一种无过渡金属催化的不饱和烯烃制备硫醚的方法转让专利
申请号 : CN201911369209.4
文献号 : CN111087331B
文献日 : 2022-01-04
发明人 : 姜昕鹏 , 夏浩淇 , 俞传明
申请人 : 浙江工业大学
摘要 :
本发明涉及一种无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法。该方法如下：在向反应管中加入不饱和烯烃底物和硫酚底物，然后加入催化量的三五氟苯基硼，在30‑80℃时反应1‑24小时后得到硫醚化合物。本发明的主要创新点在于不使用过渡金属催化剂即可高效制备硫醚化合物，避免了重金属污染。该方法具有绿色无溶剂、操作简便、条件温和、反应迅速、底物普适性好、和反应收率及选择性高等优点。
权利要求 :
1.一种无过渡金属催化烯烃与硫酚或硫醇反应制备硫醚的合成方法，其特征在于以式（1）所示的不饱和烯烃和式（2）所示的硫酚或硫醇为底物，以三五氟苯基硼为催化剂，在无溶剂下进行加成反应，得到式（3）所示的硫醚，其反应方程式如下：
1 2
式中：R为烷基、苯基或取代苯基，取代苯基中的取代基为烷基、卤素或硝基；R为烷基、取代烷基、苯基或取代苯基，取代烷基、取代苯基中的取代基为烷氧基、卤素或三氟甲基；
硫酚或硫醇与不饱和烯烃的投料摩尔比为1:1‑1:2；
反应温度为30‑50℃；硫酚或硫醇与三五氟苯基硼的投料摩尔比为1:0.01‑0.2，反应时间为0.5‑1.5 h。
2.根据权利要求1所述的无过渡金属催化烯烃与硫酚或硫醇反应制备硫醚的合成方法，其特征在于硫酚或硫醇与不饱和烯烃的投料摩尔比为1:1.5。
3.根据权利要求1所述的无过渡金属催化烯烃与硫酚或硫醇反应制备硫醚的合成方法，其特征在于反应温度为50℃；反应时间为1.5 h。
4.根据权利要求1所述的无过渡金属催化烯烃与硫酚或硫醇反应制备硫醚的合成方法，其特征在于苯硫酚与三五氟苯基硼的投料摩尔比为1:0.02。
说明书 :
一种无过渡金属催化的不饱和烯烃制备硫醚的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法。
背景技术
[0002] 硫醚在生物学和化学中起着重要的作用，可用于构建各种含硫化合物。含硫嵌块的形成反应于1905年开始出现，之后化合物的硫氢化陆续被研究发表，传统的加氢硫醇化
方法主要使用自由基，过渡金属，路易斯酸和质子酸作为催化剂，但传统的催化方法难以区
分马氏和反马氏加成的选择性。DuÇach和他的同事报道了In（OTf）3催化的烯烃的氢硫醇化
反应（Chem. Commun. 2006, 332–334），以马氏加成选择性进行反应。之后，使用了二氧化
硅纳米粒子（Tetrahedron Letters 50 (2009) 124–127），CeCl（3 Synlett 2010(5): 790‑
792 ）等作催化剂的文献也有发表，但是反马氏加成产物选择性并不乐观。2016年，Akiya
Ogawa团队使用Au作为催化剂，获得了高收率的反马氏体加成产品（Org.Lett. 2016, 18,
2114‑2117），但依然是采用过渡金属进行催化，且所需条件温度较高，反应时间久，无金属
催化的硫氢化仍然很少有人涉及到。
方法主要使用自由基，过渡金属，路易斯酸和质子酸作为催化剂，但传统的催化方法难以区
分马氏和反马氏加成的选择性。DuÇach和他的同事报道了In（OTf）3催化的烯烃的氢硫醇化
反应（Chem. Commun. 2006, 332–334），以马氏加成选择性进行反应。之后，使用了二氧化
硅纳米粒子（Tetrahedron Letters 50 (2009) 124–127），CeCl（3 Synlett 2010(5): 790‑
792 ）等作催化剂的文献也有发表，但是反马氏加成产物选择性并不乐观。2016年，Akiya
Ogawa团队使用Au作为催化剂，获得了高收率的反马氏体加成产品（Org.Lett. 2016, 18,
2114‑2117），但依然是采用过渡金属进行催化，且所需条件温度较高，反应时间久，无金属
催化的硫氢化仍然很少有人涉及到。
发明内容
[0003] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚的合成方法，它以不饱和烯烃和取代硫酚为底物，三五氟苯基硼代替过渡
金属作为催化剂，一步法催化合成硫氢化产物，具有反应选择性高、污染低等优点。
金属作为催化剂，一步法催化合成硫氢化产物，具有反应选择性高、污染低等优点。
[0004] 所述的一种无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法，其特征在于以式（1）所示的不饱和烯烃和式（2）所示的取代硫酚为底物，以三五氟苯基硼为催化
