1.本发明属于有机化学技术领域，具体涉及一种亚砜类化合物的合成方法。


背景技术：

2.亚砜类化合物在有机合成、药物化学和农业化学中具有广泛的应用。传统合成亚砜类化合物的策略极大地依赖于硫醚类化合物的催化氧化反应[(a)k.-j.liu,z.wang,w.-m.he et al.green chem.,2021,23,496；(b)l.zhao,h.zhang and y.wang,j.org.chem.,2016,81,129；(c)r.-h.wu,j.wu,m.-x.yu and l.-g.zhu,rsc adv.,2017,7,44259.]，其反应容易产生砜类副产物，分离较为困难；而硫醚类化合物通常使用恶臭的硫醇、硫酚类化合物制备，极大限制了其应用发展。


技术实现要素：

[0003]
本发明目的在于提供一种简便、环保、高效，无需经过硫醇/硫醚的氧化途径的亚砜类化合物的合成方法。本发明所述合成方法，由亚磺酸及其盐为反应原料，在光、氮杂环卡宾共催化下生成亚磺酰基自由基，经过一步偶联得到亚砜类化合物。亚磺酸及其盐具有来源广泛、易于制备的优点，同时反应历程中完全不经过恶臭的硫醇、硫醚类化合物，不生成砜类副产物，后续分离简单，具有广泛的应用前景。
[0004]
本发明创新性地使用了亚磺酸及其盐作为合成子，简单高效、高选择性地生成亚砜类化合物。该类化合物的分子中存在亚砜基团，所述化合物的分子结构通式为：
[0005][0006]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]
一种亚砜类化合物的合成方法，所述合成方法是在有机溶剂中，由亚磺酸类化合物、n,n
’‑
羰基二咪唑和4-烷基hantzsch酯类化合物在光催化剂、氮杂环卡宾催化剂及碱存在下，于光照条件下反应，亚磺酸类化合物与n,n
’‑
羰基二咪唑首先反应生成相应的亚磺酰咪唑，再经氮杂环卡宾亲核进攻，经光催化下发生单电子转移，在体系内生成亚磺酰基自由基与烷基自由基，随后发生自由基偶联生成目标亚砜类化合物。
[0008]
优选的，所述亚砜类化合物的结构如下所示：
[0009][0010]
式中，r1为取代基取代或未取代的苯基、取代基取代或未取代的杂环基团、或c1-c14烷基，r2为一级烷基、二级烷基或三级烷基；其中，取代基为吸电子基团、供电子基团的至少一种，吸电子基团为氟基、氯基、溴基、酰基、酯基、氰基、三氟甲基的至少一种，供电子基团为碘基、c1-c14烷基、c1-c14烷氧基、氨基的至少一种，杂环为含有至少一个杂元素的多元环化合物，杂元素为n、o、s的至少一种，多元环为四元环到十四元环；更优选的，杂环为
吡啶、噻吩、嘧啶、呋喃、或其(吡啶、噻吩、嘧啶、呋喃)并环衍生物。
[0011]
优选的，所述合成方法的反应式如下所示：
[0012][0013]
式中，r基为酯基或氰基，r1为取代基取代或未取代的苯基、取代基取代或未取代的杂环基团、或c1-c14烷基，r2为一级烷基、二级烷基或三级烷基；其中，取代基为吸电子基团、供电子集团的至少一种，吸电子基团为氟基、氯基、溴基、酰基、酯基、氰基、三氟甲基的至少一种，供电子基团为碘基、c1-c14烷基、c1-c14烷氧基、氨基的至少一种，杂环为含有至少一个杂元素的多元环化合物，杂元素为n、o、s的至少一种，多元环为四元环到十四元环；更优选的，杂环为吡啶、噻吩、嘧啶、呋喃、或其(吡啶、噻吩、嘧啶、呋喃)并环衍生物。
[0014]
优选的，所述的亚磺酸类化合物不稳定时，可以用其相应的盐替代，盐优选为钠盐、锂盐，用亚磺酸类化合物相应的盐替代时，向反应体系中加入酸，使亚磺酸类化合物相应的盐转化为亚磺酸类化合物后进行反应。
[0015]
优选的，各物料的投料量以4-烷基hantzsch酯类化合物为1.0当量计，亚磺酸类化合物及n,n
’‑
羰基二咪唑的用量为1.2-2.5当量；光催化剂的用量为0.005-0.02当量；氮杂环卡宾催化剂的用量为0.05-0.2当量；碱的用量为0.05-0.4当量；即，各物料的投料量以摩尔比计为4-烷基hantzsch酯类化合物：亚磺酸类化合物：n,n
’‑
羰基二咪唑：光催化剂：氮杂环卡宾催化剂：碱为1.0：(1.2-2.5)：(1.2-2.5)：(0.005-0.02)：(0.05-0.2)：(0.05-0.4)。
[0016]
优选的，反应温度为室温，室温为15-40℃。
[0017]
优选的，所述有机溶剂为乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷的至少一种，更优选为二氯甲烷。
[0018]
优选的，所使用的4-烷基hantzsch酯类化合物中的r基选自coome、cooet、coo
t
bu及cn，当r2为一级烷基、二级烷基时优选为cooet，r2为三级烷基时优选为cn。
[0019]
优选的，所述光催化剂为ir(ppy)3、ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6、ir[df(cf3)ppy]2(dtbbpy)pf6、4czipn的至少一种，更优选为ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6或4czipn。
[0020]
