CN111995553B - 一种亚铜催化制备苯甲酸-s-苯酯类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亚铜催化制备式(Ⅳ)所示的苯甲酸‑S‑苯酯类化合物的方法，制备方法为：式(Ⅰ)所示的苯甲醛类化合物、式(Ⅱ)所示的单质硫和式(Ⅲ)所示的碘苯类化合物，以碘化亚铜为催化剂，以四乙基溴化铵为碱，以N,N‑二甲基甲酰胺为介质，制得反应产物，所述的反应产物通过后处理制得苯甲酸‑S‑苯酯类化合物。本发明方法化剂高效，成本低廉；催化体系适应性广，适用于大规模化工中间体生产。
Figure DDA0002590379370000011

Description

一种亚铜催化制备苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法
技术领域
本发明属于化工中间体制备技术领域，具体涉及一种亚铜催化制备苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法。
背景技术
苯甲酸-S-苯酯类化合物是一类非常重要的化工原料和合成中间体，广泛用于制造药物、合成纤维和高分子聚合物。苯甲酸-S-苯酯类化合物具有高效的光引发聚合能力而引起有机合成化学家的广泛兴趣。前人的报道中已知苯甲酸-S-苯酯类化合物分子内C-S键的断裂是通过其三重激发态而完成的。在苯甲酸-S-苯酯类化合物中引入具二苯酮的结构部分，以促使新化合物有更突出的系间窜越能力，形成三重激发态成为该问题进一步研究重要的课题。已报道的苯甲酸-S-苯酯类化合物制备方法主要是通过金属催化，经过多步的取代、酯化才能制备，存在反应步骤多、反应效率低等缺点。本方法通过采用催化效率高的碘化亚铜作为催化剂，多组分一锅法实现苯甲酸-S-苯酯类化合物的高效制备。具有成本低廉、操作简单、安全可靠、产率优良等优点。在相关的化工中间体合成工业领域具有重要的应用前景。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于在提供一种亚铜催化制备苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法。
本发明通过以下技术方案加以实现：
一种亚铜催化制备式(Ⅳ)所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于制备方法为：式(Ⅰ)所示的苯甲醛类化合物、式(Ⅱ)所示的单质硫和式(Ⅲ)所示的碘苯类化合物，以金属盐为催化剂，以季铵盐为碱，以有机溶剂为介质，制得反应产物，所述的反应产物通过后处理制得苯甲酸-S-苯酯类化合物；所述的金属盐催化剂为碘化亚铜，所述的季铵盐为四乙基溴化铵，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
Figure BDA0002590379350000021
反应式中，R1选自下列之一：氢、甲基、甲氧基、氯、溴；R2选自下列之一：氢、氯。
作为改进，所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘苯类化合物的比例为5mmol：6mmol：6mmol。
作为改进，所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘化亚铜的比例为5mmol：6mmol：0.5mmol。
作为改进，所述的苯甲醛类化合物、单质硫与四乙基溴化铵的比例为5mmol：6mmol：10mmol。
作为改进，所述的苯甲醛类化合物、单质硫与溶剂N,N-二甲基甲酰胺的比例为5mmol：6mmol：15mL。
作为改进，所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘苯类化合物的当量比为1:(1-1.2)：(1-1.2)。
作为改进，所述的反应温度为80℃，反应时间为10小时。
作为改进，所述后处理的具体方法由以下步骤组成：
1)萃取：反应产物常温冷却至室温后，往反应产物中添加20mL饱和氯化钠水溶液，然后用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，萃取液合并；
2)浓缩：将萃取液用无水硫酸钠干燥，用旋转蒸发仪旋干，得浓缩物；
3)将所得浓缩物用柱层析硅胶吸附，加入到200-300目的层析硅胶柱中，以正己烷：乙酸乙酯按一定的比例快速柱层析，洗脱液合并，旋转蒸发仪旋干，油泵抽得产物苯甲酸-S-苯酯类化合物。
作为改进，步骤2)中干燥时间为8小时。
作为改进，步骤3)中正己烷和乙酸乙酯的体积比例为3:1-1:1。
附图说明
图1为本发明中产物4a的1H NMR谱；
图2为本发明中产物4a的13C NMR谱；
图3为本发明中产物4b的1H NMR谱；
图4为本发明中产物4b的13C-NMR谱；
图5为本发明中产物4c的1H NMR谱；
图6为本发明中产物4c的13C-NMR谱；
图7为本发明中产物4d的1H NMR谱；
图8为本发明中产物4d的13C NMR谱；
图9为本发明中产物4e的1H NMR谱；
图10为本发明中产物4e的13C-NMR谱；
图11为本发明中产物4f的1H NMR谱；
图12为本发明中产物4f的13C NMR谱；
图13为本发明中产物4g的1H NMR谱；
图14为本发明中产物4g的13C-NMR谱；
图15为本发明中产物4h的1H NMR谱；
图16为本发明中产物4h的13C NMR谱。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明予以进一步详述。
本发明合成步骤，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol苯甲醛类化合物1、6mmol单质硫2和6mmol的碘苯类化合物3，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4的纯品，产率75-92％。具体实施例和表征数据如下。
Figure BDA0002590379350000051
实施例1：4a产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4a(835mg，产率78％，黄色粉末)。4a1H NMR图谱见图1，13C NMR图谱见图2。
