基于鐵催化制備烷基硼酸酯化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于鐵催化制備烷基硼酸酯化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 烷基硼酸酯和烷基硼酸是有機(jī)合成領(lǐng)域一類非常重要的中間體（Boronic Acids:Preparation and Applications in OrganicSynthesis and Medicine，Wiley-VCH ，Weinheim，2005)，在各種藥物、高分子材料、液晶材料、熒光探針材料的合成中都得到了廣 泛的應(yīng)用，由于其在有機(jī)合成領(lǐng)域的重要價(jià)值，所以能夠簡單、方便合成官能團(tuán)多樣的烷基 硼酸酯化合物顯得格外重要。目前合成烷基硼酸酯化合物的代表性方法主要有：
[0003] (1)有機(jī)鋰試劑或者有機(jī)格氏試劑與硼酸酯反應(yīng)生成烷基硼酸或烷基硼酸酯化合 物（Organometallics 1983, 2, 1316.)，該類方法報(bào)道較早，但是該方法使用的有機(jī)鋰試劑 或者有機(jī)格氏試劑對(duì)反應(yīng)操作要求較高，并且該方法對(duì)底物的官能團(tuán)適應(yīng)性較窄。
[0004] (2)近些年對(duì)烷基硼酸酯化合物的合成報(bào)道較多的是通過過渡金屬催化，對(duì)烷 基化合物或者鹵代烴實(shí)現(xiàn)了硼化反應(yīng)，使用該方法成功實(shí)現(xiàn)了銠催化烷基化合物的硼 化反應(yīng)（Science 2000, 287, 1995.)和銅催化的鹵代烴的硼化反應(yīng)仏叩6￥.0^111.11^· Ed. 2012, 51，528.)，但是該類反應(yīng)往往需要較為苛刻的反應(yīng)條件或加入額外的有機(jī)配體。 [0005] (3)目前，報(bào)道較多的方法是使用過渡金屬催化烯烴與頻哪醇硼烷 (Pinacolborane)或者聯(lián)硼酸頻那醇醋（bis (pinacolato) diboron)反應(yīng)，其中使用的 過渡金屬大多為貴金屬如銘（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9200.)、釕（Organometallics 2007, 26, 1191.)等，為了降低成本，將催化劑金屬改為便宜的過渡金屬如銅（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131，3160·)、鈷（J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19107.)等的報(bào)道越來越多，但是使 用這些便宜的過渡金屬，往往需要加入價(jià)格昂貴、合成困難的有機(jī)配體，或者需要合成得到 相應(yīng)金屬的配合物作為催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種使用便宜、市售的鐵鹽直接作為催化劑，以對(duì)空氣和水 分不敏感的聯(lián)硼酸頻那醇酯為硼化試劑，高效、簡便、經(jīng)濟(jì)的合成官能團(tuán)多樣性的烷基硼酸 酯化合物的方法。
[0007] 具體采用以下技術(shù)方案：
[0008] 以芳基烯烴化合物和聯(lián)硼酸頻那醇酯為原料，在鐵催化劑和堿作用下，在質(zhì)子源 存在下，于溶劑中按下述反應(yīng)式進(jìn)行反應(yīng)，得到具有通式I的烷基硼酸酯化合物；
[0009]
[0010] 所述芳基烯烴化合物選自
K者具有通式 II的化合物；
[0011] 具有通式II的化合物中，Ar取
其中，基 團(tuán)Ar中，R3取自H、C6以下烷基、Cltl以下芳基、鹵素、氰基、醛基、羥基，C ltl以下胺基、C6以下 烷氧基、Cltl以下芳氧基、C6以下烷硫基、Cltl以下芳硫基、C 6以下酯基或C6以下酰胺基；η為 0~5的整數(shù)；
[0012] R1取自H、C6以下烷基、ClO以下芳基；
[0013] R2取自H、C6以下烷基；
[0014] 所述鐵催化劑為氯化亞鐵、氯化鐵、溴化亞鐵、溴化鐵、乙酰丙酮鐵、乙酰丙酮亞 鐵、乙酸亞鐵中的1種或2種以上的組合物；
[0015] 所述堿選自叔丁醇鉀、叔丁醇鈉、叔丁醇鋰、甲醇鈉、甲醇鋰、甲醇鉀、碳酸銫、碳酸 鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的1種或2種以上的組合物；
[0016] 所述溶劑選自四氫呋喃、乙腈、二甲基亞砜、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、叔丁 醇、異丙醇、甲苯、二氯甲烷、甲基叔丁基醚、二氧六環(huán)中的1種或2種以上的組合物；
[0017] 所述質(zhì)子源選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、叔丁醇、水中的1種或2種以 上的組合物。
[0018] 本發(fā)明所述堿的物質(zhì)的量為芳基烯烴化合物物質(zhì)的量的0. 5~3倍，優(yōu)選為 1. 2~2倍。
[0019] 本發(fā)明所述聯(lián)硼酸頻那醇酯的物質(zhì)的量為芳基烯烴化合物物質(zhì)的量的1~3倍， 進(jìn)一步優(yōu)選為1~1. 5倍。
[0020] 本發(fā)明所述鐵催化劑的用量為芳基烯烴化合物的物質(zhì)的量的0. 1~10%。
[0021] 本發(fā)明所述質(zhì)子源用量為芳基烯烴化合物的物質(zhì)的量的1-5倍。
[0022] 本發(fā)明反應(yīng)的反應(yīng)條件優(yōu)選如下：反應(yīng)溫度為25°C~溶劑回流溫度，反應(yīng)時(shí)間為 IOmin ~48h〇
[0023] 表1中列舉了上述反應(yīng)式中各個(gè)原料化合物取代基的具體結(jié)構(gòu)。
[0024] 表1
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]
[0034]
[0035]
[0036]

[0037]
[0038] 表2列舉了本發(fā)明合成的具體化合物1~23的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)及1H NMR數(shù)據(jù)，但 本發(fā)明并不僅限于這些化合物。
[0039] 表 2
