一种二醇的合成方法
阅读说明：本技术 一种二醇的合成方法 (Method for synthesizing diol ) 是由 邵银林 施茵茵 张建平 黄哲帆 王越 孙佳雯 姜含笑 吴瑶 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,具体为一种二醇的合成方法；本发明通过二(三甲基硅基)氨基锂催化内酯的硼氢化从而合成结构多样化的二醇化合物；具体是在二(三甲基硅基)氨基锂催化体系下,以各种内酯化合物和频哪醇硼烷为原料,制备二醇类化合物；本发明方法原料来源广泛或易于制备,操作简便、选择性可控,收率高,条件温和,普适性广。(The invention belongs to the technical field of organic synthesis, and particularly relates to a method for synthesizing diol; the invention synthesizes diol compounds with diversified structures by hydroboration of lactone catalyzed by lithium bis (trimethylsilyl) amide; in particular to a method for preparing diol compounds by taking various lactone compounds and pinacol borane as raw materials under a lithium bis (trimethylsilyl) amide catalytic system; the method has the advantages of wide raw material source or easy preparation, simple and convenient operation, controllable selectivity, high yield, mild conditions and wide universality.)
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，特别是一种二醇的合成方法。
背景技术
由于内酯存在较大的空间位阻和电子效应等因素导致其硼氢化反应相对较难，因此目前报道的例子较少。2014年，Sadow等人详细报道了三(4，4-二甲基-2-噁唑啉基)苯基硼酸镁甲基化合物催化内酯的硼氢化反应(Chem Sci,2014,5,959–964)；2017年，Nembenna等人利用胍基配体直接与Mg{N(SiMe3)2}2反应或者胍基配体钾盐与氯化镁反应两种不同方法成功合成了相应胍基稳定的镁氨基化物(Dalton Trans,2017,46,4152–4156)，并实现了镁氨基化合物对内酯硼氢化反应。2020年，Cao等人报道了复杂镁配合物催化的内酯的硼氢化还原反应(Dalton Trans.2020,49,2776–2780)。然而这些已报道的内酯硼氢化反应所用的金属催化剂结构都十分复杂，具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二醇的合成方法，其使用一种简单催化剂—二(三甲基硅基)氨基锂，实现内酯通过硼氢化反应合成二醇的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种二醇的合成方法，以二(三甲基硅基)氨基锂(缩写：LiHMDS)作为催化剂，以式I所示化合物各和式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，其化学反应方程式如下：
上述式中，式I为各种内酯化合物(带苯环或者不带苯环的内酯)；式II为频哪醇硼烷；式III为二醇。
优选的，式I中的R1是苯基或烷基。
优选的，以摩尔比计：式I化合物：式II化合物：催化剂＝1.0：2.0：0.08。
优选的，反应温度为80℃，反应时间20h。
本发明的反应机理如图1所示：
首先，硅胺基锂和频哪醇硼烷反应生成氢化锂中间体A，中间体A和内酯反应，生成中间体B，B再和频哪醇硼烷反应生成中间体C，C再与氢化锂中间体A反应得到中间体D，中间体D再和频哪醇硼烷反应，得到硼氧化合物E，最后水解得到产物二醇。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在二(三甲基硅基)氨基锂催化体系下，催化内酯硼氢化反应从而实现结构多样化的二醇的合成，该方法原子经济性高，反应普适性好，反应条件温和且不需要大量/繁琐的添加剂。
(2)本发明所采用的非金属催化剂，相较于复杂的金属催化剂实现内酯的硼氢化还原反应具有催化剂明显的优势，实现了碱催化内酯硼氢化构建醇类化合物，为构建二醇类化合物提供了重要借鉴。
(3)相较于以往方法，二(三甲基硅基)氨基锂催化剂简单，不需要复杂合成，且价格便宜、可商业购买。
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
1，2-苯二甲醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料苯酞(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS(0.08mmol)，溶剂甲苯(1.0mL)，在80℃下反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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):δ7.24(s,4H),4.52(s,4H),4.46(s,2H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ139.2,129.5,128.4,63.5.
实施例2
2-(2-(羟甲基)苯基)乙醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料3-异色酮(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS(0.08mol)，溶剂甲苯(1.0mL)，80℃反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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91％。
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)δ7.24(d,J＝8.0Hz,2H),7.17(t,J＝6.2Hz,2H),4.51(s,2H),4.32(bs,1H),3.73(t,J＝6.0Hz,2H),2.83(t,J＝5.9Hz,2H),2.40(bs,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ139.3,138.3,130.2,129.8,128.6,126.8,63.3,63.0,35.2.
实施例3
1,5-壬二醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料δ-壬内酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS(0.08mmol)，溶剂甲苯(1.0mL)，在80℃下反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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)δ3.54-3.59(m,3H),3.28(bs,1H),2.93(bs,1H),1.27-1.56(m,12H),0.85-0.88(m,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ71.7,62.4,37.3,36.9,32.5,28.0,22.8,21.9,14.1.
实施例4
3-甲基-1,4-辛二醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料威士忌内酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS(0.08mmol)，溶剂甲苯(1.0mL)，在80℃下反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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87％。
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)δ3.72-3.82(m,1H),3.53-3.69(m,2H),2.54-2.88(s,2H),1.63-1.82(m,2H),1.22-1.58(m,7H),0.85-1.04(m,6H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ75.1,60.6,36.1,35.4,34.3,28.2,22.9,16.7,14.0.
实施例5
1,4-丁二醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料delta-戊内酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS(0.08mmol)，溶剂甲苯(1.0mL)，在80℃下反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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86％。
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)δ3.77-3.64(m,4H),1.97(s,2H),1.75-1.64(m,4H).13CNMR(125MHz,CDCl3)δ62.8,29.8.
实施例6
1,4-戊二醇的制备，结构式如下：
氮气保护下，加入原料γ-戊内酯(1mmol)和频哪醇硼烷(2.0mmol)，催化剂LiHMDS
(0.08mmol)，溶剂甲苯(1.0mL)，在80℃下反应20h，随后加入2mol/L的NaOH/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91％。
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):δ4.11(s,2H),3.88-3.73(m,1H),3.71-3.52(m,2H),1.77-1.41(m,4H),1.19(d,J＝6.3Hz,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ67.6,62.4,36.1,28.9,23.3.
对比例1
将反应温度换为60℃，其他步骤同实施例1。产物分离收率为58％。
对比例2
若将催化剂改为叔丁醇锂，其他步骤同实施例1。产物分离收率为为72％。
对比例3
不加催化剂，其他步骤同实施例1。产物分离收率为0。
结论：
(1)通过实施例1-6可知，在LiHMDS催化作用下，以内酯化合物和频哪醇硼烷为原料，甲苯为溶剂，在80℃反应20h，并随后加入2mol/L的NaOH/MeOH溶液，室温搅拌过夜。通过该种方法制得的二醇的产物分离收率均高于86％，体现了催化加LiHMDS在内酯化合物制备二醇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：反应温度在内酯化合物制备二醇化合物的反应中发挥积极作用，其与催化剂、反应步骤、反应原料等参数相互配合，构成了本发明中的反应体系；若未按照本发明中的反应温度进行，则直接导致分离收率降低；
(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通过内酯化合物制备二醇化合物的目的；而在其他条件均相同时，将催化剂换为叔丁醇锂等其他催化剂制得的醇类化合物的分离收率较LiHMDS低，进而体现出本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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