本發(fā)明屬于有機(jī)化合物領(lǐng)域，具體涉及一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物及其制備方法，由四炔底物一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化的新方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái),一系列高效的催化體系被開(kāi)發(fā)出來(lái),尤其引人注目的是碳-雜原子鍵、特別是C-O和C-S鍵的形成。雖然這些催化體系已經(jīng)完成了碳-雜原子鍵的構(gòu)建，但是需要加入過(guò)渡金屬催化。而隨著可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展的工作已經(jīng)在社會(huì)生產(chǎn)中開(kāi)展起來(lái)。因此我們迫切的需要找到一種新的方法來(lái)解決化工生產(chǎn)中存在的重金屬污染和實(shí)驗(yàn)室“三廢”的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物，具有苯硫醚單元和多環(huán)存在，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供的一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的制備方法，簡(jiǎn)便、無(wú)金屬催化、高原子經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明提供的一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的制備方法，包括以下步驟：

1)、以氫化鈉為催化劑，將丙二酸酯與炔丙基溴加入到無(wú)水乙腈溶劑中，冰水浴中，分離純化后得到化合物a；

2)、在無(wú)水無(wú)氧條件下，將步驟1)得到的化合物a與苯乙炔基溴或苯乙炔基溴的取代物在催化劑和有機(jī)堿的作用下，在無(wú)水乙腈溶劑中反應(yīng)，分離純化后，得到化合物b；

3)在空氣中，將步驟2)得到的化合物b與二苯基環(huán)丙烯酮在DMSO溶劑中，反應(yīng)，結(jié)束后分離純化后即可制得一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物。

步驟1)中，丙二酸酯、炔丙基溴與氫化鈉之間的物質(zhì)的量之比為1：2.2～3.2：4～5，丙二酸酯在無(wú)水乙腈中的濃度為0.8～1.5mol/L；

步驟1)中，所述丙二酸酯的通式為：R為直鏈烷基、支鏈烷基、飽和烴類、不飽和烴類或芳香烴類基團(tuán)；R優(yōu)選為甲基或異丙基；

步驟1)中化合物a結(jié)構(gòu)式R為直鏈烷基、支鏈烷基、飽和烴類、不飽和烴類或芳香烴類基團(tuán)；R優(yōu)選為甲基或異丙基。

步驟1)中冰水浴5～8小時(shí)。

步驟2)中化合物a、苯乙炔基溴或苯乙炔基溴的取代物、催化劑和有機(jī)堿之間的物質(zhì)的量之比為1：2.2～3.2：0.03～0.05：4～5，化合物a在無(wú)水乙腈中的濃度為0.5～0.8mol/L。

步驟2)中所述催化劑為Pd(PPh₃)₂Cl₂和CuI的混合物，Pd(PPh₃)₂Cl₂和CuI之間的物質(zhì)的量之比為3：1。

步驟2)中，所述苯乙炔基溴的取代物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：R₁為鹵素、直鏈烷基、支鏈烷基、酯基、烷氧基以及其相應(yīng)的衍生物；R₁可處于苯環(huán)的任意位置，R1優(yōu)選為氫或甲基；

步驟2)中所述有機(jī)堿為三乙胺。

步驟2)中所述反應(yīng)是在20～35℃反應(yīng)10～14小時(shí)。

步驟2)中化合物b結(jié)構(gòu)式為：R₁為鹵素、直鏈烷基、支鏈烷基、酯基、烷氧基以及其相應(yīng)的衍生物；R₁可處于苯環(huán)的任意位置，R1優(yōu)選為氫或甲基；R為直鏈烷基、支鏈烷基、飽和烴類、不飽和烴類或芳香烴類基團(tuán)；R優(yōu)選為甲基或異丙基。

所述步驟2)采取的分離純化方法為：將粗產(chǎn)物用乙酸乙酯和水萃取分離，濃縮后，用體積比為1：40～60的乙酸乙酯：石油醚為洗脫劑進(jìn)行柱層析分離純化。

