[0001] 本发明属于有机合成技术领域， 具体涉及一种制备芳基硼酸新戊二醇酯的方法 背景技术

[0002] 芳基硼酸酯类化合物是一类在有机合成领域中 非常重要的合成中间体， 因此如 何简单高效地合成各类芳基硼酸酯类化合物受 到了持续的关注 （参见： Bonmic

Acids; Hall, D. G.; Wiley- VCH: Weinheim, Gennany, 2005) 。 合成芳基硼酸酯的 传统方法是 ¾代芳烃和三烷基硼酸酯在金属有机试剂 （如有机锌试剂， 格氏试 剂） 作用下发生反应， 但是这一方法由于需用到敏感的金属有机试剂 而有诸多 限制 (参见： Suzuki, A.; Brown, H. C. Organic Syntheses via Boranes; Aldrich

Chemical Co.: Milwaukee, 2003; Vol.3) 。 为了避免上述金属有机试剂的使用， 人 们幵发了过渡金属催化的 ¾代芳烃和硼试剂的交叉偶联反应来合成芳基� ��酸酯 ， 其中使用较多的是钯系催化剂 （参见： Ishiyama, T.; Murata, M.; Miyaura, N.; J Org. Chem. 1995, 60, 7508) ； 但是使用钯系催化剂也有一些缺点， 最明显的就是 其昂贵的价格。

[0003] 与昂贵的钯系催化剂相比， 镍系催化剂的价格是非常便宜的， 在工业化应用中 具有显著的成本优势。 因此， 幵发镍系催化剂实现卤代芳烃与硼试剂的交叉 偶 联反应来合成芳基硼酸酯受到了越来越多的关 注。 例如， 使用 1,3-双 (二苯基膦） 丙基二氯化镍和 1,3-双 (二苯基膦)丙烷组成的催化体系， 可以实现溴代芳烃与新 戊二醇甲硼烷的交叉偶联； 采用 1,3-双 (二苯基膦)丙基二氯化镍和 Ι,Γ-双 (二苯基 膦)二茂铁组成的催化体系， 以锌粉为添加剂， 可以高效地催化碘代芳烃或溴代 芳烃与新戊二醇甲硼烷的交叉偶联反应， 该方法具有更好的底物适用性和更高 的催化效率。 这些结果表明相对廉价的镍系催化剂在合成芳 基硼酸酯类化合物 的卤代烃与硼试剂的交叉偶联反应中是有很大 的应用前景的， 但是这些方法也 有一定的缺陷， 如反应温度需要 100°C的高温、 催化剂用量需要 10 mol %， 尤其 存在无法广泛应用于活性较低但价格更为便宜 且种类繁多的氯代芳烃的问题。

[0004] 以氟化铯为碱， 以三甲基 (2,2,2-三氟乙氧基)硅烷为添加剂， 以二 (三甲基膦)二 氯化镍为催化剂可以实现氯代芳烃与联硼酸频 哪醇酯的交叉偶联反应， 但是该 方法的反应温度仍需要 100°C的高温， 而且需要使用毒性较大的三甲基膦和较昂 贵的添加剂； 使用二异丙基乙胺作碱， 采用 1,3-双 (二苯基膦)丙基二氯化镍和三 苯基膦组成的催化体系， 可以实现溴代芳烃和氯代芳烃与四羟基二硼的 交叉偶 联反应以制备芳基硼酸。

技术问题

[0005] 与之前的方法相比， 该方法也存在一些弊端， 主要有： （1) 需要使用毒性较 大的三苯基膦； （2) 涉及的底物大部分为溴代芳烃， 对活性较低、 但廉价易得 的氯代芳烃涉及相对较少； （3) 对于大部分氯代芳烃底物仍需较高的反应温度 ， 等等。 因此， 很有必要研发更多的催化体系， 以高效的催化卤代芳烃， 特别 是氯代芳烃与硼试剂的交叉偶联反应。 至今为止， 还未见含亚磷酸酯和氮杂环 卡宾的混配型镍 (II)配合物的报道， 也未见其催化氯代芳烃和联硼酸新戊二醇酯 之间的交叉偶联反应的报道。

