一种无金属催化合成β-溴代苯乙烯的方法转让专利
申请号 : CN201911014750.3
文献号 : CN110683933B
文献日 : 2022-03-18
发明人 : 陈学年 , 荆怡 , 马艳娜
申请人 : 河南师范大学
摘要 :
本发明公开了一种无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，属于有机化学技术领域。以取代苯乙烯1为原料，在溴化试剂、过硫酸钠以及二氯乙烷存在下反应，一步即可β‑溴代苯乙烯类化合物2。本发明解决了传统合成方法需要在贵金属催化下首先转化为烯基硼、烯基硅等中间体，接着进一步卤化的技术难题；避免了传统制备方法中反应试剂昂贵、催化成本高、操作复杂、不能够大量制备等缺点；采用该方法可得到系列β‑溴代苯乙烯类化合物，具备潜在的应用前景。
权利要求 :
1.一种无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，其特征在于，合成路线如下：包括如下步骤：以取代苯乙烯1为原料，在溴源、过硫酸钠及二氯乙烷存在下加热反应，
1 2
得到β‑溴代苯乙烯类化合物2；其中，R 选自氢、C1‑C4烷基、卤素中的一种或多种；R选自氢或苯基；溴源选自NBS、DBDMH、TBCA或1,3‑二溴‑1,3,5‑噻嗪烷‑2,4,6‑三酮。
2.根据权利要求1所述无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，其特征在于：反应无需惰性气体保护，在空气中进行。
3.根据权利要求1所述无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，其特征在于：取代苯乙烯
1、溴源与过硫酸钠摩尔比为1:0.35‑1.05:1.5‑3。
4.根据权利要求1所述无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，其特征在于：加热反应温度为80‑120℃。
5.根据权利要求1所述无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法，其特征在于，具体步骤为：将取代苯乙烯、N‑溴代丁二酰亚胺和过硫酸钠加入1,2‑二氯乙烷中，100℃下搅拌3小时，反应结束，通过柱层析分离提纯得到β‑溴代苯乙烯。
说明书 :
一种无金属催化合成β‑溴代苯乙烯的方法
技术领域
[0001] 本发明属于有机化学技术领域，涉及β‑溴代苯乙烯的合成方法，具体涉及一种无金属催化合成β‑溴代苯乙烯类化合物的方法。
背景技术
[0002] β‑溴代苯乙烯，又称溴代苏合香烯，是一类非常重要的卤代烯烃，多用于香皂或洗衣粉加香，也用于紫丁香、水仙、黄水仙、葵花、甜豆花、香薇等香型中，为卤代烃类香料的代
表性产品，天然不存在，均由人工合成。同时也是一类非常重要的有机合成中间体，广泛应
用于各种偶联反应中，例如：Heck,Suzuki,Hiyama,Stille和Ullmann偶联等。
表性产品，天然不存在，均由人工合成。同时也是一类非常重要的有机合成中间体，广泛应
用于各种偶联反应中，例如：Heck,Suzuki,Hiyama,Stille和Ullmann偶联等。
[0003] 现有技术中，已经发展了多种方法来实现这类化合物的合成，然而这类方法都存在着一定的缺陷。例如通过肉桂酸的脱羧溴化和苯乙烯同次溴酸加成后再经脱水而得。这
两种合成方法都需要通过两步反应来实现，反应步骤繁琐且环境污染严重。
两种合成方法都需要通过两步反应来实现，反应步骤繁琐且环境污染严重。
[0004] 因此，以苯乙烯类化合物为原料来合成β‑溴代苯乙烯的反应得到了关注，反应过程中以苯乙烯类化合物为原料，首先在钌催化剂存在下与乙烯基硼或乙烯基硅反应，得到
苯乙烯基硼或苯乙烯基硅，苯乙烯基硼或苯乙烯基硅进一步与溴化试剂反应，得到β‑溴代
苯乙烯，反应方程式如下：
苯乙烯基硼或苯乙烯基硅，苯乙烯基硼或苯乙烯基硅进一步与溴化试剂反应，得到β‑溴代
苯乙烯，反应方程式如下：
[0005]
[0006] 该路线实现了β‑溴代苯乙烯的合成，但其反应过程中使用复杂的过渡金属钌为催化剂，乙烯基硼或乙烯基硅为反应试剂，且反应完后硅和硼以副产物的形式存在于反应体
系中，大大提高了反应成本，不适合工业化生产。
系中，大大提高了反应成本，不适合工业化生产。
[0007] 因此，开发出符合绿色化学发展方向的合成方法，采用无金属催化的制备出β‑溴代苯乙烯类化合物，仍然是非常必要的。
发明内容
[0008] 为了克服上述技术缺陷，本申请提供了一种在室温及无金属催化条件下，一步合成β‑溴代苯乙烯类化合物的简单方法，解决了以苯乙烯类化合物为原料需要借助苯乙烯基