步驟3)中，化合物b與二苯基環(huán)丙烯酮之間的物質(zhì)的量之比為1.0～1.5：1；化合物b在DMSO中濃度為0.1～0.3mol/L。

步驟3)中所述反應(yīng)是指在100-120℃反應(yīng)12～16小時(shí)。

步驟(3)采取的分離純化方法為：將粗產(chǎn)物用乙酸乙酯和水萃取分離，濃縮后，用體積比為1：20～40的乙酸乙酯：石油醚為洗脫劑進(jìn)行柱層析分離純化。

本發(fā)明提供的一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物，采用上述方法制備得到。其結(jié)構(gòu)通式如下：

其中，R為直鏈烷基、支鏈烷基、飽和烴類、不飽和烴類或芳香烴類基團(tuán)；

R₁為鹵素、直鏈烷基、支鏈烷基、酯基、烷氧基以及其相應(yīng)的衍生物；R₁可處于苯環(huán)的任意位置。

進(jìn)一步地，R優(yōu)選為甲基或異丙基；R1優(yōu)選為氫或甲基。

C-O和C-S鍵是重要的碳-雜原子鍵，廣泛存在于藥物及天然產(chǎn)物分子中，因其具有良好的生物活性，所以在醫(yī)藥和農(nóng)藥等有關(guān)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和人類健康中起著重要的作用。使得構(gòu)建C-O和C-S鍵的方法對(duì)有機(jī)合成、藥物合成及新材料具有重要意義。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一系列新的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物及其衍生物。以不同的多重炔烴底物通過(guò)串聯(lián)反應(yīng)一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物及其衍生物，該反應(yīng)克服了以往反應(yīng)中必須加入過(guò)渡金屬催化，底物和反應(yīng)條件要求苛刻等缺點(diǎn)，該反應(yīng)不但試劑比較廉價(jià)，并且具有高原子經(jīng)濟(jì)性、綠色環(huán)保的得到目標(biāo)分子，為高效構(gòu)筑碳-雜原子鍵提供了更為實(shí)用的新方法。

附圖說(shuō)明

圖1為C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)通式；

圖2為C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的合成路線圖；

圖3為實(shí)施例1制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-1的合成路線圖；

圖4為實(shí)施例1制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-1的核磁共振氫譜；

圖5為實(shí)施例1制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-1的核磁共振碳譜；

圖6為實(shí)施例1制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-1的XRD單晶衍射圖；

圖7為實(shí)施例2制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-2的合成路線圖；

圖8為實(shí)施例2制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-2的核磁共振氫譜；

圖9為實(shí)施例2制備的C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物c-2的核磁共振碳譜；

圖10為本申請(qǐng)的反應(yīng)機(jī)理示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式為：

一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：

(1)以830mmol氫化鈉為催化劑，將200mmol丙二酸二甲酯與440mmol炔丙基溴加入到210mL無(wú)水乙腈中冰水浴，攪拌反應(yīng)8小時(shí)，產(chǎn)物加水洗滌，用乙酸乙酯萃取，減壓旋干，得到黃棕色固體產(chǎn)物，即化合物a-1；

(2)將80mmol化合物a-1與200mmol苯乙炔基溴混合在Pd(PPh₃)₂Cl₂/CuI的無(wú)水無(wú)氧催化體系中(2.56mmol/0.85mmol)，摩爾比Pd(PPh₃)₂Cl₂：CuI＝3：1，以336mmol三乙胺作堿，以150mL無(wú)水乙腈為溶劑，20℃攪拌反應(yīng)12小時(shí)，產(chǎn)物用水洗滌，用乙酸乙酯和水萃取分離，減壓旋干，用體積比為1：40的乙酸乙酯：石油醚柱層析分離，得白色固體產(chǎn)物，即化合物b-1。

(3)在115℃的條件下，步驟(2)所制備的1.2mmol化合物b-1在4-5mL DMSO溶劑中與1.0mmol二苯基環(huán)丙烯酮反應(yīng)16小時(shí)，得化合物c-1，即雙官能化衍生物的粗產(chǎn)物；將制備的雙官能化衍生物的粗產(chǎn)物用乙酸乙酯和水萃取分離，減壓旋干，用體積比乙酸乙酯：石油醚＝1：20柱層析分離，得到白色固體產(chǎn)物，即雙官能化衍生物c-1，柱層析產(chǎn)率約為75％。

產(chǎn)物結(jié)構(gòu)通過(guò)¹H NMR、¹³C NMR來(lái)測(cè)定，結(jié)果如下：

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.09(s,1H),7.39(d,J＝8.8Hz,10H),7.29–7.07(m,11H),3.84(s,2H),3.79(s,6H),3.63(s,2H),1.87(s,3H).

