一种醇的合成方法
阅读说明：本技术 一种醇的合成方法 (Alcohol synthesis method ) 是由 邵银林 施茵茵 周绒绒 王越 巫彩燕 谢瑶瑶 于 2021-11-02 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机合成技术领域,具体为一种醇的合成方法；本发明在叔丁醇锂催化作用下,以酯类化合物和频哪醇硼烷为原料,四氢呋喃为溶剂,在100℃反应24h,随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液,室温搅拌过夜制得醇类化合物；本发明原料来源广泛或易于制备,反应条件较为温和且不需要大量/繁琐的添加剂,另外叔丁醇锂催化剂简单,且制备的醇类化合物品质高,分离收率高。(The invention belongs to the technical field of organic synthesis, in particular to a method for synthesizing alcohol; under the catalysis of lithium tert-butoxide, ester compounds and pinacolborane are used as raw materials, tetrahydrofuran is used as a solvent, the reaction is carried out for 24 hours at 100 ℃, then 2mol/LNaOH/MeOH solution is added, and the mixture is stirred at room temperature overnight to prepare alcohol compounds; the invention has the advantages of wide raw material source or easy preparation, mild reaction conditions, no need of a large amount of complex additives, simple tert-butyl alcohol lithium catalyst, high quality of the prepared alcohol compound and high separation yield.)
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体是一种醇的合成方法。
背景技术
酯转化为醇类化合物所进行的还原反应是有机合成(包括精细化工、医药、农药等)领域最重要的官能团转化步骤和最具实用价值的反应之一，在有机合成领域中有广阔的应用前景。现有制备醇类化合物的方法中，常以LiAlH4、NaBH4等金属复氢化物或Ir，Rh，Mn，Co等过渡金属作为催化剂，而以廉价易得的碱金属催化酯类硼氢化的报道为数不多。文献(J.Org.Chem.2009,74,2598–2600)报道一种Na-SG促进了氢硼化，但直接使用和后处理碱金属存在安全隐患，且反应条件苛刻，具有一定的局限性。文献(J.Org.Chem.2018,83,1431-1440)报道了以NaOMe作为催化剂催化酯类化合物还原成醇，但产率低，且官能团忍耐性差，具有一定局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种醇的合成方法，其在叔丁醇锂(LiOtBu)催化下，能以各种酯类化合物为原料，高选择性、高收率地合成醇类化合物。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种醇的合成方法，
在氮气保护和叔丁醇锂作为催化剂的作用下，以式I所示化合物和式II所示化合物为原料，通过硼氢化反应，制备得到式III所示化合物；
其化学反应方程式为：
上述化学方程式中，式I为各种酯类化合物；式II为频哪醇硼烷；式III为醇类化合物。
优选的，在化学反应方程式中，R1是苯基、苯乙基、萘基、取代苯基中的任意一种；R2是烷基。
优选的，在化学反应方程式中，R2是甲基。
优选的，以摩尔比计，式I化合物：式II化合物：催化剂＝1.0：2.5：0.05。
优选的，反应温度为100℃，反应时间24h。
本发明的反应机理图如图1所示，
首先，叔丁醇锂和频哪醇硼烷反应生成氢化锂中间体A，中间体A和酯反应，生成中间体B，B再和频哪醇硼烷反应生成中间体C，并释放出氢化锂中间体A，中间体A与中间体C反应，生成硼氧化合物D和中间体E，中间体E再和频哪醇硼烷反应，得到硼氧化合物F，最后水解得到产物醇。
本发明的有益效果是：
(1)反应普适性好，产率高，大部分反应产率在90％以上，原子经济性高，后处理方便；
(2)是对酯类化合物硼氢化的重要补充，实现了碱催化酯硼氢化构建醇类化合物的目的，为构建醇类化合物提供了重要思路；
(3)反应条件较为温和且不需要大量/繁琐的添加剂；
(4)叔丁醇锂催化剂简单、价格便宜、可商业购买；
(5)本发明制备的醇，品质高，分离收率高；
本发明提供一种在叔丁醇锂催化体系下，催化酯类硼氢化反应从而实现结构多样化的醇的合成，该方法原子经济性高，成键效率高，反应条件温和；相较于以往方法，反应条件和底物普适性有明显改善，这是其它方法难以实现的。
附图说明
图1：本发明的反应机理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率95％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.36(d,J＝4.4Hz,4H),7.33-7.26(m,1H),4.68(s,2H),1.79(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ141.0,128.7,127.8,127.1,65.4.