硅或苯乙烯基硼中间体的技术难题；避免了传统制备方法中反应步骤繁琐且环境污染严重
等缺点；采用该方法可以得到系列β‑溴代苯乙烯类化合物。
硅或苯乙烯基硼中间体的技术难题；避免了传统制备方法中反应步骤繁琐且环境污染严重
等缺点；采用该方法可以得到系列β‑溴代苯乙烯类化合物。
[0009] 本发明的目的在于提供一种合成路线简单、反应成本低、易于规模化生产的β‑溴代苯乙烯类化合物的制备方法。
[0010] 本发明提供的合成β‑溴代苯乙烯类化合物方法，包括如下步骤：以取代苯乙烯1为原料，在溴源、过硫酸钠及二氯乙烷存在下反应，一步即可得到本发明所述β‑溴代苯乙烯类
化合物2；
化合物2；
[0011]
[0012] 其中，R1选自氢、C1‑C4烷基、卤素中的一种或多种。R2选自氢或苯基。
[0013] 进一步地，在上述技术方案中，所述反应无需惰性气体保护，在空气中进行。
[0014] 进一步地，在上述技术方案中，所述溴源选自NBS(N‑溴代丁二酰亚胺)、DBDMH(二溴海因)、TBCA(1,3,5‑三溴‑1,3,5‑噻嗪烷‑2,4,6‑三酮)、DBCA(1,3‑二溴‑1,3,5‑噻嗪烷‑
2,4,6‑三酮)。
2,4,6‑三酮)。
[0015] 进一步地，在上述技术方案中，所述取代苯乙烯1与溴源摩尔比为1:0.35‑1.05，与过硫酸钠的摩尔比为1:1.5‑3，反应温度为80‑120℃，优选反应温度为100℃。
[0016] 优选的方案中，其具体反应步骤如下：向反应瓶中依次加入N‑溴代丁二酰亚胺、过硫酸钠、1,2‑二氯乙烷和取代苯乙烯1，封口，将反应瓶置于100℃的油浴锅中反应3小时，反
应完毕，通过柱层析分离即可得到β‑溴代苯乙烯类化合物2。
应完毕，通过柱层析分离即可得到β‑溴代苯乙烯类化合物2。
[0017] 发明有益效果：
[0018] (1)本发明合成步骤简单，仅采用一步即可完成，合成过程中不需要加入其他试剂或复杂的反应流程来构建碳‑溴键，工艺操作过程简单；
[0019] (2)本发明反应过程中所需原料容易获得，大部分可以直接购买且价格低廉，合成过程中对设备的要求低；
[0020] (3)本发明反应过程中产生的三废少，环境污染小，可实现较大规模的合成。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在本发明技术方案的前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不
限于下述的实施案例。
限于下述的实施案例。
[0022] 为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，
除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能
会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告
的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能
会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告
的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。
[0023] 实施例1
[0024] 反应条件的优化，以苯乙烯1a和不同的溴源、氧化剂、溶剂进行了条件筛选反应生成2a，结果如下：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] a)Reaction conditions:styrene 1a(1.0mmol),bromine source[Br](1.05mmol),oxidant(2.0mmol)in different solvent(2mL)at 100℃ under air
b c
atmosphere for 3hours unless otherwise noted.Isolated yields.E/Z ratio
1 d e)
determinedby HNMR.N.D.＝noproductwas detected. 0.6mmol DBDMH andDBCAwere
f) g) h) i)
used. 0.35mmol TBCA was used. 80℃. 120℃. The target product wasβ‑
j)
iodostyrene. The target product wasβ‑chlorostyrene.