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)直接使用便宜、市售的金屬鐵鹽直接作為催化劑，不需要 添加價(jià)格昂貴的配體，制備得到的催化劑具有低毒、環(huán)境友好的特點(diǎn)。聯(lián)硼酸頻那醇酯對(duì)空 氣和水分都不敏感，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用更加方便，以聯(lián)硼酸頻那醇酯為硼化試劑的催化體 系在科學(xué)研宄和實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中將會(huì)具有更大的優(yōu)勢。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但下面的實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式， 本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范 圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
[0046] 實(shí)施例1 2-苯基乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物1)
[0047] 室溫下向氬氣保護(hù)的50ml Schlenk瓶中依次加入催化劑FeCl22. 6mg(0. 02mmol， 為苯乙烯摩爾量的1%)、無水1'冊(cè)2〇11^、苯乙烯20811^(2臟〇1)、苯乙烯摩爾量1.5倍的聯(lián) 硼酸頻那醇醋762mg(3mmol)、苯乙稀摩爾量I. 2倍的叔丁醇鉀269mg(2. 4mmol)、1倍當(dāng)量的 叔丁醇150mg(2mmol)，反應(yīng)體系為淺棕黃色渾池液，置于65°C反應(yīng)12小時(shí)。后處理通過旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去溶劑，再加入50mL水，用乙酸乙酯萃取（4X20mL)，合并有機(jī)相用飽和食鹽水 洗滌（2 X 30mL)后用無水Na2SO4干燥，通過柱層析獲得目標(biāo)化合物，填充料為硅膠，洗脫劑 為石油醚：乙酸乙酯（100:1-10:1)，分離收率92%。
[0048] 實(shí)施例2 2-(4-甲基苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物2)
[0049] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-甲基苯乙烯外，按與實(shí)施例1同樣 的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率86 %。
[0050] 實(shí)施例3 2- (4-甲氧基苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物3)
[0051] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-甲氧基苯乙烯外，按與實(shí)施例1同 樣的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率89 %。
[0052] 實(shí)施例4 2-(4-二甲氨基苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物4)
[0053] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-二甲氨基苯乙烯外，按與實(shí)施例1 同樣的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率84%。
[0054] 實(shí)施例5 2-(4-氰基苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物5)
[0055] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-氰基苯乙烯外，按與實(shí)施例1同樣 的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率97 %。
[0056] 實(shí)施例6 2- (4-氟苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物6)
[0057] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-氟苯乙烯外，按與實(shí)施例1同樣的 方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率99 %。
[0058] 實(shí)施例7 2-(4-溴苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物7)
[0059] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-溴苯乙烯，反應(yīng)時(shí)間縮短為3小時(shí) 外，按與實(shí)施例1同樣的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率80%。
[0060] 實(shí)施例8 2-(4-氯苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物8)
[0061] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-氯苯乙烯外，按與實(shí)施例1同樣的 方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率98 %。
[0062] 實(shí)施例9 2-(4-甲氧羰基苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物9)
[0063] 除了將實(shí)施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-乙烯基苯甲酸甲酯外，按與實(shí)施例 1同樣的方法進(jìn)行，獲得目標(biāo)化合物分離收率68%。
[0064] 實(shí)施例10 2-(3-氯苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物10)<