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全氟烷基磺酰氟应用于1, 3-二羰基化合物和苄醇衍生物之间一步C-或O-苄基化反应

严兆华 ,  金红爱 ,  余信权 ,  王汪阳 ,  田伟生

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引用本文: 严兆华, 金红爱, 余信权, 王汪阳, 田伟生. 全氟烷基磺酰氟应用于1, 3-二羰基化合物和苄醇衍生物之间一步C-或O-苄基化反应[J]. 有机化学, 2017, 37(1): 196-202. doi: 10.6023/cjoc201608008 shu
Citation:  Yan Zhaohua, Jin Hongai, Yu Xinquan, Wang Wangyang, Tian Weisheng. One-Step C-or O-Benzylation of 1, 3-Dicarbonyls with Benzyl Alcohols Promoted by Perfluoroalkanosulfonyl Fluoride[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2017, 37(1): 196-202. doi: 10.6023/cjoc201608008 shu

全氟烷基磺酰氟应用于1, 3-二羰基化合物和苄醇衍生物之间一步C-或O-苄基化反应

  • a.

    南昌大学化学学院 南昌 330031

  • b.

    中国科学院上海有机化学研究所 上海 200032

    • 通讯作者: 严兆华, E-mail: yanzh@ncu.edu.cn; 田伟生
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21362022

摘要: 碱性介质中，苄醇衍生物在全氟烷基磺酰氟作用下与1，3-二酮化合物和β-酮酸酯这两种1，3-二羰基化合物发生一步C-或O-苄基化反应，以中等到优秀的产率生成相应的C-或O-苄基化产物.

English

  • 

    全氟烷基磺酰氟(以RfSO2F表示, 如n-C4F9SO2F和n-C8F17SO2F)是一类十分有效的羟基活化试剂.目前国内已有厂家实现了其规模化生产.销售价格约为每公斤600元.在工业上, 它们主要被应用于制备高性能的表面活性剂全氟烷基磺酸盐RfSO3-M+. RfSO2F具有在潮气中稳定和低毒的优点.在RfSO2F参与的有机反应中, 副产物是水溶性的全氟烷基磺酸盐, 在后处理中易于除去而具有后处理简便的优点.在有机合成中, RfSO2F已被广泛地应用于和醇反应制备相应的单氟代物(即用于C-F键的构建中)[9, 10].在我们国内, 黄维垣和陈庆云等老一辈科学家已对全氟烷基磺酰氟的应用做了许多开创性的研究工作.在此基础上, 我们近年来陆陆续续地报道了一些RfSO2F应用于C-O[11], C-N和C-S[12]键构建的研究结果. RfSO2F除了可以活化醇羟基外, 还可以用于活化羧酸[13]、醛肟[14]和酮肟[15]中的羟基而发生酯化、酰胺化和贝克曼重排等反应.全氟烷基磺酰氟还可作用于特殊刚性结构的羟基酮化合物而巧妙地应用于分子内C-C键构建中[16]以及作为氧化体系的组成部分应用于烯烃的环氧化[17]和苄醇的氧化反应[18]中.然而到目前为止, 全氟烷基磺酰氟应用于醇化合物和1, 3-二羰基化合物之间C-或O-烷基化反应还未见文献报道.作为课题研究的深入, 我们报道在碱性介质中, 全氟烷基磺酰氟可应用于苄醇衍生物和1, 3-二羰基化合物之间的一步苄基化反应中, 以中等到优秀的产率生成相应的C-或O-苄基化产物(Eq. 1).