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ171.64,165.36,149.29,148.88,144.49,142.74,139.60,135.50,134.34,132.53,131.38,130.95,130.05,129.88,129.56,128.82,128.31,128.24,128.17,128.10,127.95,127.52,127.43,123.05,118.27,96.66,86.37,59.43,53.27,41.27,38.67,25.41,19.08。

本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如圖10所示，四炔底物首先經(jīng)歷HDDA歷程形成苯炔中間體(A)，而后DMSO中富電子的氧進(jìn)攻苯炔形成中間體(B)，此時(shí)中間體(B)中的碳負(fù)離子進(jìn)攻硫正離子而發(fā)生分子內(nèi)重排(C)，繼而離去一個(gè)帶正電荷的甲基離子形成中間體(D)，(D)中的氧負(fù)離子繼而進(jìn)攻二苯基環(huán)丙烯酮中的三元環(huán)，最終得到雙官能化的化合物(E)。

實(shí)施例2

一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物，其結(jié)構(gòu)式為：

一種一步構(gòu)筑C-O和C-S鍵雙官能化產(chǎn)物的制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：

(1)以900mmol氫化鈉為催化劑，將200mmol丙二酸二異丙酯與500mmol炔丙基溴加入到160mL無(wú)水乙腈中冰水浴，攪拌反應(yīng)7.5小時(shí)，產(chǎn)物加水洗滌，用乙酸乙酯萃取，減壓旋干，得到黃棕色固體產(chǎn)物，即化合物a-2；

(2)將80mmol化合物a-2與224mmol對(duì)甲基苯乙炔基溴混合在Pd(PPh₃)₂Cl₂/CuI的無(wú)水無(wú)氧催化體系中(3.84mmol/1.28mmol)，摩爾比Pd(PPh₃)₂Cl₂：CuI＝3：1，以360mmol三乙胺作堿，以135mL無(wú)水乙腈為溶劑，室溫下攪拌反應(yīng)10小時(shí)，產(chǎn)物用乙酸乙酯和水萃取分離，減壓旋干，用體積比為1：60的乙酸乙酯：石油醚柱層析分離，得到白色固體產(chǎn)物，即化合物b-2。

(3)在115℃的條件下，步驟(2)所制備的1.5mmol化合物b-2在5mL DMSO溶劑中與1.0mmol二苯基環(huán)丙烯酮反應(yīng)16小時(shí)，得化合物c-2，即雙官能化衍生物的粗產(chǎn)物；將制備的雙官能化衍生物的粗產(chǎn)物用乙酸乙酯和水萃取分離，減壓旋干，用體積比乙酸乙酯：石油醚＝1：40柱層析分離，得到白色固體產(chǎn)物，即雙官能化衍生物c-2，柱層析產(chǎn)率約為88％。

產(chǎn)物結(jié)構(gòu)通過(guò)¹H NMR、¹³C NMR來(lái)測(cè)定，結(jié)果如下：

¹H NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.08(s,1H),7.40(s,5H),7.20-7.14(m,10H),7.04(s,4H),5.08(dt,J＝12.4,6.2Hz,2H),3.77(s,2H),3.57(s,2H),2.42(s,3H),2.31(s,3H),1.27(d,J＝6.2Hz,12H).

¹³C NMR(75MHz,CDCl₃)δ170.72,165.30,149.10,148.72,144.67,142.41,138.24,136.84,135.63,134.43,132.49,131.60,131.28,130.91,129.97,129.87,129.47,128.89,128.74,128.28,128.16,128.01,127.78,120.26,118.53,96.61,86.04,69.48,59.68,41.11,38.46,21.54,19.11。

上述參照實(shí)施例對(duì)C-O和C-S鍵雙官能化衍生物及其制備方法進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說(shuō)明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。