优选的，所述氮杂环卡宾催化剂为咪唑、三氮唑、噻唑、噁唑的n-烷基衍生盐类的至少一种，如1,3-二甲基碘化咪唑，1,4-二甲基-1,2,4-三唑鎓碘化物，1,3-二均三甲苯基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐，1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐，2-苯基-5,6-二氢-8h-[1,2,4]三唑并[3,4-c][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐，3-乙基苯并[d]噻唑-3-鎓溴化物；更优选为1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐，cas 263163-17-3。
[0021]
优选的，所述碱为钠、钾、铯(碱金属)的碳酸盐、磷酸盐、醋酸盐的至少一种，更优选为碳酸铯。
[0022]
优选的，所述有机溶剂的用量为每0.2mmol 4-烷基hantzsch酯类化合物使用0.5
–
3ml。更优选为每0.2mmol4-烷基hantzsch酯类化合物使用3ml二氯甲烷。
[0023]
优选的，所述光照条件为可见光照射，可见光包括白光、蓝光。
[0024]
优选的，所述反应的反应时间为4-20h，更优选为4-12h。
[0025]
优选的，所述合成方法的具体步骤如下：
[0026]
在惰性气氛下，向干燥的反应管中加入光催化剂、4-烷基hantzsch酯类化合物、氮杂环卡宾催化剂、碱、亚磺酸类化合物或其相应的盐及n,n
’‑
羰基二咪唑，使得体系处于无水无氧条件后加入有机溶剂，置于光照条件下进行反应，得到亚砜类化合物。
[0027]
优选的，所述惰性气氛为氮气气氛或者氩气气氛。
[0028]
优选的，反应完全后，经后处理得到亚砜类化合物；所述后处理为：将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应亚砜类化合物。
[0029]
本发明制备的该类化合物的结构经1h nmr、
13
c nmr、hrms等方法表征并得以确认。
[0030]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在简单、温和的条件下，在有机溶剂中，由亚磺酸、n,n
’‑
羰基二咪唑和4-烷基hantzsch酯在光催化剂、氮杂环卡宾催化剂及碱存在下，于光照条件下反应，亚磺酸与n,n
’‑
羰基二咪唑首先反应生成相应的亚磺酰咪唑，再经氮杂环卡宾亲核进攻，经光催化下发生单电子转移，在体系内生成亚磺酰基自由基与烷基自由基，随后发生自由基偶联生成目标亚砜类化合物。该方法提供了一种不经过硫醇、硫醚类化合物氧化反应合成亚砜类化合物的崭新的思路，构建了一系列用通常方法难以合成的亚砜类化合物，在科研和工业领域具有很好的指导意义和应用前景。
具体实施方式
[0031]
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。本发明中室温为15-40℃。
[0032]
实施例1
[0033][0034]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.002mmol ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6、0.2mmol hantzsch酯diethyl 4-((1,3-dioxoisoindolin-2-yl)methyl)-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dica rboxylate、0.04mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.04mmol碳酸铯、0.4mmol对甲苯亚磺酸及0.4mmol n,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入3ml二氯甲烷，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止，反应时间为12h。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液(体积比优选为6～1:1)作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应2-((p-tolylsulfinyl)methyl)isoindoline-1,3-dione例1。产率为92％。
[0035]
化合物例1的结构表征：
[0036]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.88(dd,j＝5.4,3.1hz,2h),7.76(dd,j＝5.5,3.1hz,2h),7.60(d,j＝8.1hz,2h),7.33(d,j＝8.0hz,2h),4.85(d,j＝12.5hz,1h),4.68(d,j＝12.5hz,1h),2.42(s,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ166.76,142.69,138.56,134.68,131.74,130.32,124.63,124.01,60.37,21.67.hrms(esi)calc.for c
16h13
nnao3s
+
(m+na
+
):322.0508,found:322.0519.
