基于铁催化制备烷基硼酸酯化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于铁催化制备烷基硼酸酯化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 烷基硼酸酯和烷基硼酸是有机合成领域一类非常重要的中间体（Boronic Acids:Preparation and Applications in OrganicSynthesis and Medicine，Wiley-VCH ，Weinheim，2005)，在各种药物、高分子材料、液晶材料、荧光探针材料的合成中都得到了广 泛的应用，由于其在有机合成领域的重要价值，所以能够简单、方便合成官能团多样的烷基 硼酸酯化合物显得格外重要。目前合成烷基硼酸酯化合物的代表性方法主要有：
[0003] (1)有机锂试剂或者有机格氏试剂与硼酸酯反应生成烷基硼酸或烷基硼酸酯化合 物（Organometallics 1983, 2, 1316.)，该类方法报道较早，但是该方法使用的有机锂试剂 或者有机格氏试剂对反应操作要求较高，并且该方法对底物的官能团适应性较窄。
[0004] (2)近些年对烷基硼酸酯化合物的合成报道较多的是通过过渡金属催化，对烷 基化合物或者卤代烃实现了硼化反应，使用该方法成功实现了铑催化烷基化合物的硼 化反应（Science 2000, 287, 1995.)和铜催化的卤代烃的硼化反应仏叩6￥.0^111.11^· Ed. 2012, 51，528.)，但是该类反应往往需要较为苛刻的反应条件或加入额外的有机配体。 [0005] (3)目前，报道较多的方法是使用过渡金属催化烯烃与频哪醇硼烷 (Pinacolborane)或者联硼酸频那醇醋（bis (pinacolato) diboron)反应，其中使用的 过渡金属大多为贵金属如铭（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9200.)、钌（Organometallics 2007, 26, 1191.)等，为了降低成本，将催化剂金属改为便宜的过渡金属如铜（J. Am. Chem. Soc. 2009, 131，3160·)、钴（J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19107.)等的报道越来越多，但是使 用这些便宜的过渡金属，往往需要加入价格昂贵、合成困难的有机配体，或者需要合成得到 相应金属的配合物作为催化剂。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种使用便宜、市售的铁盐直接作为催化剂，以对空气和水 分不敏感的联硼酸频那醇酯为硼化试剂，高效、简便、经济的合成官能团多样性的烷基硼酸 酯化合物的方法。
[0007] 具体采用以下技术方案：
[0008] 以芳基烯烃化合物和联硼酸频那醇酯为原料，在铁催化剂和碱作用下，在质子源 存在下，于溶剂中按下述反应式进行反应，得到具有通式I的烷基硼酸酯化合物；
[0009]
[0010] 所述芳基烯烃化合物选自
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 团Ar中，R3取自H、C6以下烷基、Cltl以下芳基、卤素、氰基、醛基、羟基，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为 0~5的整数；
[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] 所述铁催化剂为氯化亚铁、氯化铁、溴化亚铁、溴化铁、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮亚 铁、乙酸亚铁中的1种或2种以上的组合物；
[0015] 所述碱选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇锂、甲醇钠、甲醇锂、甲醇钾、碳酸铯、碳酸 钾、碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾中的1种或2种以上的组合物；
[0016] 所述溶剂选自四氢呋喃、乙腈、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、叔丁 醇、异丙醇、甲苯、二氯甲烷、甲基叔丁基醚、二氧六环中的1种或2种以上的组合物；
[0017] 所述质子源选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、水中的1种或2种以 上的组合物。
[0018] 本发明所述碱的物质的量为芳基烯烃化合物物质的量的0. 5~3倍，优选为 1. 2~2倍。
[0019] 本发明所述联硼酸频那醇酯的物质的量为芳基烯烃化合物物质的量的1~3倍， 进一步优选为1~1. 5倍。
[0020] 本发明所述铁催化剂的用量为芳基烯烃化合物的物质的量的0. 1~10%。
[0021] 本发明所述质子源用量为芳基烯烃化合物的物质的量的1-5倍。
[0022] 本发明反应的反应条件优选如下：反应温度为25°C~溶剂回流温度，反应时间为 IOmin ~48h〇
[0023] 表1中列举了上述反应式中各个原料化合物取代基的具体结构。
[0024] 表1