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明的目的是提供一种在甲醇钾的存在下， 利用含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的 混配型镍 (II)配合物高效地催化苯基氯代物与联硼酸新� �二醇酯的交叉偶联反应 来合成芳基硼酸新戊二醇酯， 其催化活性和底物适用性都显著优于现有技术 。

[0007] 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案是： 一种制备芳基硼酸新戊二醇酯的 反应的方法， 包括以下步骤， 在惰性气体气氛中， 依次加入催化剂、 甲醇钾、 联硼酸新戊二醇酯、 苯基氯代物和有机溶剂， 于 40°C下反应 6小吋， 即得到芳基 硼酸新戊二醇酯； 所述苯基氯代物为对氯苯酚、 对氯苯胺、 对氯甲二苯酮或者 对氰基氯苯； 所述催化剂的用量为苯基氯代物摩尔量的 5%; 所述催化剂的化学 结构通式如下所示：

[]

[0008] 其中， R ¹ 为乙基或者异丙基； R ² 为 2,4,6-三甲基苯基、 2,6-二异丙基苯基或叔 丁基； X为溴或者氯。

[0009] 反应结束后， 用水终止反应， 反应产物用乙酸乙酯萃取， 通过柱层析提纯， 进 行定量分析， 可得到产物收率。

[0010] 上述技术方案中， 所述惰性气体为氩气。

[0011] 本发明的催化剂的化学式为 Ni[P(OR ') ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ ； 其制备方 法具体如下。

[0012] 当 X为溴的吋候， 制备上述混配型镍 (II)配合物的方法包括以下步骤， 惰性气体 中， 将二 (亚磷酸酯)二溴化镍与氮杂环卡宾溶于溶剂中� �� 于室温下反应 2〜4小吋 ； 然后真空除去溶剂， 剩余物经正己烷洗涤后以甲苯萃取， 转移清液并除去溶 剂甲苯得到镍 (II)配合物， 即为上述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍 (II)配合 物。

[0013] 当 X为氯的吋候， 制备上述混配型镍 (II)配合物的方法包括以下步骤， 惰性气体 中， 将二 (三苯基膦)二氯化镍与氮杂环卡宾溶于溶剂中� �� 于室温下反应 2〜4小吋 ； 然后真空除去溶剂， 剩余物经正己烷洗涤后以甲苯萃取， 转移清液并除去溶 剂甲苯得到含三苯基膦和氮杂环卡宾的镍 (II)配合物； 然后将此混配型镍 (II)配合 物与亚磷酸酯溶于溶剂中， 于室温下反应 1小吋； 然后真空除去溶剂， 剩余物经 正己烷洗涤后以甲苯萃取， 转移清液并除去溶剂甲苯得到镍 (II)配合物， 即为上 述含亚磷酸酯和氮杂环卡宾的混配型镍 (II)配合物。

[0014] 上述催化剂制备技术方案中， 所述惰性气体为氩气； 二 (亚磷酸酯)二溴化镍与 氮杂环卡宾的摩尔比为 1:1 ; 二 (三苯基膦)二氯化镍与氮杂环卡宾的摩尔比为 1:1 ； 含三苯基膦和氮杂环卡宾的混配型镍 (II)配合物与亚磷酸酯的摩尔比是 1:1 ; 溶 剂为四氢呋喃。 溶剂的选择依据是可以溶解氮杂环卡宾， 也能溶解含亚磷酸酯 和氮杂环卡宾配体的混配型镍 (II)配合物和含三苯基膦和氮杂环卡宾的混配� �镍 ( II)配合物； 以及不含活性氢。 例如： 四氢呋喃。