[0037]
实施例2
[0038][0039]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.003mmol ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6、0.2mmolhantzsch酯diethyl 4-((benzyloxy)methyl)-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate、0.03mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.03mmol碳酸铯、0.4mmol对甲苯亚磺酸及0.4mmoln,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氮气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入1ml二氯甲烷，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应1-(((benzyloxy)methyl)sulfinyl)-4-methylbenzene例2。产率为97％。
[0040]
化合物例2的结构表征：
[0041]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.52(d,j＝8.1hz,2h),7.38
–
7.30(m,7h),4.92
–
4.83(m,2h),4.51
–
4.41(m,2h),2.41(s,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ142.03,137.86,136.44,130.14,128.72,128.45,128.26,124.61,91.49,74.96,21.58.hrms(esi)calc.for c
15h16
nao2s
+
(m+na
+
):283.0763,found:283.0774.
[0042]
实施例3
[0043][0044]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.004mmol ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6、0.2mmolhantzsch酯diethyl 2,6-dimethyl-4-(5-methylhex-4-en-2-yl)-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate、0.04mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.04mmol碳酸铯、0.5mmol对甲苯亚磺酸及0.4mmoln,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入2.5ml二氯甲烷，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应1-methyl-4-((5-methylhex-4-en-2-yl)sulfinyl)benzene例3。产率为81％。
[0045]
化合物例3的结构表征：
[0046]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.48(d,j＝8.0hz,2h),7.44(d,j＝8.1hz,2h),7.29(d,j＝7.4hz,4h),5.14(t,j＝7.2hz,1h),5.07(t,j＝7.3hz,1h),2.71(dtd,j＝12.1,6.7,2.5hz,1h),2.55(td,j＝14.0,7.3hz,2h),2.40(s,6h),2.38
–
2.32(m,1h),2.12(td,j＝13.9,7.8hz,2h),1.71(s,3h),1.68(s,3h),1.59(s,3h),1.55(s,3h),1.07(d,j＝6.9hz,3h),1.02(d,j＝6.6hz,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ141.60,141.12,138.99,138.47,135.21,135.11,129.70,125.41,124.82,120.05,119.63,60.10,60.03,29.45,
27.58,25.93,21.54,21.50,18.06,18.01,12.61,10.52.hrms(esi)calc.for c
14o20
naos
+
(m+na
+
):259.1127,found:259.1130.
[0047]
实施例4
[0048][0049]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.004mmol 4czipn、0.4mmol hantzsch酯4-(adamantan-1-yl)-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarbonitrile、0.04mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.05mmol碳酸铯、0.8mmol对甲苯亚磺酸及0.7mmoln,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入4ml二氯甲烷，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应1-(p-tolylsulfinyl)adamantane例4。产率为53％。
[0050]
化合物例4的结构表征：
[0051]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.42(d,j＝8.0hz,2h),7.29(d,j＝8.0hz,2h),2.42(s,3h),2.10(s,3h),1.75
–
1.67(m,9h),1.60(d,j＝12.0hz,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ141.54,135.23,129.17,126.53,57.56,36.35,35.04,28.95,21.61.hrms(esi)calc.for c
17h22
naos
+
(m+na
+
):297.1284,found:297.1292.
