基) -N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的4-((呋喃-2-基甲基)硫基)-N-苯基丁酰胺的重量为2.45g，产率为89％。

实施例5

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-5、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，甲醇锂38mg，二苯基氧膦4.04g，所述 N-苯基丁-3-烯酰胺、甲醇锂和二苯基氧膦的摩尔比为1：0.1：2；

S2-5、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的100℃油浴中剧烈搅拌24小时，即可反应结束；

S3-5、经过硅胶柱纯化，得纯的3-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的3-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺的重量为3.09g，产率为85％。

实施例6

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-6、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，磷酸钠164mg，二苯基氧膦4.04g，所述N-苯基丁-3-烯酰胺、磷酸钠和二苯基氧膦的摩尔比为1：0.1：2；

S2-6、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的100℃油浴中剧烈搅拌24小时，即可反应结束；

S3-6、经过硅胶柱纯化，得纯的4-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的4-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺的重量为3.38g，产率为93％。

实施例7

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-7、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，甲醇锂7.6mg，二苯基氧膦2.02g，所述 N-苯基丁-3-烯酰胺、甲醇锂和二苯基氧膦的摩尔比为1：0.02：1；

S2-7、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的40℃油浴中剧烈搅拌48小时，即可反应结束；

S3-7、经过硅胶柱纯化，得纯的3-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的3-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺的重量为3.20g，产率为88％。

实施例8

一种碱催化下烯烃的区域分散性亲核官能化的方法，包括如下步骤：

S1-8、向含有磁力搅拌子的干燥的50ml圆底烧瓶中有序地加入 N-苯基丁-3-烯酰胺1.61g，磷酸钠820mg，二苯基氧膦20.2g，所述N-苯基丁-3-烯酰胺、磷酸钠和二苯基氧膦的摩尔比为1：0.5：10；

S2-8、在瓶口插入冷凝回流管，并将混合物在预热的40℃油浴中剧烈搅拌48小时，即可反应结束；

S3-8、经过硅胶柱纯化，得纯的4-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺。

经检测计算可知，所得的4-(二苯基磷酰基)-N-苯基丁酰胺的重量为3.49g，产率为96％。

上述各实施例的化学反应通式为：

由上述内容可知，本发明具有高原子利用率、高化学选择性、高区域选择性、收率高、反应条件温和、反应及后处理纯化过程简单的特点，烯烃底物范围较宽，且能与广泛亲核试剂反应，同时本发明所用原料简单易得，生产成本较低，操作简单，适用于工业大规模生成，为现代有机合成工作者提供了一个崭新的反应设计思路，同时也为药物创新合成提供一个便捷有效的合成手段。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其的限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。