剂，在无溶剂下进行加成反应，得到式（3）所示的硫醚，
剂，在无溶剂下进行加成反应，得到式（3）所示的硫醚，
[0005] 其反应方程式如下：
[0006]
[0007] 式中：R1为烷基、芳基或取代苯基，取代苯基中的取代基为氢、烷基、卤素或硝基； 2
R为烷基、取代烷基、苯基或取代苯基，取代烷基、取代苯基中的取代基为烷氧基、卤素或三
氟甲基。
R为烷基、取代烷基、苯基或取代苯基，取代烷基、取代苯基中的取代基为烷氧基、卤素或三
氟甲基。
[0008] 所述的无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法，其特征在于取代硫酚与不饱和烯烃的投料摩尔比为1:1‑1:2，优选为1:1.5。
[0009] 所述的无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法，其特征在于反应温度为30‑80℃，优先为50℃；反应时间为1‑24小时。
[0010] 所述的无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法，其特征在于苯硫酚与三五氟苯基硼的投料摩尔比为1:0.01‑0.2，优选为1:0.02。
[0011] 所述的无过渡金属催化不饱和烯烃与硫酚反应制备硫醚的合成方法，其特征在于反应时间为0.5‑24 h，优选为1.5 h。通过采用上述合成路线，与现有合成路线相比，本发明
的有益效果如下：
的有益效果如下：
[0012] 本发明以不饱和烯烃和取代硫酚为底物，采用三五氟苯基硼代替过渡金属催化合成硫醚，具有绿色无溶剂、操作简便、条件温和、反应迅速、底物普适性好、和反应收率及选
择性高等优点。
择性高等优点。
具体实施方式
[0013] 以下以具体实施例来说明本发明的合成方案，但本发明的保护范围不限于此：
[0014] 实施例1 以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0015] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚252 mg，
收率为92%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 7.38 (dt, J = 7.8, 2.4 Hz, 4H),
7.33 – 7.25 (m, 3H), 7.23 – 7.17 (m, 2H), 3.21 (ddd, J = 8.3, 6.6, 2.4 Hz,
2H), 2.99 (td, J = 7.8, 7.3, 2.5 Hz, 2H), 2.42 (d, J = 2.2 Hz, 3H).13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ 140.41, 136.24, 132.57, 130.16, 129.82, 128.60, 128.57,
126.48, 35.89, 35.84, 21.13.EI m/z: 228.1
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚252 mg，
收率为92%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 7.38 (dt, J = 7.8, 2.4 Hz, 4H),
7.33 – 7.25 (m, 3H), 7.23 – 7.17 (m, 2H), 3.21 (ddd, J = 8.3, 6.6, 2.4 Hz,
2H), 2.99 (td, J = 7.8, 7.3, 2.5 Hz, 2H), 2.42 (d, J = 2.2 Hz, 3H).13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ 140.41, 136.24, 132.57, 130.16, 129.82, 128.60, 128.57,
126.48, 35.89, 35.84, 21.13.EI m/z: 228.1
[0016] 实施例2以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0017] 室温下，向装有对甲氧苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（150 mg，1.2 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚237 mg，
收率为86%.
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚237 mg，
收率为86%.
