一种高效合成4，5‑二甲基‑1，3‑二取代芳基卡宾的方法与流程

本发明属于芳基卡宾试剂中间体合成技术领域，尤其涉及一种高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法。

背景技术：

对n-杂环卡宾的最早研究可以追溯到1960年，当时wanzlick等人对n-杂环卡宾家族中的噻唑-2-碳烯反应中间体进行了研究。虽然wanzlick没有成功分离得到n-杂环卡宾，但他们认识到咪唑环中邻位n原子的给电子效应能稳定2-位上的卡宾活性中心，这为后来n-杂环卡宾化学的发展奠定了重要基础。

n-杂环卡宾化学的迅速发展应归功于arduengo成功分离得到了稳定的游离n-杂环卡宾。从此以后，大量的n-杂环卡宾开始被合成，各种稳定的n-杂环卡宾的合成和成功分离迅速地促进了n-杂环卡宾化学的发展。

n-杂环卡宾在有机化学中已经被广泛的应用，尤其是近年来在过渡金属催化的偶联反应中得到了很大的发展。并且它还能用作反应底物参与有机反应之中。如亲核wanzlick型n-杂环卡宾参与的反应，对二氧化碳进行固定而发生的羧化反应，使用咪唑类化合物合成两性离子，以及强亲核n-杂环卡宾为底物的多组分反应等。

研究表明n-杂环卡宾不仅作为反应底物，能够参与众多反应，稳定元素低价态物种，取得了许多重要成果，并且它还能作为有机小分催化剂，催化各种不同类型的有机反应，如n-杂环卡宾催化α，β-不饱和醛与醛/酮的反应等。由于n杂环卡宾催化的反应具有无金属参与、价格低廉且反应体系对环境友好等诸多特点，n-杂环卡宾独特的催化功能为人们寻找新的性能良好的催化剂开辟了崭新视野。目前，这一领域已成为近年来有机化学的研究热点之一。

目前，大多数文献是利用n-杂环卡宾来自咪唑盐酸盐或者咪唑四氟硼酸盐及其衍生物作为原料制备卡宾或通过商业途径购买。以咪唑盐酸盐为底物制取卡宾路线是咪唑盐酸盐与强碱反应(产率为：72％，journaloftheamericanchemicalsociety,2015，137(4),1593-1600)。虽然此方法简单，但应用有很大的局限性，特别是产品收率不高；而通过途径直接购买(cas：848085-28-9)，价格昂贵，会增加研究成本，难以运用于工业化生产。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种原料价廉易得、生产成本低、产率高、反应条件较温和、操作简单安全、对环境污染小的高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法。

本发明是这样实现的，一种高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法，该高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法包括以下步骤：

步骤(一)、在高纯氮气或者氩气保护下，将4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮溶于干燥的反应溶剂中，并加入金属钾，加热回流反应4～8h；

所述的n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮的结构式是：

其中aryl＝2，4，6-me3c6h2＝mes；

进一步，每100ml反应溶剂加入n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮0.2～0.5mmol，金属钾20mg～60mg。

进一步，高纯氮气或者氩气纯度为99.999％，金属钾为分析纯。

进一步，所述的干燥的反应溶剂为干燥的四氢呋喃或二氧六环。

步骤(二)、反应结束后，过滤，洗涤滤渣，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用有机洗涤溶剂进行洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯。

所述的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯的结构式是：

其中aryl＝2，4，6-me3c6h2＝mes；

进一步，过滤出的滤渣主要为k2s和过量的金属钾。

进一步，第一次洗涤溶剂与步骤一中的反应溶剂相同，均为干燥的四氢呋喃或二氧六环。

进一步，所述有机溶剂采用干燥的四氢呋喃、二氧六环、正己烷或甲苯。

本发明所采用的原料价廉易得、生产成本低、产率高、反应条件较温和、操作简单安全、对环境污染小，具有较强的推广与应用价值。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法，该高效合成4，5-二甲基-1，3-二取代芳基卡宾的方法包括以下步骤：

步骤s101，在高纯氮气或者氩气保护下，将n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮溶于干燥的反应溶剂中，并加入金属钾，加热回流反应4～8h；

步骤s102，反应结束后，过滤，洗涤滤渣，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用有机洗涤溶剂进行洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯。

在本发明实施例中还可以采用以下技术方案：

在步骤s101中，每100ml反应溶剂加入n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮0.2～0.5mmol，金属钾20mg～60mg。

在步骤s101中，所述高纯氮气或者氩气纯度为99.999％，所述金属钾为分析纯。

在步骤s102中，过滤出的滤渣主要为k2s和过量的金属钾。

在步骤s102中的第一次洗涤溶剂与步骤s101中的反应溶剂相同，均为干燥的正己烷、甲苯。

在步骤s102中，所述有机溶剂采用干燥的四氢呋喃、二氧六环、正己烷、甲苯。

首先，制备原料n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮。

实施例1-1：

称取0.12moln，n-二(2，4，6-三甲基苯基)硫脲，0.12mol乙偶姻，在氮气保护下加入250ml圆底烧瓶中，装上分水器和球形冷凝管，回流分水4h；冷却，升华得产物n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮。

实施例1-1制备得到的n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮氢谱：¹hnmr(cdcl3；500mhz；ppm)δ：7.03(s,4h),4h,2.36(s,6h),2.13(s,12h),1.89(s,6h)。

实施例1-1制备得到的n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮碳谱：¹³cnmr(cdcl3；126mhz；ppm)δ：161.39,138.89,135.93,132.16,129.32,121.07,21.22,17.74,9.49。

然后制备卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，具体实施例如下：

实施例2-1：

将溶有490mg(0.1mmol)n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮和10mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流4小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：92.2﹪。

实施例1制备得到的4,5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑碳烯(2)氢谱：¹hnmr(c6d6；500mhz；ppm):6.85(s,4h),2.17(s,6h),2.15(s,12h),1.66(6h).

实施例1制备得到的4,5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑碳烯(2)碳谱：¹³cnmr(c6d6；500mhz；ppm):6.85(s,4h),2.17(s,6h),2.15(s,12h),1.66(6h).

实施例2-2：

将溶有490mg(0.1mmol)n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮1和30mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流5小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：93.5﹪。

实施例2-3：

将溶有490mg(0.1mmol)n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮1和30mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流6小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：94.1﹪。

实施例2-4：

将溶有490mg(0.1mmol)n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮1和25mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流7小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：94.7﹪。

实施例2-5：

将溶有0.2mmoln，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮和15mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流8小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃己烷洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：93.9﹪。

实施例2-6：

将溶有0.25mmoln，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑硫酮和30mg金属钾的50ml无水四氢呋喃加热回流8小时，反应结束后，过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：93.5﹪。

对比例1

向4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑盐酸盐(0.01mmol，纯度98％)二口瓶中加入50ml无水四氢呋喃，搅拌情况下加入叔丁醇钾(纯度99.5％)0.01mmol，4小时后过滤，用无水四氢呋喃洗涤滤渣三次，每次5ml，洗液与滤液合并，最后减压浓缩滤液，所得固体用干燥己烷洗涤得到无色的卡宾4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯，产率：47.3﹪。对比例反应式如下：

本发明方法合成4，5-二甲基-n，n-二(2，4，6-三甲基苯基)咪唑卡宾的有益效果主要体现在：(1)原料价廉易得，成本低；(2)产率高；(3)反应条件较温和，操作简单安全，对环境污染少。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。