一类芳香腈类化合物的制备方法

本发明属于化学合成，具体涉及一类芳香腈类化合物的制备方法。

背景技术：

1、氰基是有机合成中的重要组成部分，特别是芳香腈类化合物。它也是染料、农药、药物化合物和电子材料结构基序的重要组成部分。此外，氰基还可以作为多种化合物的中间体，通过水解、水合、还原或加成等反应实现如醛、胺、酰胺、四唑和酰胺及其羧酸衍生物的制备。sandmeyer反应和rosenmund-von braun反应是获得芳香腈最方便的方法，因此它们已可靠地应用于规模化制备。但该反应也受到严格的限制：必须加入化学计量的cucn；反应温度高和对底物官能团耐受性要求较高。在过去的几十年里，各种新的芳香腈的合成方法得到了发展，特别是过渡金属催化芳基(伪)卤化物生成芳香腈；或使用合适的导向基将活化或未活化的芳烃氰化。同时，各种类型的氰化物源被广泛应用于上述方法中：金属或非金属氰化物前体cucn、kcn、zn(cn)2、tmscn、k4fe(cn)6；或非金属氰基源，如2,3-二氯5,6-二氰基对苯醌(ddq)、偶氮二异丁腈(aibn)、n-氰基-n-苯基对甲苯磺酰胺(nts)。

2、硫盐是商业试剂中用于c-h键高选择性活化的通用试剂。2019年，ritter教授团队描述了一种芳香硫代化的新方法，该方法允许底物后期功能化，以提供一系列结构复杂的芳香化合物的稳定和高度选择性的芳基硫鎓盐(nature567,223–228(2019))。这类芳基硫鎓盐可以特定的称作芳基噻蒽盐，其在过渡金属催化交叉偶联和光催化氧化还原反应中有各种各样的应用。尽管如此，我们仍然有兴趣进一步扩大其应用：采用更便宜、更容易获得的催化剂取代目前广泛应用的昂贵催化剂(钯、铱和钌等)，以促进实现具有更广泛工业应用潜力的反应；同时避免非商业试剂的使用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的缺陷，提供一类芳香腈类化合物的制备方法，本发明采用价廉易得的噻蒽和芳香烃作为原料，氰化锌作为氰源，在催化剂、配体和还原剂的作用下生成芳香腈类化合物。使得芳香烃通过一种高效便捷，高选择性的方式转化为相应芳香腈类化合物，反应过程中无需任何纯化，有较好的收率和官能团容忍性，使其可以应用在小分子天然产物中。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

4、1)以如式(i)所示的芳香化合物为原料，加入乙腈搅拌溶解；

5、2)冷却至0℃后，加入四氟硼酸二乙醚，随后加入噻蒽氧化物，等待所有的噻蒽氧化物全部溶解，然后加入三氟乙酸酐，形成深蓝色悬浮液，在0℃下搅拌1-2h，然后搅拌反应10-12h，直到得到轻微的紫色溶液；

6、3)减压浓缩反应混合物，然后用二氯甲烷稀释，将稀释后的混合物倒入分液漏斗中，然后分层分离，洗涤有机层，干燥、过滤，并在减压条件下除去溶剂；

7、4)产物用微量二氯甲烷溶解，在乙醚中重结晶，固体在真空中干燥，制得如式(ⅱ)所示的芳基噻蒽盐；

8、5)在芳基噻蒽盐中加入六水合氯化镍、4,5-双(二苯基膦基)-9,9-二甲基氧杂蒽(xantphos)配体、氰化锌、锌粉、溴化铜，加入溶剂，随后氮气吹扫三次，进行反应，反应液经后处理后，制得如式(ⅲ)所示的芳香腈类产物，

9、

10、式中r为芳香基、烷基、烯基、甲氧基、氰基、磺酰基、酯基、硝基或醛基。

11、进一步地，步骤2)中加入的四氟硼酸二乙醚与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为1～1.5：1。

