CN101260074A - 无取代或四取代的n-酰基-咔唑类化合物及其合成方法 - Google Patents
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Abstract
无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物及其合成方法,属有机化合物及其合成的技术领域。该化合物如右式下结构,其中,R1、R2、R3、R4=H、 C1-20的烷基或芳基或三甲基硅基,R5=C1-20的烷基、烷氧基或芳基。以二碘代物和酰胺或氨基酯为原料,用铜盐作催化剂,在配体和无机碱存在下,合成无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物。该方法有原料简单易得,催化剂廉价和收率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物及其合成方法,属有机化合物及其合成的技术领域。
背景技术
咔唑类化合物(Carbazole derivatives)是一类重要的杂环化合物。这类化合物具有优异的光物理性能、电子性能和生物活性。关于咔唑类化合物的合成已有文献报道。但N-酰基多取代咔唑类化合物及其合成方法的报道很少,而且局限于合成单取代或无取代的N-酰基咔唑类化合物。例如Buchwald等报道了钯、铜催化的N-酯基-3-取代咔唑类化合物的合成(Tsang,W.C.P.;Zheng,N.;Buchwald,S.L.J.Am.Chem.Soc..2005,127,14560);Nozaki等报道了钯催化的多取代咔唑类化合物合成(Nozaki,K.;Takahashi,K.;Hiyama,T.;Tang,H.-Z.;Fujiki,M.;Yamaguchi,S.;Tamao,K.Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,2051)。但上述合成方法存在明显的缺点:不能在环上引入更多的取代基,原料难以合成或使用昂贵的催化剂等。
发明内容
本发明的目的是提出一种无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物,其特征在于,该化合物具有以下结构:
其中,R1、R2、R3、R4=H、C1-20的烷基或芳基或三甲基硅基,R5=C1-20的烷基、烷氧基或芳基。
本发明的另一目的是提供所述的无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物的合成方法,为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:以二碘代物和酰胺或氨基酯为原料,用铜盐作催化剂,在配体和无机碱存在下,合成无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物。该方法有原料简单易得,催化剂廉价和收率高等优点。
现详细说明本发明的技术方案。
一种无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物的合成方法,其特征在于,室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入二碘代物和酰胺或氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱,形成反应体系,将二碘代物、酰胺或氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体、无机碱的摩尔比为:1∶1-2∶47-94∶0.05-0.2∶0.05-0.2∶1-2,反应体系在110℃和氮气保护下,回流48h,经分离提纯,得到无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物,收率47-85%,所述的二碘代物为2,2′-二碘代二联苯或2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯,所述的酰胺或氨基酯为4-氨基苯甲酰胺、4-甲氧基苯甲酰胺、戊酰胺、氨基甲酸乙酯或苯甲酰胺,所述的催化剂为铜盐:CuI、CuBr、CuCN或乙酸铜,所述的无机碱为K2CO3、Cs2CO3或Na2CO3,所述的配体为N,N’-二甲基-1,2-乙二胺、N,N’-二甲基环己基-1,2-二胺或1,10-菲咯啉,所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯或1,4-二氧六环。
以下是与上述合成有关的反应简式:
2,2’-二碘代二连苯类衍生物与酰胺或氨基酯在铜盐催化剂存在下的偶联-环化反应
其中,R1、R2、R3、R4=H、C1-20的烷基或芳基或三甲基硅基,R5=C1-20的烷基、烷氧基或芳基;所述的芳基是苯基、萘基或蒽基。
与背景技术相比,本发明具有以下优点:
1、二碘代物易于得到,酰胺和氨基酯价格低廉。
2、所用铜盐和无机碱在空气中稳定,价格低廉。
3、可以方便地合成无取代和四取代的咔唑类化合物。
4、可以高转化率、高选择性地合成此类化合物。
5、普适性好。芳基、烷基、烷氧基取代的二碘代物或芳基、烷基取代酰胺或氨基酯都可以很好地反应。
具体实施方式
