硫基烯烃的合成新方法

第35卷第3期河北化工Vol.35 , No.32012年3月HEBEi HUAGONGMar.20 12基本有机化工硫基烯烃的合成新方法蔡喜田,邓佩佩,郑占伟(华北制药集团新药研究开发有限责任公司,微生物药物国家工程研究中心,河北石家庄050015)摘要:硫基烯烃是具有一定活性的烯类化合物,介绍了硫基烯烃的合成新方法一金属络合物催化法和碱催化法。金属络合物催化和碱催化的含硫化合物与炔烃反应可生成立体选择性、高效性产物,是近年来研究催化法的热点,为碳-硫的构建提供了有效途径。关键词:金属络合物;催化;碱催化;硫基烯烃;炔烃;催化;合成中图分类号:0 622.7文献标识码:A文章编号: 1003- 5095(2012)03-0033-03New Synthetic Methods of Sulfur- olefinCAI Xi-tian,DENG Pei-pei,ZHENG Zhan-wei(NCPC New Drug R & D Co,Ltd, National Engineering Reasearch Center of Microbial Medicine, Shijiazhuang050015, China)Abstract:Sulfur-olefin is a certain activity of vinyI compound.To introduce its new synthetic methods which are metalcomplexes-mediated catalysis and base-mediated catalysis.Metal complexes-mediated catalysis and basc-mediated cataly-sis were used to prepared stereo selectivity,high efficiency sulfur based olefins by sulfur cormpounds and alkynes,andwhich provided an effective way for the formimg ofCS.Key words:metal complexes mediated catalysis;basc-mediateel catalysis;sulfur-olefin; alkyne; catalysis; synthesis在自然界中有机硫化合物种类繁多,并且具有脂肪族和芳香族炔烃反应,得到高区域、高立体选多种生物活性,在医药、农药、化工等方面得到了广择性的2-硫基烯烃,产率高达63%~94%。泛的应用。硫基烯烃可以作为先导化合物开发利3 mol% 1SRDCE: PhCH(1:1).年用,进-步合成多样的有机硫化物。特别是在区域选择性和立体选择性合成某些功能性烯烃化合物式中,1为TpRh(PPh)2,其结构式如下:中,硫基烯烃发挥了重要作用。近年来,相继报道了合成硫基烯烃的新方法。本文介绍了单取代的硫基烯烃的合成新方法一-金属络合物催化法和H7百▼PPhs碱催化法。金属络合物催化在此基础上该课题组又研究了CIRh(PPha)s的催(1)金属催化剂只局限于芳基硫酚和炔烃的反化效果”。CIRh(PPhz)s也是- 一个极好的催化剂,可以应,不能催化烷基硫醇。高常胜等"经过研究发现促进硫醇和炔烃反应生成高立体选择性、区域选择高富电子的金属络合物如TpRhPPh)z是高活性催性的(E)-1 -硫基烯烃。可能的反应机理是由于空间位阻,炔烃插人到Rh-H键中比Rh-S更容易化剂,可以将S-H活化,进而促进多种烷基硫醇与些,具体的Rh催化机理还要进--步研究。收稿日期:2012-02-20作者简介:蔡喜田(1984-),女,助理工程师,从事生物技术科研工作,E-mail:caixitian2003@gmail.com。●34●河北化工Hebei Chemical Industry第35卷如果是二硫醇,两边都发生反式加成反应:.HS.3 mol%CIRh(PPhg)s(^SH◆MesSh=一DCEn24h MeySr(2)Malyshev研究了-种新型的均相催化体系OCH2SO2H"CpNi(IMes)Cl,可以催化单个的ArSH与端炔的反应,主要生成符合马氏规则的产物2-硫基烯烃，D避免了1,2-二硫基烯烃的生成。