[发明专利]一种二价铜催化制备有机硅化合物及β‑羟基化合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种二价铜催化制备有机硅化合物及β-羟基化合物的方法。

背景技术

有机硅化合物是一类重要的中间体，广泛应用于天然产物与药物分子的合成中，因为C-Si键比较稳定可以作为合成过程中的保护基团，不会发生分解或副反应。相较于传统所报道的使用强碱的制备方法，在催化剂作用下，对不饱和羰基化合物直接硅加成的策略更为直接和有效，近年来获得广泛关注。文献中所使用的催化剂为Pd,Rh等，但是这些报道中多使用贵金属和大量昂贵的硅试剂，成本高不适用于实际生产。此外，文献中也有使用一价铜和氮卡宾配体的方法，虽然反应的活性有所提高，但是操作过程复杂，需要强碱(叔丁醇钾等)、低温(-78℃)，严格无水等苛刻条件，这些都极大的限制了此类方法在实际生产中的应用。因此，发展一种简便易操作、条件温和、成本低廉，以直接硅加成策略制备有机硅化合物的绿色环保的新方法是十分迫切需要的。

有机硅化合物向β-羟基化合物的转化是有机硅化合物的一类重要应用，因为β-羟基结构广泛存在于天然产物结构之中，因此若能采用“一锅法”的策略，首先实现底物的硅加成，之后不需分离连续转化为β-羟基化合物，将简化天然产物的合成步骤，具有十分重要的应用价值。此外，有机硅化物自身在有机合成和材料化学中也有广泛的实际用途，例如聚合反应的单体、抗癌药物的前驱体、偶联剂等。

发明内容

本发明提供一种二价铜催化制备有机硅化合物及β-羟基化合物的方法，旨在至少一定程度上克服现有技术中存在的如下不足：以贵金属为合成有机硅化合物的催化剂或昂贵的硅试剂为合成原料时，成本高，无法工业化；以一价铜和氮卡宾配体为催化剂时，操作过程复杂，需要强碱(叔丁醇钾等)、低温(-78℃)，严格无水等苛刻条件，同样造成生产成本较高；现有的β-羟基化合物制备时若以有机硅化合物为起点，则意味着合成有机硅化合物后需要将其从反应产物中进行分离提纯处理，没有连续化生产，故工艺路线复杂，生产效率较低。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种二价铜催化制备有机硅化合物的方法，其包括如下步骤:

A.在反应容器中加入二价铜盐、吡啶基配体L及水，室温下充分搅拌得混合液，其中二价铜盐与水的用量之比为0.008-0.012mmol:2mL，吡啶基配体L与水的用量之比为0.010-0.014mmol：2mL；

B.向A中的混合液中加入α,β-不饱和羰基化合物I和联硼酸频那醇二甲基苯基硅试剂，其中α,β-不饱和羰基化合物I与水的用量之比为 0.15-0.25mmol：2mL，联硼酸频那醇二甲基苯基硅试剂与α,β-不饱和羰基化合物I的物质的量之比为1.0-2.0：1；

C.室温下搅拌反应，反应时间为10-14h；

D.反应结束后，分离提纯，即得有机硅化合物II；

化学反应方程式如下：

其中R¹为苯酮基、对甲氧基苯酮基、对氟苯酮基、乙酰基、甲酯基、乙酯基或氰基；R²为苯基、对甲基苯基、对氯苯基、邻氯苯基、对甲氧基苯基、甲基或叔丁基。

该方法的技术构思为：以二价铜盐为催化剂，联吡啶等吡定基化合物为配体，联硼酸频那醇二甲基硅试剂[PhMe₂Si-B(pin)]为硅试剂(依文献Advanced Synthesis&Catalysis,2013,335,3137公开的方法进行制备)，纯水为溶剂，分别针对含有不同取代基团的α,β-不饱和羰基化合物底物进行硅加成反应得有机硅化合物，进一步可在不对有机硅化合物进行分离提纯的基础上直接加入溴化钾和过乙酸制备出相对应的含羰基的β-羟基化合物。

具体的，所述二价铜盐为氢氧化铜、氧化铜、氰化铜、硫酸铜、氯化铜、氟化铜、溴化铜和碱式碳酸铜中的至少一种，二价铜盐仅为表述方便也可以概括为二价铜化合物。

在二价铜盐的催化下，α,β-不饱和羰基化合物底物和联硼酸频那醇二甲基苯基硅试剂[PhMe₂Si-B(pin)]，吸附于催化剂表面而彼此相互靠近，铜与配体、硅试剂形成复合金属络合物，对底物进行加成，与铜相连的硅基团以六元环过渡态的形式转移至底物，1,4-选择性的完成直接硅加成的过程，制备得到有机硅化合物，之后，将有机硅化合物直接氧化为β-羟基化合物。

优选的，所述二价铜盐为碱式碳酸铜。

具体的，所述吡啶基配体L为包含吡啶基的如下化合物L1、L2、L3和 L4中的至少一种：