761446-45-1/1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯的制備

背景及概述

上世紀末以來，有機硼酸酯的應用得到了長足的發(fā)展，從早期的增塑劑和焊接增溶劑迅速擴大到作為潤滑油添加劑、防腐劑、聚合物添加劑、橡膠金屬粘合促進劑原料、還原劑原料及剎車液原料等在工業(yè)上的廣泛用途。有機硼酸酯是稀土金屬系列添加劑的一種，具有良好的減摩、抗磨作用對其抗膠合及咬死性能影響還缺乏系統(tǒng)的研究。作者以有機硼酸酯作為潤滑油的添加劑，研究該種添加劑作用下滑動摩擦副抗咬死性能及潤滑性能。有機硼酸酯是一類極易水解的化合物，因此水解問題是影響其應用的主要原因。油溶性硼酸酯添加劑由于水解會產生不溶于基礎油的硼酸，使得添加劑中硼的有效成分丟失。1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯中文別名：2-(1-芐基-4-吡咯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧環(huán)戊硼烷，英文名稱：1-Benzyl-4-pyrazoleboronicAcidPinacolEster，CAS號：761446-45-1，分子式：C16H21BN2O2，分子量：284.161。本品為灰白色至淡黃色晶體，密度：1.07g/cm3，沸點：427.9ºCat760mmHg，熔點：86-91ºC。1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯作為醫(yī)藥中間體和農藥中間體具有相當?shù)那熬啊?/p>

制備

最早的吡唑硼酸頻哪醇酯制備是炔基硼酸酯與偶氮化合物經(jīng)1，3-環(huán)加成反應合成吡唑硼酸的方法。乙基偶氮乙酸酯與二丁基乙炔基硼酸酯緩慢發(fā)生［3+2］環(huán)合反應，再經(jīng)水解得到相應的吡唑5-硼酸，如下所示。盡管2000年前，關于該類化合物的報道很少，之后相關研究日益廣泛。關于1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯的合成，在鈀催化劑的作用下，在三乙胺存在的條件下，4-碘吡唑與硼酸頻哪醇可發(fā)生偶聯(lián)反應生成1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯。其于3,4-二氫-2H-吡喃發(fā)生氧化反應制備1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯[1]。其反應方程式如下圖：

圖11-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯反應方程式

碘代吡唑的制備

這是相對容易的一步反應，在氮氣保護室溫（20℃~25℃）下就能順利進行。需要注意的是加入NIS溶解會使體系溫度升高，造成副反應增多，所以需要先加入吡唑和THF攪拌溶解，然后在冷卻條件下分多次緩慢加入NIS，同時保證體系溫度不高于10℃，加入完畢后將反應液加熱至20℃~25℃。反應時間為6小時以上，并且隨著反應的進行（HPLC跟蹤），產物的含量會達到一個峰值，即雖然原料仍未反應完全但繼續(xù)反應只會增加雜質的含量，所以需要隨時跟蹤并及時停止反應。后處理方面主要是通過飽和硫代硫酸鈉溶液和水洗滌除去多余的NIS和丁二酰亞胺，水洗若分層較難時，可以水洗滌后加入飽和鹽水洗滌然后分層（水和飽和鹽水比例2:1）。

4-吡唑硼酸頻哪醇酯的制備

這步反應先是格式試劑的交換，通過對比實驗表明，無論選用異丙基氯格式試劑、環(huán)戊基氯格式試劑或仲丁基氯格式試劑都可以使格式交換完全，但仲丁基氯格式試劑在反應結束后處理中可以通過水洗、脫除較為容易的去除，所以采用仲丁基氯格式試劑。反應在低溫下進行，格式交換完全后，反應液中可能會有粘稠狀固體析出，經(jīng)分析屬于反應產物，因此可以適當放大溶劑四氫呋喃的量使其溶解，否則大量中間產物形成粘稠狀物體而析出會導致第二步硼酸酯交換反應進行不完全，產率下降。硼酸酯交換一步上，通過實驗表明，在保證低溫的情況下，滴加時間越短，反應越完全，補加硼酸酯或者延長反應時間都無法使反應更進一步，因此，在工業(yè)大量生產上需要考慮采取分多釜少量多次反應來提高產率。同時，此步滴加也可以采取反滴加法，即將格式交換產物滴加入硼酸酯中，此滴加法的好處是滴加量相對正滴加少（硼酸酯反應當量一般為2.5~3.0eq），加入速度更快，有利于產率的提高；但也存在缺點：首先是格式交換后可能出現(xiàn)的粘稠狀固體產物析出，反滴加的操作會使析出的物流損失，二是反滴加所產生的最終產品雖然在分析上與正滴加上無區(qū)別，但經(jīng)同樣后處理后，更加難以結晶，最后是反滴加的操作相對復雜而帶來的產率提升不明顯。因此一般采用正常滴加硼酸酯的方法，滴加結束后升溫至室溫反應1小時即可。后處理方面主要是通過洗滌去除影響結晶的雜質，通過重結晶提高產品純度：脫除溶劑用TBME萃取后，用氯化銨溶液和碳酸氫鈉溶液洗滌（GS跟蹤），直至兩處雜質被完全去除，否則產品難以析出。脫除TBME后加入石油醚進行重結晶，可使產物含量達到97％以上，同時母液中還含有大量的產物，可以通過使用氯化銨溶液和碳酸氫鈉溶液的反復洗滌，多次重結晶后獲得。

1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯的制備

在裝有加料漏洞的三口反應瓶中，加入四氫呋喃溶液，啟動攪拌裝置，將1-芐基-4-碘-1H-吡唑及頻哪醇硼烷加入至350mL四氫呋喃中，反應液冷卻至－10℃，緩慢滴加格氏試劑i-PrMgCl(0.350mol)的四氫呋喃溶液175mL，滴畢，室溫反應12小時。向反應液中加入300mL的氯化銨水溶液，攪拌30分鐘，然后加入400mL乙酸乙酯，分出有機層，干燥，蒸干，殘余物用體積分數(shù)20%的乙醇重結晶，得產物1-芐基-1H-吡唑-4-硼酸頻哪醇酯[1]。

參考文獻

[1] Patent: US8080566 B1,