    1, 3-二羰基化合物的C-或O-苄基化反应是有机合成中构建C-C键或C-O键的一种常用方法.近年来, 烯醇醚类化合物在有机合成化学中的应用价值正日益显现出来而受到有机化学家们的高度重视[1, 2], 因此烯醇醚类化合物的制备方法研究就显得尤为重要.传统的苄基化反应需要将苄醇衍生物分子中的羟基转化为卤素或相应的磺酸酯和磷酸酯等离去基团.苄醇化合物比苄基卤代物或苄基磺酸酯等具有更稳定、价格更便宜和毒性更低等优点, 因此1, 3-二羰基化合物和苄醇衍生物之间直接的C-或O-苄基化反应显然是一种更优越的方法.前人已报道了多种试剂或催化剂可成功且方便地应用于这类反应中[3~8], 如HClO4、InCl3、Bi (OTf)3等.然而美中不足的是, 这些方法中有些依然存在着需要高温、反应时间较长和试剂或催化剂具有腐蚀或危险性等缺点.由此可见, 开发出更有效且反应条件更温和的试剂或催化剂仍有必要.

    1    结果与讨论

    1.1    1, 3-二羰基化合物底物的考察

    在室温下使用甲苯为溶剂, 以1, 8-二氮杂二环[5.4.0]-十一碳-7-烯(DBU)为碱, 以n-C4F9SO2F为全氟烷基磺酰氟试剂, n(1):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.0:1.0:1.0:2.2, 反应结果见表 1.从表 1可见, 1a和1b与2a的反应都没有生成相应的苄基化产物(表 1, Entries 1, 2), 所得到的产物仅是2a与n-C4F9SO2F的反应产物氟代物, 即对硝基苄基氟(4-O2NC6H4CH2F).这可能是由于1a和1b分子中活泼氢的酸性较弱引起的.分子中活泼氢的酸性较强的三个1, 3-二羰基化合物1c、1d和1e与2a的反应则顺利地生成了相应的C-或O-苄基化产物3ca、3da和4ea, 且1, 3-二羰基化合物分子中活泼氢的酸性越强, 苄基化产物产率越高(表 1, Entries 3~5).其中, 1c和1d反应后所得到的都是C-苄基化产物且这些反应中都没有检测到相应的O-苄基化产物而1e所得到的是O-苄基化产物, 类似地, 该反应中也没有检测到相应的C-苄基化产物的生成.需要说明的是, 4ea的核磁氢谱和碳谱表明, 产物是一个单一化合物, 即为反式烯烃化合物. 1f和2a的反应中虽然原料2a转化完全, 但是所得产物较为复杂, 没有主产物.由此可见, 只有分子中活泼氢的酸性较强的β-酮酸酯适用于这种苄基化反应, 而酸性较弱的丙二酸二乙酯和β-酮酰胺都不适合于该类反应.

    我们首先选择了对硝基苄醇(2a)作为苄醇衍生物底物, 考察了几个不同类型的1, 3-二羰基化合物[丙二酸二乙酯(1a)、N, N-二甲基-2-氧代丁酰胺(1b)、苯甲酰乙酸乙酯(1c)、乙酰乙酸乙酯(1d)、4, 4, 4-三氟-3-氧代丁酸乙酯(1e)和2, 4-戊二酮(1f)]在全氟烷基磺酰氟试剂作用下的苄基化反应.

    表1 对硝基苄醇和1, 3二羰基化合物之间的苄基化反应a Table1. Benzylation of 1, 3-dicarbonyls with 4-nitrobenzyl alcohol
    表选项

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    Entry 1 Time/h 3 4 Yieldb/%
    1 1a 24 - - -
    2 1b 24 - - -
    3 1c 6 3ca - 30
    4 1d 6 3da - 29
    5 1e 6 - 4ea 69
    6 1f 6 - - -
    a n(1):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.0:1.0:1.0:2.2; b Isolated yields.
    表1 对硝基苄醇和1, 3二羰基化合物之间的苄基化反应a
    Table1. Benzylation of 1, 3-dicarbonyls with 4-nitrobenzyl alcohol

    1.2    反应条件的优化

    我们以1e和2a之间的O-苄基化为模型反应, 对反应条件进行了优化, 实验结果见表 2.

    优化溶剂、碱和反应温度时, 各物料配比n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(base)为1.0:1.0:1.0:2.2.首先在室温下以DBU为碱, 对溶剂进行了优化.从表 2可见, 使用二氯甲烷作溶剂时, 产物4ea收率最高, 为90%(表 2, Entries 1~6).