[0018] 实施例3以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0019] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在30℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚225 mg，
收率为82%。
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚225 mg，
收率为82%。
[0020] 实施例4以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0021] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在80℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚255 mg，
收率为93%。
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚255 mg，
收率为93%。
[0022] 实施例5以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0023] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（6 mg，0.01 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室温，
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚167mg，收率
为61%。
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚167mg，收率
为61%。
[0024] 实施例6以苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0025] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（60 mg，0.12 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室温，
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚252mg，收率
为92%。
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲基苯基）（苯乙基）硫醚252mg，收率
为92%。
[0026] 实施例7以苯乙烯和对甲氧基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0027] 室温下，向装有对甲氧基苯硫酚（168 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至
室温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲氧基苯基）（苯乙基）硫醚241
mg，收率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d) δ 7.43–7.36 (m, 2H), 7.33–7.28
(m, 2H), 7.25–7.16 (m, 3H), 6.91–6.85 (m, 2H), 3.82 (s, 3H), 3.12–3.03 (m,
2H), 2.93–2.84 (m, 2H).13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 161.42, 142.84, 135.71,
130.96, 130.90, 128.85, 128.79, 117.08, 57.79, 39.70, 38.39. EI m/z: 244.1。
室温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑甲氧基苯基）（苯乙基）硫醚241
mg，收率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d) δ 7.43–7.36 (m, 2H), 7.33–7.28
(m, 2H), 7.25–7.16 (m, 3H), 6.91–6.85 (m, 2H), 3.82 (s, 3H), 3.12–3.03 (m,
2H), 2.93–2.84 (m, 2H).13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 161.42, 142.84, 135.71,
130.96, 130.90, 128.85, 128.79, 117.08, 57.79, 39.70, 38.39. EI m/z: 244.1。
[0028] 实施例8以苯乙烯和对氟苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0029] 室温下，向装有对氟苯硫酚（152 mg，1.2 mmol）和苯乙烯（187 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑氟苯基）（苯乙基）硫醚229 mg，收
率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d) δ 7.38 – 7.34 (m, 2H), 7.30 (t, J =
7.4 Hz, 2H), 7.22 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 7.18 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.01 (t, J =
8.7 Hz, 2H), 3.14 – 3.09 (m, 2H), 2.92 – 2.87 (m, 2H). 13C NMR (151 MHz,
CDCl3) δ 162.70, 161.07, 140.16, 132.48, 132.43, 131.26, 131.24, 128.63,
128.61, 126.59, 116.21, 116.07, 77.37, 77.16, 76.95, 36.57, 35.82.HRMS (EI)
m/z: calcd for C14H13FS 232.0722 , found: 232.0708。
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（3‑氟苯基）（苯乙基）硫醚229 mg，收
率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d) δ 7.38 – 7.34 (m, 2H), 7.30 (t, J =
7.4 Hz, 2H), 7.22 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 7.18 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.01 (t, J =
8.7 Hz, 2H), 3.14 – 3.09 (m, 2H), 2.92 – 2.87 (m, 2H). 13C NMR (151 MHz,
CDCl3) δ 162.70, 161.07, 140.16, 132.48, 132.43, 131.26, 131.24, 128.63,
128.61, 126.59, 116.21, 116.07, 77.37, 77.16, 76.95, 36.57, 35.82.HRMS (EI)
m/z: calcd for C14H13FS 232.0722 , found: 232.0708。
[0030] 实施例9以己烯‑1‑醇和环己硫醇为底物合成硫氢化产物。
[0031] 室温下，向装有环己硫醇（139 mg，1.2 mmol）和己烯‑1‑醇（180 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体6‑（环己基硫基）己‑1‑醇182 mg，收率
为72%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 3.66 – 3.53 (m, 2H), 2.69 – 2.54 (m,
1H), 2.53 – 2.44 (m, 2H), 1.99 – 1.86 (m, 2H), 1.84 – 1.15 (m, 17H). 13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ 62.85, 62.59, 43.57, 33.82, 32.68, 30.11, 30.04, 28.86,
