一种烷基硼酸酯的制备方法与流程

1.本发明涉及有机合成领域，更具体的说是涉及一种烷基硼酸酯的制备方法。


背景技术：

2.有机硼化学从无到有发展至今，一直都是化学领域中极为重要的一个部分。铃木偶联反应(suzuki coupling reaction)的发现使得有机硼酸酯类化合物可以有效地应用于碳碳键的构建，不仅在有机合成领域能够广受追捧，在材料化学和药物化学领域也有着广泛地应用。因此，高效便捷地合成有机硼酸酯原料便显得格外重要。
3.近年来过渡金属催化交叉偶联反应的发展使越来越多的金属催化剂开始应用到有机硼酸酯的合成领域。常见的有几种方法：第一种以硼烷为原料，烯烃或者炔烃作为底物，进行过渡金属催化的硼氢化反应(j.am.chem.soc.1992,114,6671.)，可以实现烷基硼酸酯或者烯基硼酸酯的合成；第二种以联硼酸酯为原料，烯烃或者炔烃作为底物，进行过渡金属催化的硼化反应(j.am.chem.soc.2010,132,2548)，可以得到相应一取代或者双取代的烷基或烯基硼酸酯；第三种是通过贵金属活化c
‑
h键或者是使用导向钯催化c
‑
h键活化反应(chem.rev.2010,110,890.)，以联硼酸酯和芳烃或烷烃为原料合成有机硼酸酯；第四种是使用烷基亲电试剂在过渡金属催化下实现的宫浦(miyaura)类型的偶联反应(angew.chem.int.ed.2012,51,528.)，以烷基卤化物和联硼酸酯为原料，可以得到相应的烷基硼酸酯。
4.过渡金属催化使合成化学发生了革命性的变化。但是，由于对可持续化学过程的需求日益增加，已促使人们努力用地球丰富、无毒和无害环境的替代品来取代过渡金属；主族元素提供了许多这些性质，并日益成为合成转化的有用催化剂。特别是，用硅和硼试剂还原功能化不饱和极性键(例如，c＝o,c＝nr)已经得到了广泛的研究；尽管已发现锂化合物可用作路易斯酸碱催化剂和化学计量氢化物试剂，但仍缺乏更广泛的催化应用，锂化合物也无法进一步大规模的推广。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种烷基硼酸酯的制备方法，该制备方法以氨基锂作为催化剂，且反应物原料易得，反应过程简单，安全，高收率。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种烷基硼酸酯的制备方法，其特征在于：在氮气氛围下,将烯烃类物质、频哪醇硼烷(hbpin)和氨基锂催化剂加入装有有机溶剂的反应容器中搅拌混合，混合均匀后在温度为80
‑
120℃的条件下进行反应，反应时间为20
‑
30h，反应结束后过滤提纯，制得烷基硼酸酯。
7.作为本发明的进一步改进，所述氨基锂催化剂为二(三甲基硅基)氨基锂(lin(tms)2)。
8.作为本发明的进一步改进，所述烯烃类物质的结构式为其中r1是苯
基、烷基、4
‑
氯苯基、4
‑
甲基苯基、2
‑
萘基、2,4,6
‑
三甲基苯基、2，4
‑
二甲基苯基和2
‑
氯苯基中的任意一种。
9.作为本发明的进一步改进，所述烯烃类物质与所述频哪醇硼烷两者之间添加的摩尔份之比为1:1.5
‑
2.5。
10.作为本发明的进一步改进，所述烯烃类物质与所述氨基锂催化剂两者之间添加的摩尔份之比为1:0.05
‑
0.15。
11.作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂为甲苯。
12.本发明的反应式为：
[0013][0014]
本发明的反应机理为
[0015][0016]
首先频哪醇硼烷和硅胺基锂反应，得到氢化锂中间体a，氢化锂中间体a插入碳碳双键，得到烷基锂中间体b，b与频哪醇硼烷反应得到产物烷基硼和氢化锂中间体完成催化循环。
[0017]
本发明人通过深入细致研究，发现一种在硅胺基锂催化体系下，催化烯烃硼氢化反应从而实现结构多样化的烷基硼酸酯的合成，该方法原子经济性高，成键效率高，反应条件温和；相较于以往方法，反应条件和底物普适性有明显改善，且用的非过渡金属催化剂，这是其它方法难以实现的；采用本发明方法制备得到的有机硼试剂，品质高，收率高，反应普适性好，反应原子经济性高，后处理方便；实现了无金属催化烯烃硼氢化构建有机硼化合物，为构建有机硼试剂提供了重要借鉴。
[0018]
本发明的有益效果：
[0019]
(1)反应普适性好，产率高，大部分反应产率在90％以上，原子经济性高；
[0020]
(2)这是对烯烃硼氢化的重要补充，为构建含有机硼化合物提供了重要思路；
[0021]
(3)反应条件较为温和且不需要大量/繁琐的添加剂；
[0022]
(4)硅胺基锂催化剂结构简单、价格便宜、可商业购买，且反应不用金属催化剂。
具体实施方式
[0023]
下面通过实施例对本发明作进一步说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
[0024]
实施例1
[0025]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
苯乙基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0026][0027]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，有机溶剂甲苯(0.5ml)搅拌混合，混合均匀后在100℃反应24h，制得产物，产物分离收率99％。
[0028]1h nmr(500mhz,cdcl3):δ7.26
–
7.20(m,4h),7.15(m,1h),2.74(t,j＝8.0hz,2h),1.21(s,12h),1.14(t,j＝8.0hz,2h).
13
c nmr(125mhz,cdcl3):δ144.6,128.3,128.1,125.6,83.2,30.1,24.9,13.1(br,c
‑
b).
[0029]
实施例2
[0030]2‑
(4
‑
氯苯乙基)
‑
4,4,5,5
‑
四甲基
‑
1,3,2二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0031][0032]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料4
‑
氯苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率96％。
[0033]1h nmr(500mhz,cdcl3)δ7.21(d,j＝8hz,2h),7.13(d,j＝8hz,2h),2.71(t,j＝8hz,2h),1.21(s,12h),1.11(t,j＝8hz,2h).
13
c nmr(125mz,cdcl3)δ142.9,131.3,129.5,128.3,83.3,29.4,24.9,15.4(br,c
‑
b).
[0034]
实施例3
[0035]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