    表2 1e和2a苄基化反应条件的优化a Table2. Optimization of reaction conditions for benzylation of 1e with 2a
    表选项

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    Entry Solvent Temp./℃ Base Time/h Yieldb/%
    1 PhMe 25 DBU 6 69
    2 CH3COCH3 25 DBU 6 80
    3 THF 25 DBU 6 75
    4 MeCN 25 DBU 6 83
    5 1, 4-Dioxane 25 DBU 6 78
    6 CH2Cl2 25 DBU 6 90
    7 CH2Cl2 25 EtN (Pr-i)2 20 86
    8 CH2Cl2 25 Et3N 20 82
    9 CH2Cl2 25 Pyridine 20 65
    10 THF 25 NaH 20 0
    11 CH2Cl2 25 K2CO3 20 0
    12 CH2Cl2 -10 DBU 20 10
    13 CH2Cl2 0 DBU 20 35
    14 CH2Cl2 reflux DBU 1 20
    15c CH2Cl2 25 DBU 6 76
    16d CH2Cl2 25 DBU 6 93
    17e CH2Cl2 25 DBU 6 91
    18f CH2Cl2 25 DBU 6 90
    a n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.0:1.0:1.0:2.2; b isolated yield; c RfSO2Fis n-C8F17SO2F; d n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.2:1.0:1.2:2.2; e n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.5:1.0:1.5:2.5; f n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.1:1.0:1.1:2.2.
    表2 1e和2a苄基化反应条件的优化a
    Table2. Optimization of reaction conditions for benzylation of 1e with 2a

    接下来以CH2Cl2为溶剂和室温下考察了碱的影响.使用K2CO3和NaH作碱时, 没有生成4ea, 只生成了少量的对硝基苄基氟(表 2, Entries 10 and 11).使用较弱的有机碱吡啶、三乙胺和二异丙基乙基胺时, 4ea的产率分别为65%、82%和86%(表 2, Entries 7~9).由此可见以碱性较强的DBU为碱时的结果最好, 4ea的产率高达90% (表 2, Entry 6).

    最后我们还对四个物料之间的配比n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)进行了优化.结果发现, 四种物料之间的配比对反应影响不大, 以n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)为1.2:1.0:1.2:2.2为最好(表 2, Entries 16~18).即使增加1e、n-C4F9SO2F和DBU的使用量, 产物4ea的产率几乎不变.

    我们还考察了温度对反应的影响.以DBU为碱, 溶剂为CH2Cl2, 结果发现, 当反应在较低的温度如-10和0 ℃下进行时, 原料转化不完全, 4ea的产率仅为10%和35%(表 2, Entries 12, 13).当反应在回流温度下进行时, 原料2a虽然转化完全, 但主产物是对硝基苄基氟, 4ea的产率同样很低, 仅为20%(表 2, Entry 14).当使用另一个有商品销售的全氟烷基磺酰氟试剂n-C8F17SO2F代替n-C4F9SO2F时, 我们获得了较差的实验结果, 产物4ea的产率仅为76%(表 2, Entry 15), 这可能是因为n-C8F17SO2F在有机溶剂中的溶解度比n-C4F9SO2F更小引起的.

    综上所述, 最优化的实验条件是:溶剂为CH2Cl2, 碱为DBU, n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)为1.2:1.0:1.2:2.2, 反应在室温下进行.