26.22, 25.94, 25.46.EI m/z:216.2。
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体6‑（环己基硫基）己‑1‑醇182 mg，收率
为72%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 3.66 – 3.53 (m, 2H), 2.69 – 2.54 (m,
1H), 2.53 – 2.44 (m, 2H), 1.99 – 1.86 (m, 2H), 1.84 – 1.15 (m, 17H). 13C NMR
(101 MHz, CDCl3) δ 62.85, 62.59, 43.57, 33.82, 32.68, 30.11, 30.04, 28.86,
26.22, 25.94, 25.46.EI m/z:216.2。
[0032] 实施例10以己烯‑1‑醇和正丁硫醇为底物合成硫氢化产物。
[0033] 室温下，向装有正丁硫醇（108 mg，1.2 mmol）和己烯‑1‑醇（180 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体6‑（丁硫基）己‑1‑醇175 mg，收率为
87%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 3.65 – 3.52 (m, 2H), 2.52 – 2.43 (m,
4H), 1.79 (s, 1H), 1.62 – 1.48 (m, 6H), 1.44 – 1.28 (m, 6H), 0.88 (t, J = 7.3
Hz, 3H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 77.48, 77.16, 76.84, 62.84, 32.68, 32.13,
31.91, 31.87, 29.68, 28.74, 25.46, 22.10, 13.77.EI m/z:190.1。
温，最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体6‑（丁硫基）己‑1‑醇175 mg，收率为
87%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 3.65 – 3.52 (m, 2H), 2.52 – 2.43 (m,
4H), 1.79 (s, 1H), 1.62 – 1.48 (m, 6H), 1.44 – 1.28 (m, 6H), 0.88 (t, J = 7.3
Hz, 3H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 77.48, 77.16, 76.84, 62.84, 32.68, 32.13,
31.91, 31.87, 29.68, 28.74, 25.46, 22.10, 13.77.EI m/z:190.1。
[0034] 实施例11以莰烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0035] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和莰烯（245 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，冷却至室温，
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（（（（1R，2R，4S）‑3,3‑二甲基双环[2.2.1]
庚基‑2‑基]甲基）（对甲苯基）硫醚257 mg，收率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d)
δ 7.32 – 7.19 (m, 2H), 7.07 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 3.15 (t, J = 7.6 Hz, 1H),
2.31 (s, 3H), 1.97 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 1.78 – 1.61 (m, 3H), 1.56 (s, 1H),
1.27 – 1.19 (m, 1H), 1.18 – 1.10 (m, 1H), 1.06 – 0.98 (m, 6H), 0.84 (s, 3H)
.13C NMR (151 MHz, Chloroform‑d) δ 135.66 , 135.60 , 130.14 , 129.50 , 57.13
, 49.85 , 47.50 , 45.91 , 40.99 , 38.53 , 27.37 , 20.98 , 20.51 , 20.20 ,
14.05 .HRMS (EI) m/z: calcd for C17H24S260.1599 , found: 260.1606。
最后通过柱层析（正己烷）纯化分离得到无色液体（（（（1R，2R，4S）‑3,3‑二甲基双环[2.2.1]
庚基‑2‑基]甲基）（对甲苯基）硫醚257 mg，收率为82%。1H NMR (600 MHz, Chloroform‑d)
δ 7.32 – 7.19 (m, 2H), 7.07 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 3.15 (t, J = 7.6 Hz, 1H),
2.31 (s, 3H), 1.97 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 1.78 – 1.61 (m, 3H), 1.56 (s, 1H),
1.27 – 1.19 (m, 1H), 1.18 – 1.10 (m, 1H), 1.06 – 0.98 (m, 6H), 0.84 (s, 3H)
.13C NMR (151 MHz, Chloroform‑d) δ 135.66 , 135.60 , 130.14 , 129.50 , 57.13
, 49.85 , 47.50 , 45.91 , 40.99 , 38.53 , 27.37 , 20.98 , 20.51 , 20.20 ,
14.05 .HRMS (EI) m/z: calcd for C17H24S260.1599 , found: 260.1606。
[0036] 实施例12以对硝基苯乙烯和对甲基苯硫酚为底物合成硫氢化产物。
[0037] 室温下，向装有对甲苯硫酚（149 mg，1.2 mmol）和对硝基苯乙烯（268 mg，1.8 mmol）的反应管中加入三五氟苯基硼（12 mg，0.024 mmol）。反应管在50℃反应1.5小时后，
冷却至室温，最后通过柱层析（正己烷：乙酸乙酯=10:1）纯化分离得到黄色液体（4‑硝基苯
乙基）（对甲苯基）硫醚220 mg，收率为76%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 8.21 –
8.12 (m, 2H), 7.40 – 7.24 (m, 4H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 3.23 – 3.13 (m,
2H), 3.02 (dd, J = 8.5, 6.5 Hz, 2H), 2.36 (s, 3H), .13C NMR (101 MHz,
Chloroform‑d) δ 147.88 , 146.69 , 136.85 , 131.59 , 130.69 , 129.88 , 129.48
, 123.71 , 77.27 , 35.45 , 35.42 , 21.06 .HRMS (EI) m/z: calcd for
C15H15NO2S273.0824 , found: 273.0832。
冷却至室温，最后通过柱层析（正己烷：乙酸乙酯=10:1）纯化分离得到黄色液体（4‑硝基苯
乙基）（对甲苯基）硫醚220 mg，收率为76%。1H NMR (400 MHz, Chloroform‑d) δ 8.21 –
8.12 (m, 2H), 7.40 – 7.24 (m, 4H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 3.23 – 3.13 (m,
2H), 3.02 (dd, J = 8.5, 6.5 Hz, 2H), 2.36 (s, 3H), .13C NMR (101 MHz,
Chloroform‑d) δ 147.88 , 146.69 , 136.85 , 131.59 , 130.69 , 129.88 , 129.48
, 123.71 , 77.27 , 35.45 , 35.42 , 21.06 .HRMS (EI) m/z: calcd for
C15H15NO2S273.0824 , found: 273.0832。