b c
atmosphere for 3hours unless otherwise noted.Isolated yields.E/Z ratio
1 d e)
determinedby HNMR.N.D.＝noproductwas detected. 0.6mmol DBDMH andDBCAwere
f) g) h) i)
used. 0.35mmol TBCA was used. 80℃. 120℃. The target product wasβ‑
j)
iodostyrene. The target product wasβ‑chlorostyrene.
[0029] 经过优化，最终选择了NBS为溴源、过硫酸钠为氧化剂、二氯乙烷为溶剂的反应体系。反应原理推测如下，采用反应式表示为：
[0030]
[0031] 实施例2
[0032]
[0033] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及苯乙烯1a(208mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃油浴
锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物2a，收
1
率为56％(E/Z＝10:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.31‑7.27(m,5H),7.09(d,J＝14.0Hz,1H),
6.75(d,J＝14.0Hz,1H).
锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物2a，收
1
率为56％(E/Z＝10:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.31‑7.27(m,5H),7.09(d,J＝14.0Hz,1H),
6.75(d,J＝14.0Hz,1H).
[0034] 实施例3
[0035]
[0036] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及对甲基苯乙烯1b(236mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100
℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2a，收率为35％(E/Z＝5.9:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.20‑7.11(m,4H),7.06(d,J＝
14.0Hz,1H),6.75(d,J＝14.0Hz,1H).
℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2a，收率为35％(E/Z＝5.9:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.20‑7.11(m,4H),7.06(d,J＝
14.0Hz,1H),6.75(d,J＝14.0Hz,1H).
[0037] 实施例4
[0038]
[0039] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及对氟苯乙烯1c(244mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2c，收率为70％(E/Z＝5.4:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.28‑7.24(m,2H),7.08‑6.99(m,
3H),6.69(d,J＝14.0Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2c，收率为70％(E/Z＝5.4:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.28‑7.24(m,2H),7.08‑6.99(m,
3H),6.69(d,J＝14.0Hz,1H).
[0040] 实施例5
[0041]
[0042] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及对氯苯乙烯1d(277mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2d，收率为66％(E/Z＝7.0:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.29(d,J＝9.0Hz,2H),7.22(d,J＝
9.0Hz,2H),7.05(d,J＝13.8Hz,1H),6.76(d,J＝13.8Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2d，收率为66％(E/Z＝7.0:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.29(d,J＝9.0Hz,2H),7.22(d,J＝
9.0Hz,2H),7.05(d,J＝13.8Hz,1H),6.76(d,J＝13.8Hz,1H).
[0043] 实施例6
[0044]
[0045] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及对溴苯乙烯1e(366mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2e，收率为48％(E/Z＝5.9:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.45(d,J＝8.4Hz,2H),7.16(d,J＝
8.8Hz,2H),7.04(d,J＝14.0Hz,1H),6.78(d,J＝140.Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2e，收率为48％(E/Z＝5.9:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.45(d,J＝8.4Hz,2H),7.16(d,J＝
8.8Hz,2H),7.04(d,J＝14.0Hz,1H),6.78(d,J＝140.Hz,1H).
[0046] 实施例7
[0047]
[0048] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及对碘苯乙烯1f(460mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2f，收率为26％(E/Z>20:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.68‑7.67(m,2H),7.05‑7.05(m,3H),
6.82(d,J＝13.8Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2f，收率为26％(E/Z>20:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.68‑7.67(m,2H),7.05‑7.05(m,3H),
6.82(d,J＝13.8Hz,1H).