    1.3    不同苄醇衍生物和1, 3-二羰基化合物之间的反应情况

    表3 苄醇衍生物适用范围的考察a
    表选项

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    Entry Product Yieldb/%
    1 55
    2 68
    3 90
    4 88
    5 92
    6 45
    7 92
    8 87
    9 95
    10 95
    11 91
    12 92
    a All the reactions were run with 1 (5.0 mmol), 2 (4.1 mmol), n-C4F9SO2F (5.0 mmol), and DBU (9.0 mmol) in CH2Cl2 at 25 ℃ for 6 h; b isolated yield.
    表3 苄醇衍生物适用范围的考察a

    为了考察全氟烷基磺酰氟存在下苄醇衍生物和1, 3-二羰基化合物之间C-或O-苄基化反应的适用范围和反应情况, 我们继续试验了多个苄醇衍生物2b~2i和三个1, 3-二羰基化合物1d~1f之间的苄基化反应, 实验结果列于表 3中.

    从表 3的实验结果可见, 所考察的苄醇衍生物2b~2h与1, 3-二羰基化合物1d和1e之间的反应都顺利地生成了相应的苄基化产物.不像1f和2a的反应, 当使用其它苄醇衍生物为底物时, 2与1f之间也能顺利地以优秀的产率发生O-苄基化反应而生成相应的苄基化产物(表 3, Entries 4, 8, 12).同样值得一提的是, 从核磁氢谱和碳谱可以看出, 所有得到的烯醇苄醚产物4都是单一化合物, 即都为反式烯烃化合物. 2b与1d和2b与1e的反应所生成的是C-苄基化产物(表 3, Entries 1, 2), 而其它所有的苄醇衍生物2c~2h与1, 3-二羰基化合物1d~1f之间的反应都只生成了相应的O-苄基化产物(表 3, Entries 3~12).分子中活泼氢酸性较弱的1, 3-二羰基化合物1d和苄醇衍生物之间的反应仅以中等的产率生成了苄基化产物(表 3, Entries 1~6), 而分子中活泼氢酸性较强的1, 3-二羰基化合物1e和1f与苄醇衍生物之间的苄基化反应则都以优秀的产率生成了相应的苄基化产物.苄醇衍生物中苯环上的取代基对反应的影响不大, 比如, 2d、2e、2f和2g分别与1e的反应产物产率都在90%左右(表 3, Entries 5, 7, 9, 10).当2h分别与1e和1f反应时, 也以91%~92%的产率顺利地生成了相应的O-苄基化产物4eh和4fh (表 3, Entries 11, 12), 可见, 苄基仲醇衍生物也适用于该苄基化反应.需要说明的是, 在这些反应中, 没有发现同时有C-苄基化产物和O-苄基化产物以相当的比例生成的情况.

    1.4    反应机理推测

    以1e和2c之间的苄基化反应为例, 反应机理如Scheme 1所示.

    图图式 1 推测的反应机理

    Figure 图式 1. Proposed mechanism

    图选项

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    苄醇2c首先在有机碱DBU作用下和全氟烷基磺酰氟试剂反应生成活泼的中间体A.同时体系中共存的1, 3-二羰基化合物1e在碱DBU作用下, 可生成碳负离子物种B和氧负离子物种C.接着若物种B进攻A, 即得到C-苄基化产物3ec, 若物种C进攻A, 即得到O-苄基化产物4ec.在所考察的反应中, 有的反应只得到C-苄基化产物3, 而有的反应只得到O-苄基化产物4, 原因还不是很清楚.

    2    结论

    总之, 在有机碱DBU存在下, 全氟烷基磺酰氟试剂能活化苄醇衍生物, 与1, 3-二酮化合物和β-酮酸酯这两种1, 3-二羰基化合物之间发生一步苄基化反应, 以中等到优秀的产率生成相应的C-或O-苄基化产物, 从而为1, 3-二羰基化合物的苄基化反应提供了一种新的试剂体系, 该反应具有产物产率高和条件温和的优点.在碱性介质中进行是该反应的另一个特色.实验结果进一步扩展了全氟烷基磺酰氟试剂在有机合成化学中的应用价值.全氟烷基磺酰氟试剂应用于活化其它醇类化合物和1, 3-二羰基化合物之间的烷基化反应目前正在进行中.

