[发明专利]一种利用光催化氧化策略合成α-硫氰基-β-二羰基类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种利用光催化氧化策略合成α‑硫氰基‑β‑二羰基类化合物的方法，具体过程为：将β‑二羰基类化合物、硫氰酸盐和光敏剂混合分散到溶剂中，在光源照射及空气条件下搅拌反应，反应结束后柱层析分离或重结晶得到目标产物α‑硫氰基‑β‑二羰基类化合物。本发明的有效性体现在通过使用廉价易得的硫氰酸盐作为硫氰化试剂，利用绿色环保的光催化氧化策略，以分子氧作为氧化剂，实现了无金属、无酸、无碱、无化学氧化剂添加的β‑二羰基类化合物的高效α‑硫氰化，为制备具有广泛应用价值的α‑硫氰化的β‑二羰基类化合物提供了新颖且高效的途径。此外，该反应后处理简便，放大至克级仍能保持反应效果，具有广阔的生产应用前景。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种利用光催化氧化策略合成α-硫氰基-β-二羰基类化合物的方法。

背景技术

含有硫氰基(SCN)有机化合物(有机硫氰酸盐)具有多种生物活性，如抑制酶活性、杀虫活性、抗微生物活性等。此外，硫氰酸酯通过简单的官能团转化就可以得到硫醇、硫醚、异硫氰酸酯、含硫杂环等多种有机硫化物，在医药、农药和材料等领域具有重要的应用价值(Chin.J.Org.Chem.2019,39,287)。因此，如何将SCN基团引入有机分子，尤其是药物分子砌块，是化学家们关注的重点。通过直接硫氰化的方法引入硫氰基最为简单且高效，主要通过亲核取代、亲电取代和自由基等反应类型实现。传统的化学方法仍存在反应条件苛刻、原料获取困难、原子经济性差且副产物多等问题(Chem.Soc.Rev.2016,45,494.)，因此，开发绿色、可持续、高效、原子经济高的C-硫氰化方法具有重要的理论意义和应用价值。另一方面，β-二羰基化合物(尤其是β-酮酸酯和β-酮酰胺)是一类非常重要的结构单元，其基本结构广泛存在于天然产物，精细化工以及农药医药中间体中(Chem.Rev.2016,116,9375)。然而，如何实现β-二羰基化合物的高效C-硫氰化反应的方法报道较少且应用受限。2003年，Moriarty使用化学计量的PhICl₂和Pb(SCN)₂实现了β-酮酸酯的α-硫氰化，但试剂昂贵且毒性较大(J.Org.Chem.2003,66,2019)。2010年，Akamanchi使用溴化二甲基锍(BDMS)和硫氰铵，实现了一系列羰基以及β-二羰基化合物的串联溴化/硫氰化反应，但该体系中需使用化学计量的溴化二甲基锍作为卤化试剂(Synth.Commun.2010,40,799)。近期，陈等人利用苯邻二甲酰亚胺衍生的亲电硫氰化试剂N-Thiocyanatophthalimide，实现了一系列β-酮酸酯的不对称硫氰化(Org.Lett.2018,20,1600)，但该亲电试剂制备方法繁琐，稳定性差且原子经济性不高，且底物只适用于茚酮衍生的大位阻酮酸酯。因而，发展一种β-二羰基化合物的绿色、高效实用的硫氰化方法迫在眉睫。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种光催化氧化策略合成α-硫氰基-β-二羰基类化合物的方法，该方法以绿色且环境友好的氧气作为氧化剂，以廉价易得的硫氰酸盐作为硫氰化试剂，在无金属、无酸碱添加的情况下实现高效高选择性的β-二羰基类化合物的α-硫氰化反应，并且拓展了β-二羰基类化合物的底物适用范围，具有十分重要的理论价值和应用前景。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种利用光催化氧化策略合成α-硫氰基-β-二羰基类化合物的方法，具体过程为：将β-二羰基类化合物、硫氰酸盐和光敏剂混合分散到溶剂中，在光源照射及空气条件下搅拌反应，反应结束后柱层析分离或重结晶得到目标产物α-硫氰基-β-二羰基类化合物，其中硫氰酸盐为NH₄SCN、KSCN、NaSCN、LiSCN、CuSCN、Ca(SCN)₂、CuSCN或AgSCN中的一种或多种，光敏剂为孟加拉玫瑰红、卟啉及其衍生物、酞菁及其衍生物、曙红及其衍生物、噻吨酮及其衍生物、亚甲基蓝、二苯基二硫醚及其衍生物或三(2,2'-联吡啶)二氯化钌及其衍生物中的一种或多种，β-二羰基类化合物为式IIa所示化合物或式IIb所示化合物，相对应的α-硫氰基-β-二羰基类化合物为式Ia所示化合物或式Ib所示化合物，合成过程的合成路线为：