背景技术
本方法合成的顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺,由于同时含有磺酰胺基和β-溴乙烯基两种重要的功能基团,因而在有机化学、高分子材料、生物医学、医药和农药中间体等领域有着十分重要的应用前景。该类化合物中中含有磺酰胺基,首先是非常重要的磺胺类药物的母体;该类化合物中含有β-溴乙烯基,是有机化学中有价值的合成“砌块”,[1-2]同时也是金属有机化学、药物化学和生物化学研究者关注的热点之一。[3-6]
基于磺酰胺基和β-溴乙烯基各自的独特性质以及同时含有两种官能团的顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺的潜在价值,对该类化合物进行合成方法学的研究具有重要的意义。
参考文献
[1]Dehli J.R.,Legros J.,Bolm C.et al,Chem Commun.,2005,973-986
[2]Harada T.,Hara D.,Hattori K.et al,Tetrahedron Lett.,1988,29,3821
[3]Uenishi J.,Kawahama R.,Yonemitsu O.et al,J.Org.Chem.,1996,61,5716
[4]Harada T.,Katsushira T.,Hara D.et al,J.Org.Chem.,1993,58,4897
[5]Tsuji J.,Palladium Reageants and Catalysis,J.Willey and Sons,New York,1995
[6]Matveeva E.D.,Erin A.S.,Kurts A.L.et al,Russ.J.Org.Chem.,1997,33,1141(Engl.Transl.)
发明内容
本发明目的在于提供一种顺式--4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(I)的制备方法。
本发明获得的最终产物为顺式--4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(I),中间产物为反式-4-氯磺酰基肉桂酸、3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸。其合成路线如下:
本发明提出的顺式--4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(I)的制备方法,具体步骤如下:
(1)反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)的制备
将氯磺酸置于烧瓶中,用冰浴冷却至0℃。将肉桂酸在1.5-2.5小时内分批(8-10次)加入到烧瓶中。在0℃温度下反应小时。将反应液自然恢复到室温,然后将烧瓶置于油浴中在55-60℃温度下反应0.8-1.2小时,冷却至室温。将所得棕红色反应液缓慢倾入冰水中。静置,过滤,滤饼用冰水洗涤,在乙酸中重结晶,P2O5干燥,即得到白色的反式-4-氯磺酰基肉桂酸。其中,氯磺酸与肉桂酸的摩尔比例为9-12∶1。
(2)3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)的制备
将步骤(1)所得的反式-4-氯磺酰基肉桂酸加入到反应瓶中,以乙酸为溶剂,在油浴中加热到60-80℃后加入液溴,搅拌反应10-15小时。将反应液减压浓缩以除去反应溶剂乙酸。向所得固体中加入乙酸乙酯溶解,酯层先用10%的亚硫酸氢钠溶液洗涤,除去残留的液溴,再用水洗两次,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,即得到类白色固体粉末,3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)。反式-4-氯磺酰基肉桂酸与液溴的摩尔比为1∶1.5-3;反应溶剂乙酸的加入量与反式-4-氯磺酰基肉桂酸的摩尔比为50-100∶1。
(3)顺式--4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(I)的制备
以3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸为原料,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,加入氨水、或者是脂肪族胺、或者是摩尔比为1∶1的芳香族胺和三乙胺的混合物中任一种,微波反应0.5-1分钟,即可得到顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺。加入乙酸乙酯稀释反应液,转移至分液漏斗中,用5%的稀盐酸洗涤2次,水洗二次至中性,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,硅胶柱分离得到白色固体粉末,用P2O5干燥、即得顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(I)。其中反应原料3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与氨水或脂肪族胺的摩尔比为1∶2.2-3;反应原料3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与芳香族胺的摩尔比则为1∶1.1-1.5,但同时需加入相同当量的三乙胺;反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺与3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸的摩尔比为25-50∶1。