    3    实验部分

    3.1    仪器与试剂

    所使用的全氟烷基磺酰氟试剂n-C4F9SO2F和n-C8F17SO2F从江西国化实业有限公司购买, 含量99%以上.所有的苄醇底物、1, 3-二羰基化合物底物、各种碱和各种溶剂都购自上海国药集团化学试剂有限公司, 均未经任何处理就直接使用.柱层析用的吸附剂为青岛海洋化工厂生产的硅胶H (10~40 μm, 200~300目), 洗脱剂为不同体积比例的石油醚(沸程为60~90 ℃)和乙酸乙酯的混合溶剂.

    AVANCE 400 MHz型核磁共振仪(TMS作内标, CDCl3作溶剂, 瑞士Bruker公司); 5700 FT-IR红外光谱仪(美国Thermo Nicolet公司); Esquire 3000高分辨质谱仪(美国Bruker Daltonics公司); ZQ 4000/2695质谱仪(美国Waters公司).

    3.2    全氟烷基磺酰氟诱导的苄醇衍生物和1, 3-二羰基化合物之间一步C-或O-苄基化反应通法

    3-对硝基苯基-2-苯甲酰基丙酸乙酯(3ca)[19]:淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.08 (d, J=7.2 Hz, 2H), 7.94 (d, J=7.6 Hz, 2H), 7.25~7.08 (m, 5H), 4.65 (t, d, J=7.2 Hz, 1H), 4.12~4.05 (m, 2H), 3.41 (d, J=7.2 Hz, 2H), 1.09 (t, J=7.0 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 193.53, 168.63, 146.84, 146.19, 135.88, 133.80, 129.90, 128.78, 128.60, 123.66, 61.79, 55.35, 34.32, 13.86; IR (neat) ν:1729, 1686, 1610, 1585, 1510, 1340, 1259 cm-1.

    (反)-4-三氟-3-(1-苯基)乙氧基丁-2-烯酸乙酯(4eh):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.40~7.30 (m, 5H), 5.96 (q, J=9.6 Hz, 1H), 5.76 (s, 1H), 4.23~4.15 (m, 2H), 1.66 (d, J=9.6 Hz, 3H), 1.27 (t, J=10.8 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 163.88, 151.10 (q, JF-C=33.0 Hz), 140.73, 128.50, 128.40, 126.43, 119.73 (q, JF-C=276.0 Hz), 102.77 (q, JF-C=3.3 Hz), 82.10, 60.88, 23.27, 14.09; IR (neat) ν: 2983, 1724, 1659, 1453, 1366, 1293, 1202, 1149, 1029 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C14H15F3O3Na (M+Na)+ 311.0871, found 311.0875.

    3-对硝基苯基-2-乙酰基丙酸乙酯(3da)[20]:淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.08 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.33 (d, J=8.8 Hz, 2H), 4.16~4.09 (m, 2H), 3.78 (t, J=7.6 Hz, 2H), 3.26~3.15 (m, 2H), 2.20 (s, 3H), 1.19 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 201.18, 168.43, 146.02, 129.80, 123.75, 61.86, 60.61, 33.37, 29.67, 14.01; IR (neat) ν:2976, 1717, 1633, 1519, 1347, 1250 cm-1.

    以2a和1e的反应为例.室温下, 将对硝基苄醇2a (627 mg, 4.1 mmol)溶解于CH2Cl2 (20 mL)中.然后依次加入4, 4, 4-三氟-3-氧代丁酸乙酯(1e) (920 mg, 5.0 mmol)和DBU (1.37 g, 9.0 mmol).搅拌均匀后用针筒于5 min内慢慢注入全氟正丁基磺酰氟的CH2Cl2溶液(1.51 g, 5.0 mmol, 溶于3 mL CH2Cl2中).反应液继续在室温下搅拌6 h.旋蒸浓缩除去低沸点组分, 所得残留液直接经硅胶柱层析纯化[洗脱剂: V(石油醚):V(乙酸乙酯)=50:1]后得(反)-4, 4, 4-三氟-3-对硝基苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4ea), 1.18 g, 产率为90%.淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.20 (d, J=8.4 Hz, 2H), 7.56 (d, J=8.4 Hz, 2H), 5.92 (s, 1H), 5.36 (s, 2H), 4.20 (q, J=7.1 Hz, 2H), 1.27 (t, J=7.0 Hz, 3H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ:163.18, 152.49 (q, JF-C=34.7 Hz), 147.81, 142.65, 128.02, 123.70, 119.40 (q, JF-C=263.0 Hz), 104.40, 75.19, 61.23, 14.00; IR (neat) ν: 1724, 1668, 1512, 1343, 1076 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C13H12F3NO5Na (M+Na)+ 342.0566, found 342.0562.

