CN100358866C

CN100358866C - 含对强碱不稳定取代基的n-乙烯基取代吡咯的制备方法

Info

Publication number: CN100358866C
Application number: CNB2004100175479A
Authority: CN
Inventors: 毛振民; 杨世琼; 刘兰芳
Original assignee: SHANGHAI JINSE MEDICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Shanghai Jiaotong University
Current assignee: SHANGHAI JINSE MEDICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2024-04-08
Also published as: CN1562969A

Abstract

一种含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于以含强碱不稳定取代基吡咯为原料，利用1，2-二卤代乙烷在碱存在下，置于有机溶剂中进行氮乙烯化反应，合成新的化合物，即含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯，含强碱不稳定取代基吡咯与1，2-二卤代乙烷和碱的摩尔比为1∶1～20∶1～20，反应温度为40～120℃，反应时间为2～40小时。本发明的反应不需高温高压和强碱，反应条件较为温和，同时可以合成含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯。

Description

含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法

技术领域

本发明涉及一种含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法，属于杂环有机化学技术领域。

背景技术

五元含氮杂环吡咯环上的氮的取代一直是杂环有机化学研究的重点。尤其在多聚吡咯被发现具有很好的导电性后，吡咯及其衍生物得到了进一步的重视，此衍生物可被用于多聚吡咯类十分具有应用前景的导电高分子材料的研究，亦可作为重要中间体用于新型化学药物和有机染料等的研究。N-乙烯基取代吡咯是研究多聚吡咯必不可少的基础。

目前，合成N-乙烯基取代的吡咯需高温高压并在强碱和强溶剂条件下进行。在上世纪80年代，前苏联科学家Trofimov(Trofimov BA，Atavin AS，Mikhaleva AI，Kalabin GA，Chebotareva EG.Zh.Org.Khim.1973；9，2205；Trofimov BA.Vinylpyrroles，Pyrroles，part two，The Chemistry of Heterocyclic Compounds.，Vol 48，Jones RA Ed.，p131，Wiley，New York，1992)发现了应用超级碱性条件(KOH/DMSO)制备N-乙烯基取代吡咯的方法(Trofimov反应)。Trofimov反应需用乙炔在100至200℃。在超强碱性和高压条件下，与酮肟(Ketoxine)一步生成相应的N-乙烯基取代吡咯。

式中：R₁、R₂为氢、烷基或芳香环基，其中R₁、R₂至少有一个是烷基或芳香环基。

因受到Trofimov反应超强反应条件的局限，目前所能制备和应用的N-乙烯基取代吡咯基本都是烷基、芳香环基取代和在强碱条件下稳定的吡咯衍生物。因此，Trofimov方法的不足是反应条件苛刻，而且不能用于合成含有酯基、酮基、醛基等在强碱性条件下不稳定取代基团的N-乙烯基取代吡咯化合物。

1971年，W.J.Irwin(W.J.Irwin and D.L.Wheeler，Tetrahedron.Vol.28，pp.1113 to 1121.Pergamon press 1972.)报道用氢氧化钾和环氧乙烷对2-乙酸甲酯基吡咯进行氮乙烯化反应，但结果甲酯基被破坏成酸，此方法使用了强碱氢氧化钾，没有得到含甲酯基的N-乙烯基取代吡咯，甲酯基是一种对强碱不稳定的取代基.

1998年，Paola Ciapetti(Paola Ciapetti and Maurizio Taddei，Tetrahedron54(1998)11305-11310.)报道以含氮杂环例如鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶为原料，溶解在二甲基甲酰胺中，以无水碳酸钾和1，2-二溴乙烷中70℃反应约72h，得氮乙烯基化的嘌呤化合物，此方法未提及进行吡咯氮乙烯基化合物的合成，仅涉及含氮嘌呤或嘧啶的氮乙烯基化。