[0049] 实施例8
[0050]
[0051] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及4‑氯甲基苯乙烯1g(305mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于
100℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标
1
产物2g，收率为51％(E/Z＝6.7:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.36‑7.27(m,4H),7.09(d,J＝
14.0Hz,1H),6.79(d,J＝14.0Hz,1H).
100℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标
1
产物2g，收率为51％(E/Z＝6.7:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.36‑7.27(m,4H),7.09(d,J＝
14.0Hz,1H),6.79(d,J＝14.0Hz,1H).
[0052] 实施例9
[0053]
[0054] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及3‑氯苯乙烯1h(277mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2h，收率为29％(E/Z＝6.4:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.27‑7.24(m,3H),7.16‑7.14(m,
1H),7.03(d,J＝13.8Hz,1H),6.79(d,J＝13.8Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2h，收率为29％(E/Z＝6.4:1)。H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.27‑7.24(m,3H),7.16‑7.14(m,
1H),7.03(d,J＝13.8Hz,1H),6.79(d,J＝13.8Hz,1H).
[0055] 实施例10
[0056]
[0057] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及2‑氯苯乙烯1i(277mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2i，收率为50％(E/Z＝5.6:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.46(d,J＝14.0Hz,1H),7.39‑7.34
(m,2H),7.24‑7.20(m,2H),6.79(d,J＝14.0Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2i，收率为50％(E/Z＝5.6:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.46(d,J＝14.0Hz,1H),7.39‑7.34
(m,2H),7.24‑7.20(m,2H),6.79(d,J＝14.0Hz,1H).
[0058] 实施例11
[0059]
[0060] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及2‑溴苯乙烯1j(366mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100℃
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2j，收率为33％(E/Z＝4.3:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝8.0Hz,1H),7.43(d,J＝
14.0Hz,1H),7.38(d,J＝7.2Hz,1H),7.28‑7.25(m,1H),7.16‑7.13(m,1H),6.75(d,J＝
14.0Hz,1H).
油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2j，收率为33％(E/Z＝4.3:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝8.0Hz,1H),7.43(d,J＝
14.0Hz,1H),7.38(d,J＝7.2Hz,1H),7.28‑7.25(m,1H),7.16‑7.13(m,1H),6.75(d,J＝
14.0Hz,1H).
[0061] 实施例12
[0062]
[0063] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及4‑氟‑3‑甲基苯乙烯1k(272mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置
于100℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目
1
标产物2k，收率为32％(E/Z＝6.2:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.10‑7.06(m,2H),7.01(d,J
＝14.0Hz,1H),6.93(t,J＝8.8Hz,1H),6.65(d,J＝14.0Hz,1H),2.25(s,3H).
于100℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目
1
标产物2k，收率为32％(E/Z＝6.2:1)。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.10‑7.06(m,2H),7.01(d,J
＝14.0Hz,1H),6.93(t,J＝8.8Hz,1H),6.65(d,J＝14.0Hz,1H),2.25(s,3H).
[0064] 实施例13
[0065]
[0066] 在反应瓶内，依次加入N‑溴代丁二酰亚胺(374mg,2.1mmol)、过硫酸钠(952mg,4mmol)、1,2‑二氯乙烷(5mL)及1,1‑二苯乙烯1l(360mg,2.0mmol)，搅拌混合均匀后置于100
℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2l，收率为66％。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.41‑7.34(m,3H),7.31‑7.25(m,5H),7.21‑7.18
(m,2H),6.75(s,1H).
℃油浴锅内反应3小时，反应结束后，降至室温，柱层析分离(淋洗液：正戊烷)得到目标产物
1
2l，收率为66％。H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.41‑7.34(m,3H),7.31‑7.25(m,5H),7.21‑7.18
(m,2H),6.75(s,1H).
[0067] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的
普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改
进和润饰也应视为本发明的保护范围。
普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改
进和润饰也应视为本发明的保护范围。