12、进一步地，步骤5)中所述的溶剂为水、二氧六环、甲苯、四氢呋喃或二甲基甲酰胺，溶剂体积用量以式(ⅱ)所示芳基噻蒽盐物质的量计为20ml/mmol。

13、进一步地，步骤2)中三氟乙酸酐与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为3：1，噻蒽氧化物与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为1：1。

14、进一步地，步骤2)中搅拌反应的温度为25～30℃。

15、进一步地，步骤5)中六水合氯化镍与如式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为1：5～10，配体与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为1：5～10。

16、进一步地，步骤5)中氰化锌与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1，锌粉与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1，与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1。

17、进一步地，步骤5)的反应温度为120℃，反应时间为10-12小时。

18、进一步地，反应液后处理方法为：反应结束后，反应液通过柱色谱纯化，即得到如式(ⅲ)所示的芳香腈类产物，洗脱梯度为0％(v/v)乙酸乙酯-20％(v/v)乙酸乙酯-正己烷，柱体积超过40倍。

19、进一步地，步骤3)中用氟硼酸钠水溶液洗涤有机层，加入无水硫酸钠进行干燥。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：

21、1、本发明使用价廉易得、环境友好的芳香化合物作为底物，高效高选择性的氰基化，反应过程中无需任何纯化，以高收率、高官能团耐受性生成氰基化产物。

22、2、本发明使用廉价、使用广泛的六水合二氯化镍nicl2·6h2o作为催化剂，高效促进芳基噻蒽盐与氰基化试剂进一步反应。

23、3、极好选择性和官能团耐受性使得此方法可应用于小分子天然产物的后期氰基化过程中，适合大规模制备。

技术特征：

1.一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤2)中加入的四氟硼酸二乙醚与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为1～1.5：1。

3.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)中所述的溶剂为水、二氧六环、甲苯、四氢呋喃或二甲基甲酰胺，溶剂体积用量以式(ⅱ)所示芳基噻蒽盐物质的量计为20ml/mmol。

4.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤2)中三氟乙酸酐与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为3：1，噻蒽氧化物与式(i)所示芳香化合物的物质的量之比为1：1。

5.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤2)中搅拌反应的温度为25～30℃。

6.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)中六水合氯化镍与如式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为1：5～10，配体与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为1：5～10。

7.如权利要求6所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)中氰化锌与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1，锌粉与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1，与式(ⅱ)所示噻蒽盐的物质的量之比为0.5～1：1。

8.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤5)的反应温度为120℃，反应时间为10-12小时。

9.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于反应液后处理方法为：反应结束后，反应液通过柱色谱纯化，即得到如式(ⅲ)所示的芳香腈类产物，洗脱梯度为0％(v/v)乙酸乙酯-20％(v/v)乙酸乙酯-正己烷，柱体积超过40倍。

10.如权利要求1所述的一种芳香腈类化合物的制备方法，其特征在于步骤3)中用氟硼酸钠水溶液洗涤有机层，加入无水硫酸钠进行干燥。

技术总结
本发明公开了一类芳香腈类化合物的制备方法，所述方法包括：以芳香化合物为原料，加入乙腈溶解；加入四氟硼酸二乙醚、噻蒽氧化物、三氟乙酸酐，形成深蓝色悬浮液，搅拌反应，直到得到轻微的紫色溶液；减压浓缩反应混合物，然后用二氯甲烷稀释，分层分离，洗涤有机层，干燥、过滤，除去溶剂；产物用微量二氯甲烷溶解，重结晶，固体在真空中干燥，制得芳基噻蒽盐；在芳基噻蒽盐中加入六水合氯化镍、4,5‑双(二苯基膦基)‑9,9‑二甲基氧杂蒽配体、氰化锌、锌粉、溴化铜，加入溶剂，随后氮气吹扫三次，反应结束则制得芳香腈类产物。本发明反应温和、快速、操作简单、反应过程中无需任何纯化过程，并可以应用于天然小分子化合物的后期氰基化过程中。

技术研发人员：张国富,罗子瑾,关晨飞,张祥豪,丁成荣
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16