2000年，Dariusz Bogdal(Dariusz Bogdal and Krzysztof Jaskot，SyntheticCommunications，30(2000)，3341-3352)报道在固液相转移催化条件下以含氮杂环例如吡咯为原料，加入到剧烈搅拌的1，2-二氯乙烷，四丁基溴化铵，氢氧化钾，碳酸钾的混合物中，45～50℃反应3.5～5.5h，合成了没有任何取代的氮乙烯基取代吡咯.此方法同样使用了强碱氢氧化钾，不能用于合成含有酯基、酮基、醛基等在强碱性条件下不稳定取代基团的N-乙烯基取代吡咯化合物。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型条件温和的吡咯N-乙烯化方法，研究合成含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯，作为对Trofimov反应的补充。

本发明所述的一种含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于以含强碱不稳定取代基吡咯为原料，利用1，2-二卤代乙烷在碱存在下，置于有机溶剂中进行氮乙烯化反应，合成目标化合物。

其中，有机溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，环丁砜，N-甲基吡咯烷酮或1，3-二甲基-2-吡唑啉酮；含强碱不稳定取代基吡咯与1，2-二卤代乙烷和碱的摩尔比为1∶1～20∶1～20，优选1∶5～15∶5～15；

反应温度为40～120℃，优选：50～100℃；反应时间为2～40小时，优选：5～20小时；目标化合物含对强碱不稳定取代基N-乙烯基取代吡咯为新的化合物。

其反应方程式如下：

式中R₁、R₂、R₃、R₄可以是氢、烷基、卤素、芳香环基、酯基、乙酰基、硝基、醛基或腈基，但R₁、R₂、R₃、R₄中至少有一个酯基、乙酰基、硝基、醛基或腈基。

本发明所述含强碱不稳定取代基吡咯为含单个或多个酯基、乙酰基、硝基、醛基、腈基的吡咯，以及含单个或多个酯基、乙酰基、硝基、醛基、腈基同时有烷基取代或卤代的吡咯。

本发明所述1，2-二卤代乙烷为1，2-二溴乙烷，1，2-二氯乙烷或1-溴-2-氯乙烷。

本发明所述碱为碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠或碳酸氢钠。

由上述技术方案可知，由于本发明的反应不需高温高压和强碱，因此反应条件较为温和，同时可以合成含对强碱不稳定对代基的N-乙烯基吡咯。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好理解本发明，但其不限制本发明的保护范围，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。

实施例1

3，4-二乙酯基吡咯200mg(0.95mmol)，溶解于1ml二甲基甲酰胺(DMF)中，加入无水碳酸钾1.31g(9.5mmol)，加入1，2-二溴乙烷1.78g(9.5mmol)，先在50℃搅拌反应4小时，再在80℃搅拌反应10小时。反应液过滤，滤饼用二甲基甲酰胺4ml洗涤，滤液旋转蒸发除去溶剂，所得剩余物经硅胶柱层析(洗脱剂为环己烷∶乙酸乙酯＝2∶1)得白色固体1-乙烯基-3，4-二乙酯基吡咯，收率55％，熔点53～58℃。其分析测试数据如下：

IR(KBr压片，cm^-1)：3142，1716(s)，1508(s)，1485(s)

¹HNMR(500MHz，CDCl₃)δ1.27(t，J＝6.95Hz，6H)，4.27(m，J＝7.2Hz，4H)，4.92(dd，Ja＝8.8Hz，Jb＝2Hz，1H)，5.31(dd，Ja＝15.7Hz，Jb＝2Hz，1H)，6.74(dd，Ja＝15.7Hz，Jb＝8.7Hz，1H)，7.38(s，2H)

¹³CNMR(MHz，CDCl₃)δ14.5，60.6，102.4，117.7，125.0，131.9，163.4MS：237.1(m/z)

元素分析：C：60.50％，H：6.99％，N：5.84％

计算：C：60.18％，H：6.27％，N：5.85％

实施例2

3-乙酰基吡咯200mg(1.83mmol)，溶解于2ml二甲基甲酰胺(DMF)中，加入无水碳酸钾2.53g(18.3mmol)，加入1-溴，2-氯乙烷2.62g(18.3mmol)，在75℃搅拌反应15小时。反应液过滤，滤饼用二甲基甲酰胺4ml洗涤，滤液旋转蒸发除去溶剂，所得剩余物经硅胶柱层析(洗脱剂为环己烷∶乙酸乙酯＝4∶1)得浅黄色粘状物1-乙烯基-3-乙酰基吡咯，收率50％。其分析测试数据如下：