[0015] 上述技术方案中， 催化剂、 甲醇钾、 联硼酸新戊二醇酯、 苯基氯代物的摩尔比 为 0.05:1.5:1.5:1 ; 本发明在温和的反应温度、 较少的催化剂用量和较短的反应吋 间下能较高收率得到苯基新戊二醇酯， 大大的优化了反应条件和提高了产物收 率。 发明的有益效果

有益效果

[0016] 本发明公幵的催化剂首次引入亚磷酸酯类配体 ， 亚磷酸酯或者氮杂环卡宾中的 取代基均可多样选择， 从而幵发出一类新的高效催化剂； 可以高效地催化在甲 醇钾存在下的苯基氯代物与联硼酸新戊二醇酯 的交叉偶联反应合成芳基硼酸新 戊二醇酯， 其催化活性和底物适用性均优于现有技术； 反应简单易操作， 产物 易提纯、 得率高。 这类配合物具有明确结构， 是在空气中也较稳定的固体， 有 利于大规模合成与应用。

本发明的实施方式

[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0018] 实施例一： Ni PiOR KR WCH zCH zNR qX z (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² =2,4,6-三 甲基苯基， X = Br) 的合成

[0019] 将氮杂环卡宾 (R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C (0.2464g, 0.8毫摩尔） 加入到二 (亚磷酸三 乙酯)二溴化镍 （0.4400克， 0.8毫摩尔） 的四氢呋喃溶液中， 室温反应 2小吋， 真 空除去溶剂， 以正己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以甲苯萃取， 转移清液并除去 溶剂甲苯， 得红色固体， 产率为 68 %。

[0020] 对产物进行元素分析， 结果如表 1所示：

[0021] 表 1元素分析结果

[] [表 1]

[0022] 对产物进行核磁表征， 结果如下所示：

[0023] 将产物溶于 C ₆ D ₆ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, C ₆ D ₆ )： δ 6.88 (s, 4H), 3.97 (s, 6H), 3.13 (s, 4H), 2.64 (s, 12H), 2.15 (s, 6H), 1.02 (s, 9H) ppm。

[0024] 实施例二： Ni[P(OR ^l ) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = 2,6-二 异丙基苯基， X = Br) 的合成

[0025] 将氮杂环卡宾 (R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C (0.3627克， 0.93毫摩尔） 加入到二 (亚磷酸 三乙酯)二溴化镍 （0.5115克， 0.93毫摩尔） 的四氢呋喃溶液中， 室温反应 2小吋 ， 真空抽去溶剂， 以正己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以甲苯萃取， 转移清液并 除去溶剂甲苯， 得红色晶体， 产率为 77 %。

[0026] 对产物进行元素分析， 结果如表 2所示：

[0027] 表 2元素分析

[] [表 2]

[0028] 对产物进行核磁表征， 结果如下所示：

[0029] 将产物溶于 C ₆ D ₆ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, C ₆ D ₆ )： δ 7.29 (s, 6H), 3.91 (d, 6H), 3.88 - 3.71 (m, 4H), 3.58 (s, 4H), 1.75 (d, 12H), 1.18 (d, 12H), 1.02 (s, 9H) ppm。

[0030] 实施例三： Ni[P(OR !) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH(CH ₃ ) ₂ ， R ² = 2,6- 二异丙基苯基， X = Br) 的合成 [0031] 将氮杂环卡宾 (R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C (0.3627克， 0.93毫摩尔） 加入到二 (亚磷酸 三异丙酯)二溴化镍 （0.5905克， 0.93毫摩尔） 的四氢呋喃溶液中， 室温反应 3小 吋， 真空抽去溶剂， 以正己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以甲苯萃取， 转移清液 并除去溶剂甲苯， 得红黑色晶体， 产率为 70 %。

[0032] 对产物进行元素分析， 结果如表 3所示：

[0033] 表 3元素分析

[] [表 3]