此反应副产物少,区域选择性较高,加入6mol%的EtN后产率明Cs* +H2Q .显提高,产率高达61%~87%。中间体CpNi(NHC)(SAr)已经通过X射线分析确认,所以可以推测出(2)Silva等"研究了-种绿色催化体系Al2Os/该反应主要经过3个步骤完成:(1)LnNi-SAr键的KF，无溶剂条件下,Al2OJKF催化芳香族和脂肪族硫生成;(2)炔烃插人到Ni-S键中;(3Ni--C键的质醇对端炔的加成反应得到硫基烯烃。这是一个环子分解。反应式如下:保型的催化剂,避免了使用有毒试剂，且反应产物为无机盐,易分离。反应式如下:>-sH+ = RI CMMColCCOElsN, 80 c, 5hR1R-=-H + R'S-HA_OyKF(402)80.N sR:_sR'2碱催化R=CH2OH, C(CH)CzHgOH, CH2CH2OH, C(CH3)2OH, CeHs. CgH11(1)在有机合成中,一些反应需要在碱性条件下R! =CHs, p -CICgHa. C1zH25才能快速有效进行,但是如果底物含有对强碱比较3结论敏感的官能团,就会限制此底物在该体系中的反硫基烯烃是具有一定活性的烯类化合物。硫应。碳酸铯作为碱可解决这--矛盾,其优点主要表现在:碳酸铯碱性较弱,不会对那些对碱非常敏感基烯烃及其氧化衍生物是有机化学合成转化中的的底物造成明显的影响;碳酸铯引入到体系中能明重要中间体,如Diels-Alder反应、交叉偶联反应、显增强底物的亲核性。碳酸铯促进的有机反应类型Heck反应、单键重排反应、Pauson-Khand反应及主要包括碳碳键"以及碳杂键”的形成、不对称合成Michael加成反应。除了其在有机合成中的应用之反应间、开环和成环反应”保护和脱保护反应凹等。外,最近报道了有机硫化物在药物化学和毒理学中Kondoh!报道了在催化量的Cs2CO.和自由基抑的重要应用,如一些酶转化的抑制剂烃基(E)-乙烯制剂TEMPO(2,2,6,6-四甲基-1一哌啶酮)的催化基砜可由烃基(E)-乙烯基硫化物氧化得到。基于下,芳基端炔和硫酚的反应,获得了良好的收益和硫基烯烃是重要的合成中间体,而且是具有生物活性的重要结构单元,总结硫基烯烃的合成研究进较高的选择性。反应式如下:展,可为探索一条高立体选择性、高产率的合成硫CEC-H+ R?sH. 20mo%TEMPO_sR2基烯烃的方法及应用提供理论依据和思路。DMSO,4n参考文献2008年,王张林报道了在碳酸铯和碘化铜的催化下,硫醚、硒醚和端炔反应生成具有立体选择性[1] CaoCS, Fraser L R, LoveJ A, et al. Rhodium-Catalyzed AlkyneHyrothiolation with Aromaic and Aliphatic ThiolsJ]. Journal of the的(Z)-1-硫基烯烃,反应中使用了甲醛化次硫酸American Chemical Society, 2005, 127(50): 17 614- 17615.钠来引发反应""。反应式如下:[2] Shoai s, Bichler P, Kang B, et al. Catalytic Alkyne HydrothiolationOCH2SOzHNa_with Alkanethiols using Wilkinson' s CatalytUJ.Organomaeallis,DMFAH2O.8ocRi YR2007, 26(24): 5778 - 5781.Y=S, Se[3] Malyshev D A, Scott N M, Marion N, et al. Homogeneous Nickel Cat-该反应机理如下:首先甲醛化次硫酸钠分解生alysts for the Selective Transfer of a SingleArylthic Group in the Cal-成甲醛和阴离子A,A和硫醚或硒醚反应生成自由alytic Hydrothiolation of AlkysU,]0ngnomellcis.006,25(19;:基B和D及阴离子C,自由基B和D继续反应生成阴4462 - 4 470.