λ^乙醇 _max＝268nm

¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ1.25(s，3H)，4.84(dd，Ja＝9.2Hz，Jb＝2Hz，1H)，5.26(dd，Ja＝15.6Hz，Jb＝1.6Hz，1H)，6.66(s，1H)，6.81(dd，Ja＝15.6Hz，Jb＝9.2Hz，1H)，6.89(s，1H)，7.45(s，1H)

¹³CNMR(100MHz，CDCl₃)δ21.4，100.7，110.7，120.1，123.7，127.3，132.6，193.6HRMS计算C₈H₉NO(m/z)：135.0684，分析结果：135.0688

实施例3

2-乙酯基4-硝基吡咯500mg(2.78mmol)，溶解于4ml二甲基甲酰胺(DMF)中，加入无水碳酸钾3.84g(27.8mmol)，加入1，2-二溴乙烷5.22g(27.8mmol)，在90℃搅拌反应40小时。反应液过滤，滤饼用二甲基甲酰胺10ml洗涤，滤液旋转蒸发除去溶剂，所得剩余物经硅胶柱层析(洗脱剂为环己烷∶乙酸乙酯＝3∶1)得白色固体1-乙烯基2-乙酯基4-硝基吡咯，收率40％。其分析测试数据如下：

IR(KBr压片，cm^-1)：3128，1703(s)，1651(s)，1539(s)

¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ 1.37(s，3H)，4.34(q，2H)，5.13(d，J＝8.4Hz1H)，5.42(d，J＝15.6Hz，1H)，7.46(s，1H)，

7.85(dd，Ja＝15.6Hz，Jb＝8.8Hz，1H)，7.94(s，1H)

¹³CNMR(100MHz，CDCl₃)δ14.2，61.3，106.1，113.2，122.2，132.0，159.8HRMS计算C₉H₁₀N₂O₄(m/z)：210.0641，分析结果：210.0640

实施例4

3-乙醛基吡咯250mg(2.63mmol)，溶解于3ml二甲基甲酰胺(DMF)中，加入无水碳酸钾4.34g(31.4mmol)，加入1，2-二溴乙烷6.32g(33.6mmol)，在70℃搅拌反应23小时。反应液过滤，滤饼用乙醚10ml洗涤，加入5ml水，用乙醚30ml萃取三次，收集醚层，用无水硫酸钠干燥过夜，抽滤，滤液旋转蒸发除去溶剂，所得剩余物经硅胶柱层析(洗脱剂为环己烷∶乙酸乙酯＝2∶1)得浅黄色油状物1-乙烯基3-乙醛基吡咯，收率38％。其分析测试数据如下：

¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ4.90(dd，Ja＝8.8Hz，Jb＝2Hz，1H)，5.30(dd，Ja＝15.6Hz，Jb＝2Hz，1H)，6.70(s，1H)，6.84(dd，Ja＝16Hz，Jb＝8.8Hz，1H)，6.94(s，1H)，7.47(s，1H)

HRMS计算C₇H₇NO(m/z)：121.0528，分析结果：121.0526

Claims

1、一种含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于以含强碱不稳定取代基吡咯为原料，利用1，2-二卤代乙烷在碱存在下，置于有机溶剂中进行氮乙烯化反应，合成含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯，含强碱不稳定取代基吡咯与1，2-二卤代乙烷和碱的摩尔比为1∶1～20∶1～20，反应温度为40～120℃，反应时间为2～40小时；所述合成的含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的结构为：

式中R₁、R₂、R₃、R₄是氢、烷基、卤素、芳香环基、酯基、乙酰基、硝基、醛基或腈基，但R₁、R₂、R₃、R₄中至少有一个是酯基、乙酰基、硝基、醛基或腈基。

2、如权利要求1的含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于所述1，2-二卤代乙烷为1，2-二溴乙烷，1，2-二氯乙烷或1-溴-2-氯乙烷。

3、如权利要求1的含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于所述有机溶剂为二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，环丁砜，N-甲基吡咯烷酮或1，3-二甲基-2-吡唑啉酮。

4、如权利要求1的含对强碱不稳定取代基的N-乙烯基取代吡咯的制备方法，其特征在于所述碱为碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠或碳酸氢钠。