本发明中,所述脂肪族胺包括环己胺、哌啶等;芳香族胺包括4-甲基苯胺等。
本方法合成的顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺,由于同时含有磺酰胺基和β-溴乙烯基两种重要的功能基团,因而在有机化学、高分子材料、生物医学、医药和农药中间体等领域有着十分重要的应用前景。该类化合物中中含有磺酰胺基,首先是非常重要的磺胺类药物的母体;该类化合物中含有β-溴苯乙烯,是有机化学中有价值的合成“砌块”,同时又是金属有机化学、药物化学和生物化学研究者关注的热点之一。
本发明以廉价易得的反式-4-氯磺酰基基肉桂酸为原料,在乙酸中首先和液溴加成,生成3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸。后者以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,再和氨水、脂肪族胺或芳香族胺等反应,经过磺酰胺化、脱羧脱溴二步反应,合成顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺。该合成路线具有原料易得、操作简便、反应条件温和等优点;通过一锅二步反应得到最终的目标物,减少了中间化合物的纯化步骤,减少了有机溶剂的使用量,具有环保减排的功效。
具体实施方式
下述通过实施例进一步说明本发明,但不能限制本发明的内容。
实施例1:
(1)反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)的制备
合成方法:
将氯磺酸(60mL,0.9mol)置于250mL圆底烧瓶中,用冰浴冷却至0℃。将肉桂酸(14.8g,0.1mol)在1.5小时内分8批加入到烧瓶中。控制反应温度在0℃,时间为18小时。撤去冰浴,反应液自然恢复到室温,加热到60℃后0.8小时,再次撤掉油浴,反应液自然冷却到室温。将所得棕红色反应液缓慢倾入600mL冰水中。静置,过滤,滤饼用冰水洗涤,在300mL冰乙酸中重结晶,过滤,滤出物为白色固体。P2O5干燥,即得到白色的反式-4-氯磺酰基肉桂酸。其中,氯磺酸和肉桂酸的摩尔比为9∶1。
(2)3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)的制备
将步骤(1)所得的反式-4-氯磺酰基肉桂酸(2.467g,10mmol)加入到反应瓶中,以乙酸(57.2mL,1mol)为溶剂,在油浴中加热到60℃后加入液溴(1,5mL,30mol),搅拌反应15小时。将反应液减压浓缩以除去反应溶剂乙酸。向所得固体中加入50mL乙酸乙酯溶解,乙酸乙酯层先用10%的亚硫酸氢钠溶液50mL洗涤,除去残留的液溴,再用水50mL洗两次。分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,用P2O5真空干燥,即得到3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III),类白色固体粉末,产量3.821g,产率94%。反式-4-氯磺酰基肉桂酸与液溴的摩尔比为1∶3;反应溶剂乙酸的加入量与反式-4-氯磺酰基肉桂酸的摩尔比为100∶1。
(3)顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(Ia)的制备
将3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(407mg,1mmol)置于圆底烧瓶中,加入N,N-二甲基甲酰胺(2mL,25.7mmol),振摇至原料溶清后,滴加入浓氨水(81μL,2.2mmol),微波反应0.5分钟,即可得到顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺,为橙黄色透明溶液。加入50mL乙酸乙酯稀释反应液,转移至分液漏斗中,用5%的稀盐酸50mL洗涤2次,水50mL洗二次至中性,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,硅胶柱分离即得顺式-4-(2-溴乙烯基)苯磺酰胺(Ia),为白色粉末固体。用P2O5干燥,质量109mg,产率60%。其中3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与氨水的摩尔比为1∶2.2;反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺与3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸的摩尔比为25.7∶1;。Mp:152.2-153.4℃;1HNMR(400MHz,CDCl3):δ4.81(2H,s),6.63(1H,d,J=6.9Hz),7.13(1H,d,J=6.9Hz),7.81(2H,d,J=8.6Hz),7.94(2H,d,J=8.6Hz);IR(KBr):3326,3236,1612,1542,1486,1403,1153cm-1。
实施例2:
(1)反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)的制备