实施例2
4-甲基苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-甲基苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率90％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.27(d,J＝7.7Hz,2H),7.19(d,J＝7.7Hz,2H),4.65(s,2H),2.37(s,3H),1.85(bs,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ138.1,137.5,129.4,127.2,65.4,21.2.
实施例3
4-(三氟甲基)苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-(三氟甲基)苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率89％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.60(d,J＝7.9Hz,2H),7.45(d,J＝7.9Hz,2H),4.73(s,2H),2.30(bs,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ144.7,129.8(q,J＝32.4Hz),126.8,125.5(q,J＝3.7Hz),124.2(q,J＝71.7Hz),64.4.
实施例4
4-(叔丁基)苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-叔丁基苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率92％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.40(d,J＝8.4Hz,2H),7.31(d,J＝8.5Hz,2H),4.64(s,2H),2.00(bs,1H),1.34(s,9H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ150.8,138.1,127.0,125.6,65.2,34.7,31.5.
实施例5
2-萘甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料2-萘甲酸甲酯(1mmol)(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率98％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.82-7.85(m,3H),7.80(s,1H),7.47-7.49(m,3H),4.85(s,2H),1.98(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ138.5,133.5,133.1,128.5,128.0,127.8,126.3,126.0,125.6,125.3,65.6.
实施例6
4-氟苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-氟苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率97％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ7.33-7.30(m,2H),7.01-7.05(m,2H),4.64(s,2H),1.94(s,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ163.5,161.5,136.8(d,J＝3.1Hz),128.9(d,J＝8.1Hz),115.5(d,J＝21.4Hz),64.7.
实施例7
3-苯基-1-丙醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料3-苯丙酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率92％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.25(t,J＝7.5Hz,2H),7.15-7.17(m,3H),3.60(t,J＝6.5Hz,2H),2.80(bs,1H),2.65(t,J＝7.7Hz,2H),1.81-1.87(m,2H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ141.9,128.4,128.4,125.8,62.0,34.2,32.1.
实施例8
4-氯苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-氯苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率96％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.31(d,J＝8.4Hz,2H),7.27(d,J＝8.4Hz,2H),4.63(s,2H),2.11(bs,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ139.4,133.5,128.8,128.4,64.6.
实施例9
2-溴苯甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料2-溴苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率88％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.54(d,J＝8.0Hz,1H),7.47(d,J＝7.6Hz,1H),7.31-7.34(m,1H),7.14-7.17(m,1H),4.73(s,2H),2.33(s,1H).13C NMR(125Mz,CDCl3)δ139.9,132.7,129.2,129.0,127.8,122.7,65.1.
实施例10
(4-乙烯基苯基)甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料4-乙烯基苯甲酸甲酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.5mmol)，催化剂LiOtBu(0.05mol)以及溶剂四氢呋喃(1.0mL)，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液(即每升甲醇中含2mol的氢氧化钠)，室温搅拌过夜，产物分离收率82％。
将分离纯化后的产物进行核磁共振检测，结果如下：
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.40(d,J＝8.0Hz,2H),7.30(d,J＝7.9Hz,2H),6.7-6.8(m,1H),5.8(d,J＝17.6Hz,1H),5.30(d,J＝10.8Hz,1H),4.63(s,2H),2.35(bs,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ140.5,137.0,136.6,127.3,126.4,113.9,64.9.
对比例1
将反应温度换为50℃，其余步骤同实施例1，产物分离收率为24％。
对比例2
将催化剂改为碳酸锂，其余步骤同实施例1，产物分离收率为30％。
对比例3
不加催化剂，其余步骤同实施例1，产物分离收率为0％。
结论：
(1)通过实施例1-10可知，在叔丁醇锂催化作用下，以酯类化合物和频哪醇硼烷为原料，四氢呋喃为溶剂，在100℃反应24h，随后加入2mol/LNaOH/MeOH溶液，室温搅拌过夜；通过该方法制得的醇类化合物的产物分离收率均高于80％，甚至能达到98％，体现了叔丁醇锂在酯类化合物制备醇类化合物的反应中发挥极为显著的作用；
(2)将对比例1和实施例1对比可知：未按照本发明中的反应温度进行，制备的醇类化合物分离收率极低，进而说明本发明中合成醇类的方法为一个完整的系统，系统中涉及到的步骤、原料、催化剂、温度、时间等参数均相互配合，最终方能获得高分离收率的醇类化合物；
(3)将对比例2、3和实施例1对比可知，其他条件均相同时，不加催化剂难以实现制备醇类化合物的目的；而在其他条件均相同时，将催化剂换为碳酸锂制得的醇类化合物的产物极低，进而体现出了发明中的催化剂具有显著的进步。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
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