无气味硫醇替代试剂在硫杂克尔加成反应中的应用

无气味硫醇替代试剂在硫杂克尔加成反应中的应用

近年来，随着人们环境的关注，无溶剂的有机反应引起了人们的极大兴趣。目前，无溶剂反应能够成功应用于许多反应，如氧化、还原、羟基丁基、酯化、环合成和重排。与传统的溶液反应相比，无溶剂反应具有许多优点。例如，反应快速、实验操作相对简单、环境相同、经济效益等。因此，它对工业生产有重要意义。迈克尔加成反应是有机合成化学中构建碳-碳/杂键的极为重要方法.目前,此类有机反应得到人们广泛的研究,已经成为构建C—C,C—N,C—O和C—S等重要途径.硫醇与α,β-不饱和酮的硫杂迈克尔加成反应是形成C—S键的一种简便、有效的方法,被广泛应用在有机合成中.然而,小分子硫醇易挥发、易燃,具有难闻的恶臭气味,对环境造成污染,并危害人们的身体健康.为此,一些科学工作者已开始致力于硫醇试剂的无气味化改造,如增加烷基链长度、在芳环上引入硅烷基、硫醇的高分子化等.但这类无气味硫醇本身多采用小分子硫醇或其他有毒含硫试剂制备,未能从源头上解决问题.最近,我们在对α-羰基二硫缩烯酮的烷硫基调控和α-官能化研究的基础上,又进行了无气味的α-羰基二硫缩烯酮衍生物做硫醇替代试剂的研究,成功地实现了缩硫醛/酮化和二噻烯的制备反应,从而摒弃了反应中有毒原料硫醇的使用.但是,这些反应大多在有机溶剂中进行,仍然存在一定程度的污染.为了更进一步发展环境友好的合成方法,本文研究了无气味的1作为硫醇替代试剂的无溶剂硫杂迈克尔加成反应.反应式为:1实验部分1.1s-a数字熔点仪仪器:INOVA-500型核磁共振仪;Magna-560显微红外光谱仪(KBr压片法);WRS-A数字熔点仪;Perkin-ElmerPE2400CHN元素分析仪.试剂:实验所用试剂均为分析纯.3-(二乙硫基)亚甲基-2,4-戊二酮和3-(二苄硫基)亚甲基-2,4-戊二酮按文献方法制备,所得化合物经1HNMR、IR、13CNMR、元素分析等表征数据证明与文献一致.1.21反应物l2的合成1a的合成:向100mL圆底烧瓶中加入20mmol3-(二乙硫基)亚甲基-2,4-戊二酮和50mLCH2Cl2,再滴入80mmol98%的浓H2SO4.在室温下搅拌直至TLC监测反应物消失为止,反应时间约15h.所得反应液用饱和NaHCO3溶液中和,用CH2Cl2萃取,有机相经水洗、干燥、减压蒸除溶剂,得到白色固体1a,产率为89%.用同样的方法合成1b.1.3合成nho3产物将2mmol化合物2和1mmol化合物1混合均匀,加入到配有冷凝管的25mL圆底烧瓶中,加入浓HCl4滴.搅拌下用恒温电热套加热反应物至熔化状态.TLC监测反应至反应物消失,反应完成后冷却至室温.固体产物经饱和NaHCO3溶液洗涤,水洗、抽滤;液体产物经饱和NaHCO3溶液洗涤,水洗、CH2Cl2萃取、干燥,最后经柱层析分离纯化.迈克尔加成反应的实验数据见表1.1.4化合物3a3b的合成化合物1a:白色固体,熔点为66℃～68℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.35(m,6H),2.18(s,3H),2.93(m,2H),3.01(m,2H),6.07(s,1H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为12.4,13.9,25.4,28.0,30.4,113.6,161.5,192.7;IR(KBr)为2973,1636,1198cm-1;C8H14OS2元素分析为(单位:质量分数/%,括号为计算值)C50.63(50.48),H7.37(7.41).化合物1b:白色固体,熔点为112℃～114℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为2.15(s,3H),4.14(s,2H),4.22(s,2H),6.18(s,1H),7.25～7.37(m,10H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为30.3,36.2,39.1,114.9,127.5,128.0,128.5(2C),128.8(2C),129.1(2C),129.4(2C),133.8,135.6,160.7,193.0.IR(KBr,neat)为3056,2972,1637,1474,1191cm-1;C18H18OS2元素分析为(单位:质量分数/%,括号为计算值)C68.61(68.75),H5.86(5.77).化合物3a:无色晶体,熔点为59℃～61℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.17(t,3H),2.36(q,2H),3.53(q,2H),4.59(t,1H),7.22(m,1H),7.29～7.32(m,2H),7.41～7.46(m,4H),7.53～7.55(m,1H),7.91(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为14.2,25.4,43.9,45.3,127.1,127.7(2C),128.0(2C),128.4(2C),128.5(2C),133.1,136.7,142.1,196.9;IR为3066,2963,1678,1595,1448,1345,1229cm-1;C17H18OS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C75.61(75.51),H6.68(6.71).化合物3b:无色晶体,熔点为67℃～69℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为3.45～3.58(m,4H),4.45(t,1H),7.21～7.33(m,8H),7.38～7.43(m,4H),7.53(m,1H),7.85(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为35.8,44.0,45.2,126.9,127.2,128.0(4C),128.3(2C),128.4(2C),128.5(2C),128.8(2C),133.1,136.6,137.8,141.7,196.7;IR为3060,2891,1681,1594,1447,1226cm-1.C22H20OS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C79.38(79.48),H6.11(6.06).化合物3c:无色晶体,熔点为48℃～50℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.18(t,3H),2.18～2.39(m,2H),3.51(d,2H),4.56(t,1H),7.27(d,2H),7.36(d,2H),7.43(m,2H),7.55(m,1H),7.91(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为14.2,25.3,43.1,45.1,128.0,128.1,128.3,128.4,128.6(2C),129.2(2C),132.7,133.3,136.4,140.7,196.6;IR为3060,2969,1685,1596,1490,1227cm-1;C17H17ClOS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C67.09(66.98),H5.54(5.62).