[發明專利]一種電化學氧化方法控制的制備酮或β-羰基酯的方法

有效

• 申請號: 201910308719.4
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110029356B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 孫北奇;張振興;趙玉;張雷;莫凡洋
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C25B3/02
• 分類號: C25B3/02;C25B15/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公布了一種電化學氧化方法控制的制備酮或β?羰基酯的方法。以α,β,β?三取代基?β?羥基羧酸為原料，在堿存在的情況下，插入電極進行電解，在不同反應條件下通過電化學氧化方法控制發生1,2?遷移生成酮，或發生1,4?遷移生成β?羰基酯。該方法簡單、溫和、高效、可控，并且表現出廣泛的官能團相容性，同時具有相當可觀的產率。所得產物酮或β?羰基酯為有機合成化學中的基本中間體，在有機合成領域有著重要的意義，同時，這種通過遷移反應使得C?C或C?H鍵官能化的策略，為復雜的酮和酯的分子構建提供了新的選擇。

技術領域

本發明涉及有機合成領域，涉及酮以及衍生物的合成，特別涉及一種電化學氧化方法控制的基于1,2-遷移或1,4-遷移制備酮或β-羰基酯的方法。

背景技術

自由基介導的官能團遷移反應是一類特殊的有機轉化反應，這類反應被發現以來引起了研究者極大的興趣，在有機化學中陸續發現了許多應用。自由基介導的遷移反應是常規離子型重排反應(例如頻哪醇重排)的延展與補充。根據遷移位置的差異，自由基遷移反應主要分為1,2-遷移、1,3-遷移、1,4-遷移、1,5-遷移、1,6-遷移，其中1,2-遷移和1,4-遷移反應被研究得最為廣泛。在1944年，Urry等人首次報道了新戊苯基自由基的1,2-苯基遷移反應，此后發表了一些相關的1，2-芳基遷移反應。近年來，自由基介導的遠端官能團遷移反應受到越來越多的關注，并且已經報道了很多長距離的1,n-自由基遷移(n＝3,4,5,6)反應。

另一方面，在形成自由基中間體時，電化學方法有著獨特的優勢。已經發現許多電化學陽極氧化交叉偶聯反應或自由基環化反應，比許多使用氧化劑的傳統方法更綠色、更環保。更重要的是，近期研究證明，有機電化學方法可以實現控制產物的選擇性。

Kolbe反應作為有機電化學中的經典反應近年來受到了新的關注。如圖1所示，在Kolbe反應中，根據反應條件，可以發生Kolbe(單電子)過程或非Kolbe(雙電子)過程。我們設想，對于β，β-二芳基-β-羥基羧酸的Kolbe(單電子)過程，原位形成的親電子羧基氧中心基團可能引發從碳到氧的稀有自由基1,4-芳基遷移，其中具有富電子芳基的優先遷移。此外對于非Kolbe(雙電子)過程，可以通過調節電化學反應條件獲得離子型半頻哪醇重排(1,2-芳基/烷基遷移)產物。

酮和β-羰基酯是有機化學中的基本中間體，可以通過多種方法合成，在有機合成領域有著重要的意義。復雜酮和酯的合成一直是合成領域的一大挑戰，這種通過遷移反應使得C-C或C-H鍵官能化的策略，為復雜的酮和酯的分子構建提供了新的選擇。

發明內容

本發明的目的是提供一種簡單、溫和、高效、可控地制備酮或酯的方法，以α,β,β-三取代基-β-羥基羧酸為原料，在堿存在的條件下，通過電化學氧化方法控制發生1,2-遷移或1,4-遷移反應，其中1,2-遷移產物為酮，1,4-遷移產物為β-羰基酯。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種可通過電化學氧化方法控制合成酮或β-羰基酯的方法，在無金屬催化劑的情況下，1當量的α,β,β-三取代基-β-羥基羧酸、0.05-0.3當量的堿，溶于堿性有機溶劑和水的混合溶劑中，插入惰性電極，在恒定電流下電解1～6小時，得到1,2-遷移產物酮；或溶于極性有機溶劑和水的混合溶劑中，插入惰性電極，在恒定電流下電解1～6小時，得到1,4-遷移產物β-羰基酯。

在此發明的技術方案中，對于所述α,β,β-三取代基-β-羥基羧酸的α,β位的三個取代基，α代表取代基在與羧基直接相連的碳原子上，β代表取代基在與羧基相隔一個碳的碳原子上，取代基可以是芳基或烷基，或是二者的組合。

上述制備酮或β-羰基酯的方法具有廣泛的官能團相容性。所述原料可以用如下式I表示：