[0034] 对产物进行核磁表征， 结果如下所示： 将产物溶于 C ₆ D ₆ 中 （约 0.4 mL) ， 封 管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪上测定表征： Ή NMR (400 MHz, C ₆ D ₆ ) ： δ 7.28 (s, 6Η), 4.94 (s, 3H), 3.83 (s, 4H), 3.57 (s, 4H), 1.73 (s, 12H), 1.16 (s, 30H) ppm。

[0035] 实施例四： Ni[P(OR ^l ) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = C(CH 3) 3， X = Br) 的合成

[0036] 将氮杂环卡宾 (R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C (0.1438克， 0.78毫摩尔） 加入到二 (亚磷酸 三乙酯)二溴化镍 （0.4290克， 0.78毫摩尔） 的四氢呋喃溶液中， 室温反应 1小吋

， 真空除去溶剂， 以正己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以热甲苯萃取， 转移清液 并除去溶剂甲苯， 得黄色固体， 产率为 60 %。 对产物进行元素分析， 结果如表 4 所示：

[0037] 表 4元素分析

[] [表 4]

[0038] 对产物进行核磁表征， 结果如下所示：

[0039] 将产物溶于 C ₆ D ₆ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, C ₆ D ₆ )： δ 4.29 - 4.07 (m, 5H), 2.73 (t, 4H), 2.26 (s, 6H), 2.00 (s, 9H), 1.10 (dt, 9H), 0.45 (s, 4H) ppm。

[0040] 实施例五： Ni[P(OR ') ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = C(CH

3) 3， X = C1) 的合成

[0041] 将氮杂环卡宾 (R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C (0.1438克， 0.78毫摩尔） 加入到二 (三苯基 膦)二氯化镍 （0.5101克， 0.78毫摩尔） 的四氢呋喃溶液中， 室温反应 1小吋， 真 空除去溶剂， 以正己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以甲苯萃取， 转移清液并除去 溶剂甲苯， 得粉红色固体， 产率为 65 %。 再将粉红色固体 （0.2870克， 0.5毫摩 尔） 与亚磷酸三乙酯 (86微升， 0.5毫摩尔） 混合， 加入四氢呋喃作为溶剂， 室 温反应 1小吋， 真空抽去溶剂， 以己烷洗涤剩余物， 所得剩余物以甲苯萃取， 转 移清液并除去溶剂甲苯， 得黄色固体， 产率为 90 %。

[0042] 对产物进行元素分析， 结果如表 5所示：

[0043] 表 5元素分析

[] [表 5]

[0044] 对产物进行核磁表征， 结果如下所示：

[0045] 将产物溶于 C ₆ D ₆ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, C ₆ D ₆ )： δ 4.21 (dp, 6H), 2.91 - 2.59 (m, 4H),

2.31 (s, 6H), 2.04 (s, 12H), 1.20 (t, 3H), 1.00 (t, 6H) ppm。

[0046] 实施例六： Ni[P(OR ^l ) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = 2,4,6- 三甲基苯基， X=Br) 催化的对氯苯酚和联硼酸新戊二醇酯的交叉偶 联反应

[0047] 氩气保护下， 在反应瓶中依次加入催化剂 （17.3毫克， 0.025毫摩尔， 5 mol<¾)

、 甲醇钾 （52.6毫克， 0.75毫摩尔) 、 联硼酸新戊二醇酯 ( 169.5毫克， 0.75毫摩 尔） 、 对氯苯酚 （49微升， 0.50毫摩尔） ， 1.5

毫升 1,4-二氧六环， 于 40。C下反应 6小吋， 用水终止反应， 反应产物用乙酸乙酯 萃取， 柱层析提纯 （以乙酸乙酯 /石油醚体积比为 1:5的混合溶剂为展幵剂） ， 产 率为 54 %。

[0048] 将产物溶于 CDC1 ₃ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, CDC1 ₃ , TMS): δ 7.70 (d, 2H), 6.81 (d, 2H),5.35 (s, 1H), 3.75 (s, 4H), 1.01 (s, 6H) ppm。