化合物3d:无色晶体,熔点为72℃～74℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为3.42～3.58(m,4H),4.40(dd,1H),7.20～7.32(m,9H),7.42(m,2H),7.54(m,1H),7.84(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为35.7,43.2,45.0,127.0,128.0(2C),128.5(2C),128.6(2C),128.6(2C),128.8(2C),129.4(2C),132.8,133.3,136.4,137.50,140.3,196.4;IR为3058,2925,1682,1590,1490,1230cm-1;C22H19ClOS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C71.92(72.02),H5.31(5.22).化合物3e:无色晶体,熔点为64℃～66℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.17(t,3H),2.35(m,2H),3.50(d,2H),4.55(t,1H),7.21～7.24(m,1H),7.29～7.32(m,2H),7.40～7,44(m,4H),7.85(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为14.2,25.4,43.8,45.2,127.3,127.7,128.5,128.9(2C),129.5,129.9,134.9,139.6,141.9,145.3,195.7;IR为3027,2968,1682,1590,1490,1223cm-1;C17H17ClOS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C67.89(66.98),H5.59(5.62).化合物3f:无色晶体,熔点为90℃～92℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为3.40-3.57(m,4H),4.40(t,1H),7.20～7.34(m,8H),7.37～7.39(m,4H),7.81(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为35.7,44.0,45.1,127.0,127.3,128.0,128.4,128.5,128.8(2C),129.4,134.8,137.7,139.6,141.4,195.5;IR为3059,2926,1686,1588,1491,1222cm-1;C22H19ClOS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C72.12(72.02),H5.29(5.22).化合物3g:无色液体;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.14(t,J=7.5Hz,3H),2.07(s,H),2.26～2.34(m,2H),2.96(d,2H),4.34(t,1H),7.19～7.22(m,1H),7.29(t,2H),7.34(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为14.1,25.0,30.5,43.5,49.8,127.0,127.4(2C),128.3(2C),141.7,205.3;IR为3028,2967,1716,1540,1452,1360,1266cm-1;C12H16OS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C69.10(69.19),H7.68(7.74).化合物3i:无色晶体,熔点为69℃～71℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.16(t,3H),2.31～2.37(m,2H),3.48(d,2H),3.86(s,3H),4.58(t,1H),6.90(d,2H),7.20～7.23(m,1H),7.29～7.32(m,2H),7.41(d,2H),7.90(d,2H);13CNMR(125MHz,CDCl3)的δ为14.3,25.3,44.0,44.8,55.4,113.6(2C),127.1,127.7(2C),128.4(2C),129.5,130.3(2C),142.6,163.5,195.4;IR为3061,2960,1669,1604,1510,1420,1237cm-1;C18H22O2S的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C72.08(71.96),H6.60(6.71).化合物3j:无色晶体,熔点为94℃～96℃;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为3.39～3.56(m,4H),3.85(s,3H),4.42～4.45(m,1H),6.87(d,2H),7.20～7.24(m,4H),7.27(m,2H),7.29～7.32(m,2H),7.38(d,2H),7.83(d,2H);13CNMR(125MHzCDCl3)的δ为35.7,44.2,44.7,55.4,113.6(2C),126.9,127.2,128.0(2C),128.3(2C),128.4(2C),128.8(2C),129.6,130.3(2C),137.8,141.8,163.4,195.2;IR为3029,2966,1690,1573,1452,1230cm-1;C23H22O2S的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C76.10(76.21),H6.21(6.12).化合物3m:无色液体;1HNMR(500MHz,CDCl3)的δ为1.22(t,3H),1.40(s,6H),2.18(s,3H),2.55(br,2H),2.68(s,2H);IR为2924,1716,1460,1376cm-1;C8H16OS的元素分析为(单位:质量分数/%,括号内为计算值)C60.07(59.95),H9.99(10.06).化合物3h,3k,3l和3n为已知化合物,所得结构表征数据与文献报道一致.2加成反应的可能机理在酸催化下,无气味二硫缩烯酮1能够替代硫醇与α,β-不饱和酮成功地进行无溶剂的迈克尔加成反应.无论是查尔酮及其衍生物,还是环烯酮类和脂肪类