    (反)-4-三氟-3-对氟苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4eg):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.37 (dd, J=8.4, 5.6 Hz, 2H), 7.03 (dd, J=8.4, 8.4 Hz, 2H), 5.87 (s, 1H), 5.24 (s, 2H), 4.21 (q, J=7.2 Hz, 2H), 1.27 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ:164.08, 162.50 (d, JF-C=275.8 Hz), 152.70 (q, JF-C=33.4 Hz), 131.28 (d, JF-C=3.2 Hz), 130.11 (d, JF-C=8.4 Hz), 119.65 (q, JF-C=275.6 Hz), 115.38 (d, JF-C=21.5 Hz), 103.53 (q, JF-C=3.6 Hz), 76.13, 60.97, 13.89; IR (neat) ν: 2944, 2839, 1725, 1664, 1481, 1353, 1292, 1199, 1145, 1087 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C13H12F4O3Na (M+Na)+ 315.0621, found 315.0626.

    (反)-4, 4, 4-三氟-3-对甲基苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4ed):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.32 (d, J=8.0 Hz, 2H), 7.14 (d, J=7.6 Hz, 2H), 5.89 (s, 1H), 5.29 (s, 2H), 4.24 (q, J=7.2 Hz, 2H), 2.38 (s, 3H), 1.33 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 163.63, 152.88 (q, JF-C=33.3 Hz), 138.56, 132.47, 129.25, 128.37, 119.80 (q, JF-C=275.4 Hz), 102.98, 76.94, 61.01, 21.17, 14.08; IR (neat) ν:2944, 2839, 1725, 1664, 1481, 1353, 1292, 1199, 1145, 1087 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C14H15F3O3Na (M+Na)+ 311.0871, found 311.0878.

    (反)-4-苄氧基戊-3-烯-2-酮(4fc)[23]:淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.36~7.34 (m, 5H), 5.60 (s, 1H), 4.84 (s, 2H), 2.35 (s, 3H), 2.18 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 197.05, 171.72, 135.39, 128.65, 128.35, 127.64, 100.43, 70.14, 32.04, 19.81; IR (neat) ν:2985, 1711, 1680, 1610, 1375, 1152 cm-1.

    辅助材料(Supporting Information)    所有产物的核磁氢谱和碳谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

    (反)-4-三氟-3-(2, 3-二甲氧基)苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4ef):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.06~7.02 (m, 2H), 6.93~6.87 (m, 1H), 5.86 (s, 1H), 5.31 (s, 2H), 4.21 (q, J=7.2 Hz, 2H), 3.84 (s, 3H), 3.83 (s, 3H), 1.28 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 163.56, 152.86 (q, JF-C=33.4 Hz), 152.55, 147.36, 129.33, 124.01, 121.65, 119.63 (q, JF-C=276.7 Hz), 113.03, 102.70 (q, JF-C=3.5 Hz), 72.24, 60.98, 55.65, 13.97; IR (neat) ν: 2935, 2839, 1725, 1662, 1483, 1293, 1199, 1145, 1087cm-1. HRMS (ESI) calcd for C15H17F3-O5Na (M+Na)+ 357.0926, found 357.0911.