离子C,最终阴离子C和端炔反应生成目标产物。[41 Caruso T, Spinella A.Cs.CO3 promoted coupling reactions for the(下转第51页)反应式如下:第3期张善营,等:芳烃异构化反应系统采用热高分工艺可行性分析.51●2采用热高分工艺可行性分析气液分离,气相再进空冷器冷却,冷、热高分罐罐底2.1异构化单元能 源介质消耗情况组分混合后经泵升压进后续换热和精馏系统";(2)异构化单元能源介质消耗主要是电、3.5 MPa蒸取消反应进料换热器,即反应进料混合循环氢后直汽、燃料气和少量的循环水(忽略不计)的消耗。正接进入进出料换热器换热网。常生产时电耗主要用于空冷器,包括反应产物空冷2. 3采用热高 分工艺的经济效益和投资估算器和脱庚烷塔塔顶气相空冷器(共14台,功率均为经初步流程模拟计算可知,通过撤除进料换热22 kW)、脱庚烷塔塔顶和塔底泵(各1台,功率分别器,可使反应进料进人加热炉时温度提高约35 C,为110 kW和273 kW)、冷高分罐罐底泵(1台,功率反应炉热负荷减少约3.9 MW ;进热高分罐液相反应为37 kW),以及反应进料泵(1台,功率为110 kW),产物按进料量的85%计算,约88th的液相反应产共计838kW;3.5MPa蒸汽全部消耗在循环氢压缩机物不需经空冷器,直接进人后续换热和精馏系统，及其油站透平泵,合计14 th;燃料气全部消耗在异空冷器冷却负荷减少约3.1 MW。降低空冷器、加热构化反应加热炉,流量为0.472 th。另二甲苯塔向脱炉负荷和提高二甲苯塔再沸炉负荷3项合计,可降庚烷塔提供145 th热物料作再沸,脱庚烷塔取走热低芳烃联合装置能源消耗负荷约2.5 MW ,折合消耗量折合消耗环氧乙烷677.6kg/h。通过以上数据可环氧乙烷211.0 kg/h。按年运行8000 h、标油3600知,异构化单元能源介质消耗折合消耗环氧乙烷元/t(2010年结算价)计算,年可节约标油1 688 t,折1 486.8 kg/h, 2010年芳烃联合装置全年平均消耗环合608万元。进行热高分工艺技改,主要投资项目氧乙烷，13 709.6 kg/h,异构化单元耗能占10.84%。为热高分罐、管线及管件,合计约110万元,投资效2.2采用热高分工艺方案益明显。异构化反应产物经换热后仍在120C左右,物3结论料为气液混相。在进人空冷器前,先进人热高分罐,进行气液分离后液相直接送入下游的换热流芳烃异构化反应系统改用热高分工艺,技术改程,气相组分进人冷高分罐,经原工艺流程与热高动较小，节能效果明显,项目实施投资回收期短,具分罐罐底液相反应产物混合后,进入后续的换热和有可行性。精馏系统,就可避免反应产物先冷却后加热升温现参考文献象。从能量利用、回收、转化3个方面考虑,目前冷[1]刘利.加氢裂化装置工艺流程优化设计探讨[J].石油炼制与化高分工艺存在2方面能量回收潜力,一是回收反应工208.10):.45-46.产物中的热能,二是减少空冷器电耗。异构化反应[2] 辛若凯,王德会,王国旗,等加氢裂化装置反应流出物新型换热一系统采用热高分工艺需对目前的冷高分工艺流程分离流程[].炼油技术与工程, 208.,(8):67-68.做小幅度改动,具体为:(1)增设热高分罐及相关管[3] 黄志强,加氢精制装置流程的比较与选择[].石油化工设计.2002,(1):34-36.■线、阀门,反应产物进空冷器前先进热高分罐进行(上接第34页)preparation of skipped diyneslJ.Tetrahedron.2003,59(39):7 787-doles and related structures using cesium carbonate[].Tetrahedron7 790.Letters, 2006, 47(36): 6 425- 6427.[5] Song B R, Wang S Y, Sun C Y, et al. 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