将氯磺酸(80mL,1.2mol)置于250mL圆底烧瓶中,用冰浴冷却至0℃。将肉桂酸(14.8g,0.1mol)在2.5小时内分10批加入到烧瓶中。控制反应温度在0℃,时间为16小时。撤去冰浴,反应液自然恢复到室温,加热到55℃后1.2小时,再次撤掉油浴,反应液自然冷却到室温。将所得棕红色反应液缓慢倾入600mL冰水中。静置,过滤,滤饼用冰水洗涤,在300mL冰乙酸中重结晶,过滤,滤出物为白色固体。P2O5干燥,即得到白色的反式-4-氯磺酰基肉桂酸。其中,氯磺酸和肉桂酸的摩尔比为12∶1。
(2)3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)的制备
将步骤(1)所得的反式-4-氯磺酰基肉桂酸(2.467g,10mmol)加入到反应瓶中,以乙酸(28.6mL,0.5mol)为溶剂,在油浴中加热到80℃后加入液溴(0.8mL,15mmol),搅拌反应10小时。将反应液减压浓缩以除去反应溶剂乙酸。向所得固体中加入50mL乙酸乙酯溶解,乙酸乙酯层先用10%的亚硫酸氢钠溶液50mL洗涤,除去残留的液溴,再用水50mL洗两次。分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,用P2O5真空干燥,即得到3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III),类白色固体粉末,产量3.781g,产率93%。反式-4-氯磺酰基肉桂酸与液溴的摩尔比为1∶1.5;反应溶剂乙酸的加入量与反式-4-氯磺酰基肉桂酸的摩尔比为50∶1。
(3)顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-环己基苯磺酰胺(I b)的制备
将3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(407mg,1mmol)置于圆底烧瓶中,加入N,N-二甲基甲酰胺(3.9mL,50mmol),振摇至原料溶清后,滴加入环己胺(286μL,3mmol),微波反应1分钟,即可得到顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-环己基苯磺酰胺,为橙黄色透明溶液。加入50mL乙酸乙酯稀释反应液,转移至分液漏斗中,用5%的稀盐酸50mL洗涤2次,水50mL洗二次至中性,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,硅胶柱分离即得顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-环己基苯磺酰胺(I b),为白色粉末固体。用P2O5干燥,质量92mg,产率30%。其中3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与环己胺的摩尔比为1∶3;反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺与3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸的摩尔比为50∶1。Mp:124-125℃;1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.08-1.76(10H,m),3.11-3.18(1H,m),4.97(1H,d,J=7.4Hz),6.59(1H,d,J=8.2Hz),7.11(1H,d,J=8.2Hz),7.79(2H,d,J=8.4Hz),7.89(2H,d,J=8.4Hz);IR(KBr):3438,3249,1611,1594,1488,1432,1157cm-1。
实施例3:
(1)反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)的制备
将氯磺酸(66mL,1mol)置于250mL圆底烧瓶中,用冰浴冷却至0℃。将肉桂酸(14.8g,0.1mol)在2小时内分10批加入到烧瓶中。控制反应温度在0℃,时间为16小时。撤去冰浴,反应液自然恢复到室温,然后在60℃油浴下反应1.2小时,再次撤掉油浴,反应液自然冷却到室温。将所得棕红色反应液缓慢倾入600mL冰水中。静置,过滤,滤饼用冰水洗涤,在300mL冰乙酸中重结晶,过滤,滤出物为白色固体。P2O5干燥,即得到白色的反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)。其中氯磺酸和肉桂酸的摩尔比为10∶1。
(2)3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)的制备
将步骤(1)所得的反式-4-氯磺酰基肉桂酸(2.467g,10mmol)加入到反应瓶中,以乙酸(35mL,0.6mol)为溶剂,在油浴中加热到70℃后加入液溴(0.8mL,15mmol),搅拌反应10小时。将反应液减压浓缩以除去反应溶剂乙酸。向所得固体中加入50mL乙酸乙酯溶解,乙酸乙酯层先用10%的亚硫酸氢钠溶液50mL洗涤,除去残留的液溴,再用水50mL洗两次。分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,用P2O5真空干燥,即得到3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III),类白色固体粉末,产量3.820g,产率94%。反式-4-氯磺酰基肉桂酸与液溴的摩尔比为1∶1.5;反应溶剂乙酸的加入量与反式-4-氯磺酰基肉桂酸的摩尔比为60∶1。