[0049] 实施例七： Ni[P(OR ') ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = 2,4,6- 三甲基苯基， X=Br) 催化的对氯苯胺和联硼酸新戊二醇酯的交叉偶 联反应

[0050] 氩气保护下， 在反应瓶中依次加入催化剂 （17.3毫克， 0.025毫摩尔， 5 mol<¾) 、 甲醇钾 （52.6毫克， 0.75毫摩尔) 、 联硼酸新戊二醇酯 (169.5毫克， 0.75毫摩 尔） 、 对氯苯胺 （63.8毫克， 0.50毫摩尔） ， 1.5毫升 1,4-二氧六环， 于 40°C下反 应 6

小吋， 用水终止反应， 反应产物用乙酸乙酯萃取， 柱层析提纯 （以乙酸乙酯 /石 油醚体积比为 1:5的混合溶剂为展幵剂） ， 产率为 66 %。

[0051] 将产物溶于 CDC1 ₃ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, CDC1 ₃ , TMS): δ 7.61 (d, 2H), 6.66 (d, 2H),3.78

(s, 2H), 3.74 (s, 4H), 1.01 (s, 6H) ppm。

[0052] 实施例八： Ni[P(OR ^l ) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = 2,4,6- 三甲基苯基， X=Br) 催化的对氯二苯甲酮和联硼酸新戊二醇酯的交 叉偶联反应 [0053] 氩气保护下， 在反应瓶中依次加入催化剂 （17.3毫克， 0.025毫摩尔， 5 mol <¾

) 、 甲醇钾 （52.6毫克， 0.75毫摩尔) 、 联硼酸新戊二醇酯 (169.5毫克， 0.75毫 摩尔） 、 对氯二苯甲酮 （108毫克， 0.50毫摩尔） ， 1.5毫升 1,4-二氧六环， 于 40

°C下反应 6小吋， 用水终止反应， 反应产物用乙酸乙酯萃取， 柱层析提纯 （以乙 酸乙酯 /石油醚体积比为 1:20的混合溶剂为展幵剂） ， 产率为 58 %。

[0054] 将产物溶于 CDC1 ₃ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, CDC1 ₃ , TMS): δ 7.97 (d, 2H), 7.88 - 7.79 (m,

4H), 7.64 (t, 1H), 7.53 (t, 2H), 3.86 (s, 4H), 1.10 (s, 6H) ppm。 [0055] 实施例九： Ni[P(OR ^l ) ₃ ][(R ² NCH ₂ CH ₂ NR ² )C]X ₂ (R ¹ = CH ₂ CH ₃ , R ² = 2,4,6- 三甲基苯基， X=Br) 催化的对氰基氯苯和联硼酸新戊二醇酯的交叉 偶联反应

[0056] 氩气保护下， 在反应瓶中依次加入催化剂 （6.9毫克， 0.01毫摩尔， 2 mol <¾)

、 甲醇钾 （52.6毫克， 0.75毫摩尔) 、 联硼酸新戊二醇酯 (169.5毫克， 0.75毫摩 尔） 、 对氰基氯苯 （69毫克， 0.50毫摩尔） ， 1.5毫升 1,4-二氧六环， 于 40°C下反 应 6

小吋， 用水终止反应， 反应产物用乙酸乙酯萃取， 柱层析提纯 （以乙酸乙酯 /石 油醚体积比为 1:20的混合溶剂为展幵剂） ， 产率为 41 %。

[0057] 将产物溶于 CDC1 ₃ 中 （约 0.4 mL) ， 封管， 室温下于 Unity Inova-400型 NMR仪 上测定表征： Ή NMR (400 MHz, CDCl ₃ ,TMS): δ 7.93 (d, 2Η), 7.67 (d, 2H), 3.83 (s, 4H), 1.08 (s, 6H) ppm。