    (反)-4-(2, 3-二氯)苄氧基戊-3-烯-2-酮(4fe):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.43 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.36 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.23 (dd, J=8.0 Hz, 1H), 5.56 (s, 1H), 4.93 (s, 2H), 2.35 (s, 3H), 2.17 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 196.77, 170.88, 135.53, 133.26, 130.87, 130.01, 127.45, 126.76, 100.75, 67.26, 31.98, 19.46; IR (neat) ν: 1720, 1665, 1598, 1476, 1255, 1137 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C12H12Cl2O2Na (M+Na)+ 281.0112, found 281.0123.

    (反)-4-三氟-3-(2, 3-二氯)苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4ee):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.46 (d, J=7.2 Hz, 1H), 7.39 (d, J=8.0 Hz, 1H), 7.20 (dd, J=8.0 Hz, 8.0 Hz, 1H), 5.91 (s, 1H), 5.36 (s, 2H), 4.21 (q, J=7.2 Hz, 2H), 1.26 (t, J=6.8 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ:163.20, 152.48 (q, JF-C=33.74 Hz), 135.71, 133.06, 130.84, 130.10, 127.40, 127.06, 119.62 (q, JF-C=275.6 Hz), 103.66 (q, JF-C=3.5 Hz), 74.03, 61.14, 13.90; IR (neat) ν: 1725, 1661, 1295, 1201, 1148 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C13H11Cl2F3O3Na (M+Na)+ 364.9935, found 364.9939.

    2-乙酰基-3-对(二乙胺基)苯基丙酸乙酯(3db)[21]:淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.00 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.58 (d, J=8.4 Hz, 2H), 4.14 (q, J=6.8 Hz, 2H), 3.72 (t, J=7.6 Hz, 1H), 3.30 (q, J=7.2 Hz, 4H), 3.04 (d, J=7.6 Hz, 2H), 2.17 (s, 3H), 1.20 (t, J=7.2 Hz, 3H), 1.12 (t, J=7.0 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 203.13, 169.12, 146.56, 129.56, 128.62, 112.06, 61.74, 61.27, 44.32, 33.19, 29.61, 14.02, 12.52; IR (neat) ν:2973, 1718, 1620, 1520, 1311, 1264, 1199, 1150 cm-1.

    (反)-3-(2, 3-二氯)苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4de):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.43 (d, J=7.2 Hz, 1H), 7.36 (d, J=7.6 Hz, 1H), 7.22 (dd, J=7.6 Hz, 8.0 Hz, 1H), 5.13 (s, 1H), 4.91 (s, 2H), 4.14 (q, J=7.2 Hz, 2H), 2.37 (s, 3H), 1.26 (t, J=7.2 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 171.32, 167.57, 135.59, 133.22, 130.88, 129.94, 127.42, 126.66, 92.51, 67.32, 59.52, 18.86, 14.38; IR (neat) ν:2979, 2929, 1711, 1623, 1428, 1372, 1273, 1142, 1063 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C13H14Cl2O3Na (M+Na)+ 311.0218, found 311.0228.

    (反)-4-(1-苯基)乙氧基戊-3-烯-2-酮(4fh):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.36~7.25 (m, 5H), 5.34 (q, J=8.0 Hz, 1H), 5.09 (s, 1H), 2.42 (s, 3H), 1.88 (s, 3H), 1.59 (d, J=8.0 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ:196.38, 169.66, 141.23, 128.84, 128.68, 125.18, 101.78, 75.74, 32.01, 23.40, 19.55; IR (neat) ν: 1722, 1678, 1609, 1235, 1151 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C13H16O2Na (M+Na)+ 227.1048, found 227.1043.

