4-磺酸基苯硼酸的合成

王静,张晓丽

(商丘师范学院 化学化工学院，河南 商丘 476000)

取代基苯硼酸(substituent phenylboronic acid)是有芳香气味的硼酸，种类繁多.各种取代的芳环硼酸是Suzuki偶联反应的前体，重要的有机合成中间体，被广泛用于药物的合成与修饰以及不对称催化剂的合成等.目前取代基苯硼酸已被广泛应用于电子、化学、医药、生物等领域[1-4].例如它被用作液晶显示材料[1]、化学发光增强剂[2]、木制品防腐剂[3]和酶的抑制剂.此外它还在糖类传感器[4]、物质分离纯化、药物控释系统方面也有非常重要的应用.

早在20世纪50年代左右，国外就开始了取代基苯硼酸的合成研究，其合成方法主要有3种：有机锂试剂法、格氏试剂法和钯催化氧硼基法.有机锂试剂法所用到的丁基锂试剂，在工业中应用不现实.同有机锂试剂法相比，格氏试剂法所用的原料易得且价格较便宜，操作也比较简便安全，应用较广.但要用于实际生产还需大幅提高亲核取代温度，缩短反应时间.钯催化氧硼基法条件温和，可以在许多敏感官能团存在下进行，很有发展前景，但催化剂昂贵且回收较难，要用于实际生产还需寻找合适的催化剂，达到降低成本和减少产品中的重金属污染目的.

目前，虽然取代基苯硼酸的合成研究已经较成熟，但4-磺酸基苯硼酸的合成还未见报道.文献调研发现可以利用重氮盐来合成硼酸酯[5-10].苯磺酸重氮盐在染料合成中经常涉及，所以参考文献[11]通过重氮盐中间体进行硼酸合成.本文以对氨基苯磺酸为原料，通过重氮盐中间体来合成4-磺酸基苯硼酸(图1).该合成方法操作简单，产物提纯方便，反应可以放大到10 g以上，为实现工业化生产提供重要参考.

图1 4-磺酸基苯硼酸的合成路线. Figure1 The synthesis routes of 4-Boronobenzenesulfonic acid.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1H NMR和13C NMR使用Bruker 400 M核磁共振仪测定.1H NMR使用D6-DMSO做溶剂，以2.5来定标，13C NMR使用D6-DMSO做溶剂，以39.5来定标.元素分析使用UBC元素分析设备.

四羟基乙硼烷，Alfa Aesar公司；亚硝酸钠，2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚，对氨基苯磺酸，上海达瑞化学试剂公司；氢氧化钠，浓硫酸，甲醇，乙酸乙酯，乙醇均为市售分析纯.薄层层析(GF254)硅胶为山东青岛海洋化工厂产品.

1.2 合成

(1)对氨基苯磺酸重氮盐的合成

将11.1 g(0.278 mol，1.4 eq)氢氧化钠溶于140 mL水中并冷却溶液到室温(20～25 ℃)，加入34.6 g(0.2 mol)对氨基苯磺酸，搅拌至澄清，加入亚硝酸钠水溶液[14.4 g(0.209 mol，1.05 eq)亚硝酸钠与100 mL水混合而成]后体系形成均相溶液备用.在另一个反应瓶中加入冰约180 g，开启搅拌，缓慢加入浓硫酸27.8 mL，继续搅拌并冰水冷却，滴加上述备用液，滴加过程中控制温度不超过15 ℃，约滴至三分之一时，体系开始变浑浊，约20 min滴加完毕，继续搅拌0.5 h后(0～15 ℃)，TLC检测(展开剂为EA∶MeOH=4∶1)原料消失，将体系冷却到0～5 ℃搅拌0.5 h，抽滤，并用0～5 ℃冷水洗涤固体，得湿品36.5 g.

(2)4-磺酸基苯硼酸的合成

室温下，在反应瓶中加入365 mL水、36.5 g重氮盐湿品和催化量BHT(2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚)，冷却体系到10～15 ℃后缓慢加入24 g(0.268 mol)四羟基乙硼烷，体系中有气泡产生，无明显升温，加完后，升至室温(25～30 ℃)，搅拌3 h.随着搅拌的进行，体系逐渐变澄清，颜色逐渐变化为黄色、红棕色.TLC检测重氮盐(展开剂为EA∶MeOH=1∶1)消失，减压蒸去水，并用100 mL无水乙醇减压蒸干带2次水后再加入无水乙醇50 mL，加热至回流，体系不澄清，撤去加热，冷却到室温(20～25 ℃)，过滤，得湿品15.0 g，鼓风干燥后得到类白色固体11.3 g，收率28%.1H NMR(400 MHz，D6-DMSO)δ：7.64(d，J=8.4 Hz，2H)，7.19(d，J=8.4 Hz，2H)；13C NMR(D6-DMSO，100 MHz)δ：146.71 133.55，127.52，122.63.Ms(ESI)：m/z=202.Anal.calcd for C6H7BO5S：C，35.68；H，3.49；O，39.60；S，15.87.Found：C，35.7；H，3.45.

2 结果与讨论

在重氮盐的制备中不能使用NaNO2/浓盐酸体系，因为原料对氨基苯磺酸在盐酸中几乎不溶，滴加亚硝酸钠水溶液反应几乎不放热.重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性.大部分重氮盐在低温下比较稳定，由于对氨基苯磺酸重氮盐稳定性高，因此重氮化温度可在10-15℃进行.由于乙醇可以洗去硼酸以及重氮盐中性体系产生的相关杂质或由自由基导致的杂质等，因此，最后选择乙醇来精制产品.

本合成方法操作简单，产物提纯方便，反应可以放大到10 g以上，为实现工业化生产提供重要参考.

参考文献：

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