现通过实施例进一步说明本发明的技术方案。所有的实施例均按照上文中“发明内容”所述的合成方法进行操作,每个实施例仅罗列关键的技术参数。
实施例一:无取代N-酰基-咔唑类化合物:4-氨基苯基-(9H-咔唑-9-基)酮
的合成。
二碘代物、酰胺、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代二联苯、4-氨基苯甲酰胺、甲苯、CuI、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺和K2CO3,原料的用量为2,2′-二碘代二联苯1.0mmol、4-氨基苯甲酰胺1.0mmol、甲苯5ml、CuI0.05mmol、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺0.05mmol、K2CO31.0mmol,二碘代物∶酰胺∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶1∶47∶0.05∶0.05∶1,得无取代N-酰基-咔唑类化合物:4-氨基苯基-(9H-咔唑-9-基)酮,收率65%。
1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ4.11(s,2H),6.61-6.64(d,J=12Hz,2H),7.18-7.27(m,4H),7.53-7.55(d,J=8Hz,4H),7.96(s,2H);13CNMR(CDCl3,Me4Si)δ114.06,115.38,119.76,122.67,124.31,125.55,126.42,132.27,139.49,150.98,169.22.HRMS计算值for C19H14N2O286.1106,实测值286.1119(EI).
实施例二:无取代N-酰基咔唑:4-甲氧基苯基-(9H-咔唑-9-基)酮的合成。
二碘代物、酰胺、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代二联苯、4-甲氧基苯甲酰胺、甲苯、CuBr、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺和Na2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol2,2′-二碘代二联苯、1.5mmol 4-甲氧基苯甲酰胺、甲苯8ml、0.13mmol CuBr、0.13mmol N,N’-二甲基-1,2-乙二胺、1.5mmolNa2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶酰胺∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶1.5∶75∶0.13∶0.13∶1.5,得4-甲氧基苯基-(9H-咔唑-9-基)酮,收率84%。
1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ3.78(s,3H),6.86-6.88(d,J=8Hz,2H),7.23-7.27(m,4H),7.45-7.47(m,2H),7.59(d,J=12Hz,2H),7.89-7.97(m,2H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ55.41,113.99,115.43,119.74,122.95,125.67,126.49,127.42,131.67,139.25,163.11,168.98.HRMS calcd for C20H15NO2 301.1103,found 301.1111.
二碘代物、酰胺、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代二联苯、戊酰胺、甲苯、CuI、N,N’-二甲基环己基-1,2-二胺和K2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol 2,2′-二碘代二联苯、2.0mmol戊酰胺、甲苯10ml、0.2mmol CuI、0.2mmol N,N’-二甲基环己基-1,2-二胺、2.0mmol Cs2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶酰胺∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶2∶94∶0.2∶0.2∶2,得4-丁基-(9H-咔唑-9-基)酮,收率85%。
1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ0.92(t,J=8Hz,3H),1.40-1.53(m,2H),1.79-1.83(m,2H),3.00(t,J=8Hz,2H),7.26(t,J=8Hz,2H),7.36(t,J=8Hz,2H),7.86(d,J=8Hz,2H),8.09(d,J=8Hz,2H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ13.94,22.35,26.71,38.83,116.37,119.72,123.43,126.33,127.22,138.52,173.30.HRMS calcd for C17H17NO 251.1310,found 251.1321.