S-Phenyl benzothioate(4a)
White solid；mp 52-54℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.04-8.06(m,2H),7.60-7.64(m,1H),7.46-7.56(m,7H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ190.2,136.7,135.1,133.7,129.6,129.3,128.8,127.5,127.4；MS(ESI:m/z)215[M+H]+.
实施例2：4b产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol4-甲基苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4b(912mg，产率80％，黄色粉末)。4b1H NMR图谱见图3，13CNMR图谱见图4。
S-Phenyl 4-methylbenzothioate(4b)
White solid；mp 86-88℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.93-7.95(m,2H),7.52-7.53(m,2H),7.45-7.47(m,3H),7.28-7.30(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ189.7,144.6,135.2,134.1,129.4,129.2,127.6,21.8；MS(ESI:m/z)229[M+H]+.
实施例3：4c产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol4-氯苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4c(1058mg，产率85％，黄色粉末)。4c1H NMR图谱见图5，13CNMR图谱见图6。
S-Phenyl 4-chlorobenzothioate(4c)
White solid；mp 59-61℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.96-7.98(m,2H),7.50-7.52(m,2H),7.45-7.48(m,5H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ189.0,140.1,135.1,135.0,129.7,129.1,128.8,126.9；MS(ESI:m/z)249[M+H]+.
实施例4：4d产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol3-溴苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4d(1099mg，产率75％，黄色粉末)。4d1H NMR图谱见图7，13CNMR图谱见图8。
S-Phenyl 3-bromobenzothioate(4d)
White solid；mp 43-45℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.15(t,J＝1.8,1H),7.95-7.97(m,1H),7.72-7.75(m,1H),7.47-7.53(m,5H),7.37(t,J＝7.9,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.9,138.4,136.4,135.0,130.4,130.3,129.7,126.8,126.0,123.0；MS(ESI:m/z)293[M+H]+.
实施例5：4e产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol4-甲氧基苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4e(1049mg，产率86％，黄色粉末)。4e1H NMR图谱见图9，13C NMR图谱见图10。
S-Phenyl 4-methoxybenzothioate(4e)
White solid；mp 92-94℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.00(d,J＝8.5,2H),7.49-7.52(m,2H),7.42-7.45(m,3H),6.94(d,J＝8.5,2H),3.85(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.6,164.0,135.2,129.7,129.5,129.4,129.2,127.7,114.0,55.6；MS(ESI:m/z)245[M+H]+.
实施例6：4f产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol4-氟苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4f(1044mg，产率90％，黄色粉末)。4f1H NMR图谱见图11，13CNMR图谱见图12。
S-Phenyl 4-fluorobenzothioate(4f)
White crystals；mp 60-61℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.05-8.08(m,2H),7.51-7.53(m,2H),7.45-7.47(m,3H),7.15-7.19(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.7,166.1(JC-F＝255),135.1,133.0(JC-F＝3.2),130.1(JC-F＝10.5),129.6,129.3,127.1,115.9(JC-F＝22.1)；MS(ESI:m/z)233[M+H]+.
