基于鐵催化制備烷基硼酸酯化合物的方法
【技術領域】
[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】
[0002] 烷基硼酸酯和烷基硼酸是有機合成領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 泛的應用，由于其在有機合成領域的重要價值，所以能夠簡單、方便合成官能團多樣的烷基 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)有機鋰試劑或者有機格氏試劑與硼酸酯反應生成烷基硼酸或烷基硼酸酯化合 物（Organometallics 1983, 2, 1316.)，該類方法報道較早，但是該方法使用的有機鋰試劑 或者有機格氏試劑對反應操作要求較高，并且該方法對底物的官能團適應性較窄。
[0004] (2)近些年對烷基硼酸酯化合物的合成報道較多的是通過過渡金屬催化，對烷 基化合物或者鹵代烴實現(xiàn)了硼化反應，使用該方法成功實現(xiàn)了銠催化烷基化合物的硼 化反應（Science 2000, 287, 1995.)和銅催化的鹵代烴的硼化反應仏叩6￥.0^111.11^· Ed. 2012, 51，528.)，但是該類反應往往需要較為苛刻的反應條件或加入額外的有機配體。 [0005] (3)目前，報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，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，往往需要加入價格昂貴、合成困難的有機配體，或者需要合成得到 相應金屬的配合物作為催化劑。

【發(fā)明內容】

[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)濟的合成官能團多樣性的烷基硼酸 酯化合物的方法。
[0007] 具體采用以下技術方案：
[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，在質子源 存在下，于溶劑中按下述反應式進行反應，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)明所述堿的物質的量為芳基烯烴化合物物質的量的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的量為芳基烯烴化合物物質的量的1~3倍， 進一步優(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的量的0. 1~10%。
[0021] 本發(fā)明所述質子源用量為芳基烯烴化合物的物質的量的1-5倍。
[0022] 本發(fā)明反應的反應條件優(yōu)選如下：反應溫度為25°C~溶劑回流溫度，反應時間為 IOmin ~48h〇
[0023] 表1中列舉了上述反應式中各個原料化合物取代基的具體結構。
[0024] 表1
[0025]
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[0030]
[0031]
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[0038] 表2列舉了本發(fā)明合成的具體化合物1~23的結構、物理性質及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，本申請直接使用便宜、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。聯(lián)硼酸頻那醇酯對空 氣和水分都不敏感，在實際生產中應用更加方便，以聯(lián)硼酸頻那醇酯為硼化試劑的催化體 系在科學研宄和實際的工業(yè)生產中將會具有更大的優(yōu)勢。
【具體實施方式】
[0045] 下面結合實施例詳細說明本發(fā)明，但下面的實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式， 本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范 圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保 護范圍之內。
[0046] 實施例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倍當量的 叔丁醇150mg(2mmol)，反應體系為淺棕黃色渾池液，置于65°C反應12小時。后處理通過旋 轉蒸發(fā)儀除去溶劑，再加入50mL水，用乙酸乙酯萃?。?X20mL)，合并有機相用飽和食鹽水 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，按與實施例1同樣 的方法進行，獲得目標化合物分離收率86 %。
[0050] 實施例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，按與實施例1同 樣的方法進行，獲得目標化合物分離收率89 %。
[0052] 實施例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，按與實施例1 同樣的方法進行，獲得目標化合物分離收率84%。
[0054] 實施例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，按與實施例1同樣 的方法進行，獲得目標化合物分離收率97 %。
[0056] 實施例6 2- (4-氟苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物6)
[0057] 除了將實施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-氟苯乙烯外，按與實施例1同樣的 方法進行，獲得目標化合物分離收率99 %。
[0058] 實施例7 2-(4-溴苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物7)
[0059] 除了將實施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-溴苯乙烯，反應時間縮短為3小時 外，按與實施例1同樣的方法進行，獲得目標化合物分離收率80%。
[0060] 實施例8 2-(4-氯苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物8)
[0061] 除了將實施例1中的苯乙烯換成同摩爾量的4-氯苯乙烯外，按與實施例1同樣的 方法進行，獲得目標化合物分離收率98 %。
[0062] 實施例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，按與實施例 1同樣的方法進行，獲得目標化合物分離收率68%。
[0064] 實施例10 2-(3-氯苯基）乙基-1-硼酸頻哪醇酯的制備（化合物10)<