    2-三氟乙酰基-3-对(N, N-二乙胺基)苯基丙酸乙酯(3eb):淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.01 (d, J=8.4 Hz, 2H), 6.59 (d, J=8.0 Hz, 2H), 4.18 (q, J=7.6 Hz, 2H), 4.11 (t, J=7.6 Hz, 1H), 3.32 (q, J=6.8 Hz, 4H), 3.17 (d, J=7.6 Hz, 2H), 1.22 (t, J=6.8 Hz, 3H), 1.13 (t, J=7.0 Hz, 6H); 13 C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 186.66 (d, 2JF-C=36.0 Hz), 166.75, 146.87 129.80, 129.67, 117.90 (q, JF-C=273.4 Hz), 112.01, 62.20, 55.55, 44.30, 32.87, 13.83, 12.47; IR (neat) ν: 2975, 1704, 1619, 1521, 1381, 1266, 1183, 1092 cm-1. HRMS (ESI) calcd for C17H22F3NO3Na (M+Na)+ 368.1449, found 368.1445.

    (反)-4, 4, 4-三氟-3-苄氧基丁-2-烯酸乙酯(4ec)[22]:淡黄色油状液体. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.45~7.35 (m, 5H), 5.89 (s, 1H), 5.31 (s, 2H), 4.24 (q, J=7.0 Hz, 2H), 1.31 (t, J=7.1 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ:163.55, 152.80 (q, JF-C=34.6 Hz), 135.39, 128.60, 128.52, 128.09, 119.73 (q, JF-C=275.6 Hz), 103.15, 76.85, 61.02, 14.05; IR (neat) ν: 2987, 1725, 1664, 1355, 1295, 1201, 1146, 1030 cm-1.

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  • 图式 1  推测的反应机理

    Scheme 1  Proposed mechanism

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    表 1  对硝基苄醇和1, 3二羰基化合物之间的苄基化反应a

    Table 1.  Benzylation of 1, 3-dicarbonyls with 4-nitrobenzyl alcohol

    Entry 1 Time/h 3 4 Yieldb/%
    1 1a 24 - - -
    2 1b 24 - - -
    3 1c 6 3ca - 30
    4 1d 6 3da - 29
    5 1e 6 - 4ea 69
    6 1f 6 - - -
    a n(1):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.0:1.0:1.0:2.2; b Isolated yields.
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    表 2  1e和2a苄基化反应条件的优化a

    Table 2.  Optimization of reaction conditions for benzylation of 1e with 2a

    Entry Solvent Temp./℃ Base Time/h Yieldb/%
    1 PhMe 25 DBU 6 69
    2 CH3COCH3 25 DBU 6 80
    3 THF 25 DBU 6 75
    4 MeCN 25 DBU 6 83
    5 1, 4-Dioxane 25 DBU 6 78
    6 CH2Cl2 25 DBU 6 90
    7 CH2Cl2 25 EtN (Pr-i)2 20 86
    8 CH2Cl2 25 Et3N 20 82
    9 CH2Cl2 25 Pyridine 20 65
    10 THF 25 NaH 20 0
    11 CH2Cl2 25 K2CO3 20 0
    12 CH2Cl2 -10 DBU 20 10
    13 CH2Cl2 0 DBU 20 35
    14 CH2Cl2 reflux DBU 1 20
    15c CH2Cl2 25 DBU 6 76
    16d CH2Cl2 25 DBU 6 93
    17e CH2Cl2 25 DBU 6 91
    18f CH2Cl2 25 DBU 6 90
    a n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.0:1.0:1.0:2.2; b isolated yield; c RfSO2Fis n-C8F17SO2F; d n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.2:1.0:1.2:2.2; e n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.5:1.0:1.5:2.5; f n(1e):n(2a):n(n-C4F9SO2F):n(DBU)=1.1:1.0:1.1:2.2.
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    表 3  苄醇衍生物适用范围的考察a

    Entry Product Yieldb/%
    1 55
    2 68
    3 90
    4 88
    5 92
    6 45
    7 92
    8 87
    9 95
    10 95
    11 91
    12 92
    a All the reactions were run with 1 (5.0 mmol), 2 (4.1 mmol), n-C4F9SO2F (5.0 mmol), and DBU (9.0 mmol) in CH2Cl2 at 25 ℃ for 6 h; b isolated yield.
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  • 收稿日期:  2016-08-11
  • 修回日期:  2016-09-07
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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