实施例7：4g产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol3-硝基苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4g(1191mg，产率92％，黄色粉末)。4g1H NMR图谱见图13，13CNMR图谱见图14。
S-Phenyl 3-nitrobenzothioate(4g)
Pale yellow crystals；mp 112-114℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.86(s,1H),8.46(d,J＝7.5,1H),8.33(d,J＝7.5,1H),7.71(t,J＝7.5,1H),7.48-7.55(m,5H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.4,148.4,138.0,135.0,132.9,130.1,129.5,127.8,126.1,122.4；MS(ESI:m/z)282[M+Na]+.
实施例8：4h产物的制备
室温下，在一个25mL的圆底烧瓶中依此加入5mmol4-氯基苯甲醛、6mmol单质硫和6mmol的4-氯碘苯，然后依次加入15mL的N,N-二甲基甲酰胺、0.5mmol碘化亚铜和10mmol的四乙基溴化铵，反应在80℃下搅拌10小时。冷却后向体系中加入20mL饱和氯化钠水溶液，用乙酸乙酯萃取3次，每次20mL，合并有机相，用无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，200-300目的硅胶柱层析得苯甲酸-S-苯酯类化合物4h(1259mg，产率89％，黄色粉末)。4h1H NMR图谱见图15，13C NMR图谱见图16。
S-(4-chlorophenyl)4-chlorobenzothioate(4h)
White solid；mp 137-138℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.95(d,J＝8.5,2H),7.47(d,J＝8.5,2H),7.43(m,4H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ188.5,140.3,136.3,136.2,134.7,129.6,129.2,128.9,125.4；MS(ESI:m/z)283[M+H]+.

Claims (10)

1.一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于制备方法为：式Ⅰ所示的苯甲醛类化合物、式Ⅱ所示的单质硫和式Ⅲ所示的碘苯类化合物，以金属盐为催化剂，以季铵盐为碱，以有机溶剂为介质，在80℃的反应条件下进行反应，制得反应产物，所述的反应产物通过后处理制得苯甲酸-S-苯酯类化合物；所述的金属盐催化剂为碘化亚铜，所述的季铵盐为四乙基溴化铵，所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；
Figure 723289DEST_PATH_IMAGE001
反应式中，R选自下列之一：氢、甲基、甲氧基、氯、溴； R1选自下列之一：氢、氯。
2.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘苯类化合物的比例为5 mmol：6 mmol：6mmol。
3.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘化亚铜的比例为5 mmol：6 mmol：0.5mmol。
4.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述的苯甲醛类化合物、单质硫与四乙基溴化铵的比例为5 mmol：6 mmol：10 mmol。
5.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述的苯甲醛类化合物、单质硫与溶剂N,N-二甲基甲酰胺的比例为5 mmol：6 mmol：15 mL。
6.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述的苯甲醛类化合物、单质硫与碘苯类化合物的当量比为1: 1-1.2：1-1.2。
7.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于反应时间为10小时。
8.根据权利要求1所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于所述后处理的具体方法由以下步骤组成：
1）萃取：反应产物常温冷却至室温后，往反应产物中添加20 mL饱和氯化钠水溶液，然后用乙酸乙酯萃取3次，每次20 mL，萃取液合并；
2）浓缩：将萃取液用无水硫酸钠干燥，用旋转蒸发仪旋干，得浓缩物；
3）将所得浓缩物用柱层析硅胶吸附，加入到200-300目的层析硅胶柱中，以正己烷：乙酸乙酯按一定的比例快速柱层析，洗脱液合并，旋转蒸发仪旋干，油泵抽得产物苯甲酸-S-苯酯类化合物。
9.根据权利要求8所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于步骤2）中干燥时间为8小时。
10.根据权利要求8所述的一种亚铜催化制备式Ⅳ所示的苯甲酸-S-苯酯类化合物的方法，其特征在于步骤3）中正己烷和乙酸乙酯的体积比例为3:1-1:1。
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