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[0038] 表2列举了本发明合成的具体化合物1~23的结构、物理性质及1H NMR数据，但 本发明并不仅限于这些化合物。
[0039] 表 2
[0040]
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[0042]
[0043]
[0044] 相比于现有技术，本申请直接使用便宜、市售的金属铁盐直接作为催化剂，不需要 添加价格昂贵的配体，制备得到的催化剂具有低毒、环境友好的特点。联硼酸频那醇酯对空 气和水分都不敏感，在实际生产中应用更加方便，以联硼酸频那醇酯为硼化试剂的催化体 系在科学研宄和实际的工业生产中将会具有更大的优势。
【具体实施方式】
[0045] 下面结合实施例详细说明本发明，但下面的实施例仅为本发明较佳的实施方式， 本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范 围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保 护范围之内。
[0046] 实施例1 2-苯基乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物1)
[0047] 室温下向氩气保护的50ml Schlenk瓶中依次加入催化剂FeCl22. 6mg(0. 02mmol， 为苯乙烯摩尔量的1%)、无水1'册2〇11^、苯乙烯20811^(2臟〇1)、苯乙烯摩尔量1.5倍的联 硼酸频那醇醋762mg(3mmol)、苯乙稀摩尔量I. 2倍的叔丁醇钾269mg(2. 4mmol)、1倍当量的 叔丁醇150mg(2mmol)，反应体系为浅棕黄色浑池液，置于65°C反应12小时。后处理通过旋 转蒸发仪除去溶剂，再加入50mL水，用乙酸乙酯萃取（4X20mL)，合并有机相用饱和食盐水 洗涤（2 X 30mL)后用无水Na2SO4干燥，通过柱层析获得目标化合物，填充料为硅胶，洗脱剂 为石油醚：乙酸乙酯（100:1-10:1)，分离收率92%。
[0048] 实施例2 2-(4-甲基苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物2)
[0049] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-甲基苯乙烯外，按与实施例1同样 的方法进行，获得目标化合物分离收率86 %。
[0050] 实施例3 2- (4-甲氧基苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物3)
[0051] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-甲氧基苯乙烯外，按与实施例1同 样的方法进行，获得目标化合物分离收率89 %。
[0052] 实施例4 2-(4-二甲氨基苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物4)
[0053] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-二甲氨基苯乙烯外，按与实施例1 同样的方法进行，获得目标化合物分离收率84%。
[0054] 实施例5 2-(4-氰基苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物5)
[0055] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-氰基苯乙烯外，按与实施例1同样 的方法进行，获得目标化合物分离收率97 %。
[0056] 实施例6 2- (4-氟苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物6)
[0057] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-氟苯乙烯外，按与实施例1同样的 方法进行，获得目标化合物分离收率99 %。
[0058] 实施例7 2-(4-溴苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物7)
[0059] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-溴苯乙烯，反应时间缩短为3小时 外，按与实施例1同样的方法进行，获得目标化合物分离收率80%。
[0060] 实施例8 2-(4-氯苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物8)
[0061] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-氯苯乙烯外，按与实施例1同样的 方法进行，获得目标化合物分离收率98 %。
[0062] 实施例9 2-(4-甲氧羰基苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物9)
[0063] 除了将实施例1中的苯乙烯换成同摩尔量的4-乙烯基苯甲酸甲酯外，按与实施例 1同样的方法进行，获得目标化合物分离收率68%。
[0064] 实施例10 2-(3-氯苯基）乙基-1-硼酸频哪醇酯的制备（化合物10)<