[0052]
实施例5
[0053][0054]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.004mmol ir[df(cf3)ppy]2(bpy)pf6、0.2mmol hantzsch酯diethyl 4-cyclohexyl-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate、0.04mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.04mmol碳酸铯、0.5mmol对碘苯亚磺酸钠及0.5mmoln,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入4ml二氯甲烷及0.5mmol三氟甲磺酸，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应1-(cyclohexylsulfinyl)-4-iodobenzene例5。产率为89％。
[0055]
化合物例5的结构表征：
[0056]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.84(d,j＝8.2hz,2h),7.31(d,j＝8.2hz,2h),2.53(ddt,j＝11.7,8.3,3.4hz,1h),1.88
–
1.81(m,3h),1.76(d,j＝13.0hz,1h),1.65(d,j＝10.0hz,1h),1.47
–
1.35(m,2h),1.27
–
1.15(m,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ142.01,138.12,126.71,97.42,63.34,26.38,25.74,25.52,25.44,23.95.hrms(esi)calc.for c
12h15
inaos
+
(m+na
+
):356.9780,found:356.9791.
[0057]
实施例6
[0058][0059]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.006mmol 4czipn、0.4mmol hantzsch酯diethyl 4-cyclohexyl-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate、0.06mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.06mmol碳酸铯、0.8mmol噻吩-2-亚磺酸及0.8mmoln,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入4ml二氯甲烷，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应2-(cyclohexylsulfinyl)thiophene例6。产率为56％。
[0060]
化合物例6的结构表征：
[0061]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.68
–
7.62(m,1h),7.45
–
7.41(m,1h),7.12(dd,j＝4.8,3.8hz,1h),2.82(ddt,j＝11.2,7.4,3.8hz,1h),2.21
–
2.16(m,1h),1.95
–
1.89(m,1h),1.83
–
1.78(m,1h),1.69
–
1.66(m,2h),1.54
–
1.46(m,1h),1.33
–
1.23(m,4h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ135.95,131.10,130.43,127.33,64.96,25.97,25.63,25.42,25.28.hrms(esi)calc.for c
10h14
naos
2+
(m+na
+
):237.0378,found:237.0388.
[0062]
实施例7
[0063][0064]
在室温下，在干燥的试管反应管中加入0.004mmol 4czipn、0.2mmol hantzsch酯diethyl 4-cyclohexyl-2,6-dimethyl-1,4-dihydropyridine-3,5-dicarboxylate、0.04mmol 1,3-二叔丁基-1h-咪唑-3-鎓四氟硼酸盐、0.04mmol碳酸铯及0.4mmol n,n
’‑
羰基二咪唑，置于高纯氩气中置换气，使得体系处于无水无氧条件后加入0.4mmol对三氟甲基苯亚磺酸于4ml二氯甲烷中的溶液，置于蓝光光照反应装置中搅拌至完全反应为止。继tlc监测完全反应后，将反应液减压浓缩，并采用石油醚和乙酸乙酯的混合液作为流动相进行柱层析分离，即可得到相应1-(cyclohexylsulfinyl)-4-trifluoromethylbenzene例7。产率为40％。
[0065]
化合物例7的结构表征：
[0066]1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.78(d,j＝8.3hz,2h),7.71(d,j＝8.3hz,2h),2.58(tt,j＝11.9,3.6hz,1h),1.96
–
1.83(m,3h),1.70
–
1.66(m,2h),1.51
–
1.41(m,2h),1.30
–
1.19(m,3h).
13
c nmr(101mhz,chloroform-d)δ146.56(d,jf＝1.4hz),133.03(q,j＝32.7hz),126.02(q,j＝3.7hz),125.53,123.71(q,j＝272.7hz),63.40,26.57,25.78,25.46,25.43,23.65.
19
f nmr(376mhz,chloroform-d)δ-62.79.
[0067]
实施例8
[0068]
基于实施例1，其溶剂替换为乙腈，所得亚砜类化合物例1的产率为89％。
[0069]
实施例9
[0070]
基于实施例1，其碱替换为醋酸钠，所得亚砜类化合物例1的产率为81％。
[0071]
实施例10
[0072]
基于实施例1，其氮杂环卡宾催化剂替换为1,3-二甲基碘化咪唑，所得亚砜类化合物例1的产率为78％。
[0073]
本技术领域中的技术人员应当认识到，以上的实例仅是用来说明本发明，只是本发明的较佳方案，而非用作为对本发明作任何形式上的限定，只要在本发明的实质精神范围内，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。