(3
‑
苯丙基)
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0036][0037]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料烯丙基苯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率94％。
[0038]1h nmr(500mhz,cdcl3):δ7.26
–
7.23(m,2h),7.17
‑
7.13(m,3h),2.60(t,j＝8.0hz,2h),1.73(m,2h)，1.23(s,12h),0.82(t,j＝8.0hz,2h).
13
c nmr(125mhz,cdcl3):δ142.8,128.6,128.3,125.7,83.0,38.7,26.2,24.9,11.1(br,c
‑
b).
[0039]
实施例4
[0040]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
(4
‑
甲基苯乙基)
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0041][0042]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料4
‑
甲基苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率96％。
[0043]1h nmr(500mhz,cdcl3)δ7.11
‑
7.05(m,4h),2.70(t,j＝8.0hz,2h),2.29(s,3h),1.22(s,12h),1.12(t,j＝8.0hz,2h)；
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ141.5,134.9,129.0,128.0,83.2,29.6,24.9,21.1.
[0044]
实施例5
[0045]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
(萘基)
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0046][0047]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料2
‑
乙烯萘(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率88％。
[0048]1h nmr(500mhz,cdcl3)δ7.84
‑
7.79(m,3h),7.70(s,1h),7.49
‑
7.41(m,3h),2.98(t,j＝8.0hz,2h),1.30(t,j＝8.0hz,2h),1.26(s,12h)；
13
cnmr(125mhz,cdcl3)δ142.0,133.7,132.0,127.7,127.6,127.5,127.3,125.8,125.7,125.0,83.2,30.2,24.9.
[0049]
实施例6
[0050]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
(2,4,6
‑
三甲基苯乙基)
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0051][0052]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料2,4,6
‑
三甲基苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率86％。
[0053]1h nmr(500mhz,cdcl3)6.86(s,2h),2.71(t,j＝8.3hz,2h),2.34(s,6h),2.28(s,3h),1.31(s,12h),1.02(t,j＝8.3hz,2h).
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ138.5,135.6,134.6,128.8,83.1,24.9,23.3,20.8,19.7.
[0054]
实施例7
[0055]2‑
(2,4
‑
二甲基苯乙基)
‑
4,4,5,5
‑
四甲基
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0056][0057]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料2，4
‑
二甲基苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率83％。
[0058]1h nmr(500mhz,cdcl3)δ7.09(m,1h),6.95(m,2h),2.70
–
2.66(t,j＝8.3hz,2h),2.29(s,6h),1.26(s,12h),1.10(t,j＝8.3hz,2h).
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ139.5,135.6,134.9,130.8,128.0,126.5,83.1,26.8,24.9,20.9,19.2.
[0059]
实施例8
[0060]
4,4,5,5
‑
四甲基
‑2‑
(2
‑
氯苯乙基)
‑
1,3,2
‑
二氧杂硼烷的制备，结构式如下：
[0061][0062]
制备方法：氮气保护下，在反应容器中加入原料2
‑
氯苯乙烯(0.5mmol)，频哪醇硼烷(1.0mmol)和催化剂lhmds(10mol％)，甲苯(0.5ml)，100℃反应24h，产物分离收率80％。
[0063]1h nmr(500mhz,cdcl3)δ7.25
–
7.32(m,2h),7.08
–
7.18(m,2h),2.84(t,j＝8.0hz,2h),1.24(s,12h),1.15(t,j＝8.0hz,2h)；
13
c nmr(125mhz,cdcl3)δ141.9,133.9,129.8,129.4,127.1,126.7,83.2,27.9,24.9.
[0064]
本发明方法可以直接合成目标产物，无需分离中间产物，只需在常压下搅拌反应既可获得目标物，产率最高可达到99％，大大简化了工艺工程，降低了能量消耗，具有高产率的优点；且反应过程中废弃溶液较少，也未排放出其它污染气体和液体，因此本发明减少了废弃溶液的排放，具有保护环境和保障操作人员健康的优点；在本发明中所使用的的物质毒性较低，保证了操作人员的健康；此外，可以制备一系列的烷基硼酸酯物质，该方法具有较强的底物普适性，为开发烷基硼酸酯类物质提供了较好的保证。
[0065]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。