(3)顺式-1-(4-(2-溴乙烯基)苯磺酰)哌啶(Ic)的制备
将3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(407mg,1mmol)置于圆底烧瓶中,加入N,N-二甲基甲酰胺(3.1mL,40mmol),振摇至原料溶清后,滴加入哌啶(238μL,2.4mmol),微波反应0.5分钟,即可得到顺式-1-(4-(2-溴乙烯基)苯磺酰)哌啶,为橙黄色透明溶液。加入50mL乙酸乙酯稀释反应液,转移至分液漏斗中,用5%的稀盐酸50mL洗涤2次,水50mL洗二次至中性,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,硅胶柱分离得到即得顺式-1-(4-(2-溴乙烯基)苯磺酰)哌啶(Ic),为白色粉末固体。用P2O5干燥,质量87mg,产率29%。其中3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与哌啶的摩尔比为1∶2.4;反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺与3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸的摩尔比为40∶1。Mp:103.0-104.3℃;1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.40-1.45(2H,m),1.62-1.68(4H,m),3.00(4H,t,J=5.3Hz),6.61(1H,d,J=8.2Hz),7.12(1H,d,J=8.2Hz),7.75(2H,d,J=8.5Hz),7.83(2H,d,J=8.5Hz);IR(KBr):3024,1612,1439,1400,1157cm-1。
实施例4:
(1)反式-4-氯磺酰基肉桂酸(II)的制备
将氯磺酸(60mL,0.9mol)置于250mL圆底烧瓶中,用冰浴冷却至0℃。将肉桂酸(14.8g,0.1mol)在1.5小时内分8批加入到烧瓶中。控制反应温度在0℃,时间为18小时。撤去冰浴,反应液自然恢复到室温,加热到60℃后0.8小时,再次撤掉油浴,反应液自然冷却到室温。将所得棕红色反应液缓慢倾入600mL冰水中。静置,过滤,滤饼用冰水洗涤,在300mL冰乙酸中重结晶,过滤,滤出物为白色固体。P2O5干燥,即得到白色的反式-4-氯磺酰基肉桂酸。其中,氯磺酸和肉桂酸的摩尔比为9∶1。
(2)3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III)的制备
将步骤(1)所得的反式-4-氯磺酰基肉桂酸(2.467g,10mmol)加入到反应瓶中,以乙酸(35mL,0.6mol)为溶剂,在油浴中加热到70℃后加入液溴(0.8mL,15mmol),搅拌反应10小时。将反应液减压浓缩以除去反应溶剂乙酸。向所得固体中加入50mL乙酸乙酯溶解,乙酸乙酯层先用10%的亚硫酸氢钠溶液50mL洗涤,除去残留的液溴,再用水50mL洗两次。分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,用P2O5真空干燥,即得到3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(III),类白色固体粉末,产量3.820g,产率94%。反式-4-氯磺酰基肉桂酸与液溴的摩尔比为1∶1.5;反应溶剂乙酸的加入量与反式-4-氯磺酰基肉桂酸的摩尔比为60∶1。
(3)顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-对-甲基苯基苯磺酰胺(Id)的制备
将3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸(407mg,1mmol)置于圆底烧瓶中,加入N,N-二甲基甲酰胺(3.1mL,40mmol),振摇至原料溶清后,滴加入4-甲基苯胺(191mg,1.5mmol),再次振摇均匀后加入三乙胺(209μL,1.5mmol),微波反应1分钟,即可得到顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-对-甲基苯基苯磺酰胺,为橙黄色透明溶液。加入50mL乙酸乙酯稀释反应液,转移至分液漏斗中,用5%的稀盐酸50mL洗涤2次,水50mL洗二次至中性,分出乙酸乙酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液旋干,硅胶柱分离得到即得顺式-4-(2-溴乙烯基)-N-对-甲基苯基苯磺酰胺(Ie),为白色粉末固体。用P2O5干燥,质量166mg,产率51.8%。其中3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸与2-甲基苯胺的摩尔比为1∶1.5;反应溶剂N,N-二甲基甲酰胺与3-(4-氯磺酰苯基)-2,3-二溴丙酸的摩尔比为40∶1。Mp:112.0-113℃;1H NMR(400MHz,CDCl3):δ2.27(1H,s),6.58(1H,d,J=8.2Hz),6.77(1H,s),6.97(2H,d,J=8.2Hz),7.05(3H,t,J=8.2Hz),7.71-7.76(4H,m);IR(KBr):3442,3229,1615,1505,1432,1386,1163cm-1。