实施例四:四取代N-酰基咔唑:2,3,6,7-四甲氧基-9H-咔唑-9-基酸乙酯
二碘代物、氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、氨基甲酸乙酯、二甲苯、CuCl、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺和K2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol 2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、2.0mmol氨基甲酸乙酯、二甲苯5ml、0.2mmol CuI、0.2mmolN,N’-二甲基-1,2-乙二胺、1.8mmol K2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶氨基酯∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶2∶47∶0.2∶0.2∶1.8,,得2,3,6,7-四甲氧基-9H-咔唑-9-基酸乙酯,收率47%。
1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ1.46(t,J=7.2Hz,3H),3.88(s,6H),3.90(s,6H),4.42(q,J=7.2Hz,2H),7.06(s,2H),7.70(s,2H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ14.19,55.88,55.99,62.67,100.07,100.33,118.17,131.79,146.08,147.78,151.98.HRMS calcd for C19H21NO6 359.1369,found
实施例五:四取代N-酰基咔唑:2,3,6,7-四甲氧基-9H-咔唑-9-基丁基酮
二碘代物、酰胺、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、戊酰胺、甲苯、CuCN、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺和K2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol 2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、2.0mmol戊酰胺、甲苯5ml、0.2mmol CuCN、0.2mmol N,N’-二甲基-1,2-乙二胺、2.0mmol K2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶酰胺∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶2∶47∶0.2∶0.2∶2,得2,3,6,7-四甲氧基-9H-咔唑-9-基丁基酮,收率55%。
1H NMR(CDCl3,Me4Si)δ0.95(t,J=7.2Hz,3H),1.43-1.46(m,2H),1.77-1.82(m,2H),2.86(t,J=7.2Hz,2H),3.88(s,6H),3.91(s,6H),7.07(s,2H),7.59(s,2H);13C NMR(CDCl3,Me4Si)δ13.67,22.15,26.29,38.13,55.79,55.91,100.18,100.57,118.75,131.83,146.09,147.51,172.18.HRMS calcd for C21H25NO5371.1733,found 371.1729.
实施例六:四取代N-酰基咔唑:2,3,6,7-四甲基-9H-咔唑-9-基苯基酮
二碘代物、酰胺、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯、苯甲酰胺、二甲苯、CuI、1,10-菲咯啉和K2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol 2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯、2.0mmol苯甲酰胺、二甲苯5ml、0.2mmol CuI、0.2mmol 1,10-菲咯啉、2.0mmol K2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶酰胺∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶2∶47∶0.2∶0.2∶2,得2,3,6,7-四甲基-9H-咔唑-9-基苯基酮,收率73%。
实施例七:四取代N-酰基咔唑:2,3,6,7-四甲基-9H-咔唑-9-基酸乙酯
二碘代物、氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱分别选用2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯、氨基甲酸乙酯、1,4-二氧六环、乙酸铜、N,N’-二甲基-1,2-乙二胺和K2CO3,在室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入1.0mmol 2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯、2.0mmol氨基甲酸乙酯、1,4-二氧六环5ml、0.2mmol乙酸铜、0.2mmol N,N’-二甲基-1,2-乙二胺、2.0mmol K2CO3,反应体系在110℃和氮气保护下回流48h,二碘代物∶氨基酯∶有机溶剂∶催化剂∶配体∶无机碱的摩尔比为1∶2∶47∶0.2∶0.2∶2,得2,3,6,7-四甲基-9H-咔唑-9-基酸乙酯,收率73%。
Claims (2)
2、权利要求1所述的无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物的合成方法,其特征在于,室温和氮气保护下向标准Schlenk管中依次加入二碘代物和酰胺或氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体和无机碱,形成反应体系,将二碘代物、酰胺或氨基酯、有机溶剂、催化剂、配体、无机碱的摩尔比为:1∶1-2∶47-94∶0.05-0.2∶0.05-0.2∶1-2,反应体系在110℃和氮气保护下,回流48h,经分离提纯,得到无取代或四取代的N-酰基-咔唑类化合物,收率47-85%,所述的二碘代物为2,2′-二碘代二联苯或2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲氧基二联苯、2,2′-二碘代-4,4’,5,5’-四甲基二联苯,所述的酰胺或氨基酯为4-氨基苯甲酰胺、4-甲氧基苯甲酰胺、戊酰胺、氨基甲酸乙酯或苯甲酰胺,所述的催化剂为铜盐:CuI、CuBr、CuCN或乙酸铜,所述的无机碱为K2CO3、Cs2CO3或Na2CO3,所述的配体为N,N’-二甲基-1,2-乙二胺、N,N’-二甲基环己基-1,2-二胺或1,10-菲咯啉,所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯或1,4-二氧六环。
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