[发明专利]一步构建C-C、C-N、C-S键的合成方法

说明书

本发明公开了一种一步构筑C‑C、C‑N、C‑S键的合成方法，其以α‑重氮酯和二酮类、炔类、硫酚类化合物为起始原料，使用酸负载型催化剂，在加热条件下，经历α‑重氮酯的质子化，一步实现C‑C、C‑N、C‑S键的构筑。该方法采用无污染的负载型酸催化剂，成本低廉，绿色环保，兼容多种化学键的构筑，操作简便，合成反应条件温和、原子利用效率高，可以实现克级规模反应，符合绿色化学的要求。

技术领域

本发明属于化学合成技术，特别是涉及一种一步构建C-C、C-N、C-S键的合成方法应用。

背景技术

城市污水处理厂在污水处理过程中会形成大量的剩余污泥，随着城市和工业废水处理量的增加，在处理污水过程中产生的污泥量也显著增加。若能利用污泥炭作为载体制备出低成本、高活性的催化材料，解决污泥处理的难题，将会具有很高的实际应用前景。目前，污泥炭催化剂广泛用于降解有机废水，实现“以废治废”的目的。例如：间甲酚的湿法氧化降解(Rsc Advances,2015,5:41867)、在间歇式和连续式反应器中实现间甲酚污水的湿法降解(Environmental Technology,2016,37:153)。但是直接将有机小分子酸负载到污泥炭上实现有机化学反应，还未见文献报道。此外，C-C、C-N、C-S键广泛存在于生物活性分子中，该类反应通常需要过渡金属的催化进行，常用的催化剂包括：Sc(OTf)₃(Angew.Chem.Int.Ed.,2018,57:8927)、InCl₃(Chem.Commun.,2004,35:394)和 [(CH₃CN)₄Cu]PF₆(J.Org.Chem.2017,82:3000)等，这类反应使用的过渡金属量较大，会造成产物中重金属的残余。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的技术问题，本申请提供了一种在易制备、且环境友好的负载型酸催化剂作用下一步实现α-重氮酯类化合物与二酮类、炔类、硫酚类化合物之间C-C、C-N、C-S键的构建。

技术方案：本申请所述的一种一步构建C-C、C-N、C-S键的合成方法，以α-重氮酯类化合物4和二酮类化合物5、炔类化合物6或硫酚类化合物7为起始原料，使用酸负载的催化剂，在加热条件下，经α-重氮酯的质子化，一步实现C-C、C-N或C-S键的构筑，生成化合物1、2、3；

合成路线如下所示：

其中，R¹选自氢、苯基、萘基、含有卤素、三氟甲基、甲基或甲氧基取代的芳基；

R²为碳原子数为1-4的烷基、烯丙基或苄基；

R³为酰基或酯基；

R⁴为含有卤素、三氟甲基、甲基或甲氧基取代的芳基、苄基。

其中，所述α-重氮酯类化合物4与二酮类化合物5、炔类化合物6或硫酚类化合物 7的摩尔比为2:1～1:2。进一步的，所沪α-重氮酯类化合物4与二酮类化合物5的优选摩尔比为1:1.5；与炔类化合物6的优选摩尔比为2:1；与硫酚类化合物7的优选摩尔比为1:1.5。

优选的，反应(1)中，R¹选自以下基团：苯基、萘基、含有卤素、三氟甲基、甲基或甲氧基取代的芳基。反应(2)中，R¹选自以下基团：氢、含有卤素、三氟甲基、甲基或甲氧基取代的芳基。反应(3)中，R¹选自以下基团：萘基、含有卤素、三氟甲基、甲基或甲氧基取代的芳基。

所述催化剂中酸选自盐酸、硫酸、高氯酸、醋酸、三氟乙酸、右旋樟脑磺酸、甲基磺酸、对甲苯磺酸、三氟甲磺酸中的一种，酸载体选自4A分子筛、二氧化硅、活性炭、二氧化钛、污泥炭中的一种。