CN102190535A - 一种合成E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物的方法 - Google Patents

一种合成E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物的方法 Download PDF

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虞心红
谌志华
邹志芹
邓泽军
徐辉
沈芸瑛
侯志安
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Abstract

本发明公开了一种E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物(1)的制备方法,其在微波辐射促进下,在碱性离子液体[bmIm]OH中以对氟苯甲醛或对氯苯甲醛或对溴苯甲醛与氰乙酸酯和仲胺反应制备E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物(1)。

Description

一种合成E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物的制备方法。
技术背景
α-氰基-4-氨基肉桂酸酯是重要的药物中间体,也是一类具有苯乙烯共轭结构的发色团,能应用于光折射材料(Eric H.,Yadong Zhang,Kyle B.F.,et al.Photoconductive properties of PVK-based photorefractive polymer composites dopedwith fluorinated styrene chromophores[J].J.Mater.Chem.,1999,9:2251-2258.)。徐辉,虞心红等人在研究帕罗西汀的合成时发现,用哌啶催化对氟苯甲醛与氰乙酸乙酯的Knoevenagel反应,除了得到主产物E-α-氰基-4-氟肉桂酸乙酯外,还分离得到少量的E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯副产物。
Figure GSA00000050056600011
通过将哌啶的用量由催化量增加至2.5eq,促使副反应变成主反应,从而发现了对氟苯甲醛、活泼亚甲基化合物及环状仲胺三组分的Knoevenagel-SNAr串联反应,制备E-α-氰基-4-环状仲胺取代肉桂酸乙酯等类化合物,并用微波辅助催化该反应,取得不错的结果(Xu Hui,Yu Xinhong,Sun Leying等.Microwave-assisted three-component Knoevena -gel-nucleophilic aromaticsubstitution reactions[J].Tetrahedron Lett.,2008,49:4687-4689)。
氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑盐(1-methyl-3-butylimidazolium hydroxide,[bmIm]OH,图1)即为阴离子具有
Figure GSA00000050056600012
碱性的功能性的离子液体,它既有不
Figure GSA00000050056600013
图1碱性离子液体[bmIm]OH
可燃,不挥发,热稳定以及可重复利用等一般离子液体的性质,又具有碱性,可以在反应中发挥传统有机或无机碱的作用。目前该离子液体已被成功应用于有机反应中。
发明内容
Figure GSA00000050056600021
本发明建立了一种在微波辐射促进下,在碱性离子液体[bmIm]OH中合成E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物的方法。在对卤苯甲醛、活泼亚甲基化合物及
环状仲胺的三组分Knoevenagel-SNAr串联反应中,[bmIm]OH既是溶剂,又是催化剂,且参与酸碱中和反应,三种反应物的用量比为1∶1∶1。与已有方法(HuiXu,XinhongYu,LeyingSun,et al.Microwave-assisted three-component Knoevena-gel-nucleophilic aromatic substitution reactions[J].Tetrahedron Lett.,2008,49:4687-4689)相比,以功能性的离子液体[bmIm]OH替代乙醇等易燃易爆的有机溶剂,反应既不可燃,不挥发,热稳定,又因[bmIm]OH具有碱性,环状仲胺只需要1mol;而且,碱性离子液体[bmIm]OH可重复利用,对环境比较友好,回收套用4次而活性只有轻微下降。
技术方案
将4-卤代苯甲醛(11.6mmol)及等当量的活泼亚甲基化合物(11.6mmol)溶解于10mL[bmIm]OH中,搅拌下加入1eq仲胺(11.6mmol),微波辐射下加热至80℃反应,TLC跟踪反应。反应结束后,反应液自然冷却,乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层用水洗涤,无水硫酸钠干燥后,过滤,减压蒸除溶剂,残余物用乙醇或甲醇重结晶得到纯品1。
本专利所使用的微波催化合成/萃取仪为XH100B(北京祥鹄科技发展有限公司)。微波发生装置输出600瓦,温度设定在80℃。所用碱性离子液体[bmIm]OH按文献(Brindaban C.R.,Subhash B.Org.Lett.,2005,7(14):3049-3052.)制备。
Figure GSA00000050056600031
其中R为各种脂肪族取代基如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等;脂环族取代基如:环戊基、环己基等;芳香取代基如苯基、取代苯基以及苄基等等。优选为甲基、乙基、苯基及苄基等。
X为氟、氯、溴、碘、甲磺酰氧基、对甲苯磺氧基等。对氯苯甲醛,对溴苯甲醛亦能发生类似的反应,而我们也进行了相关的研究,研究结果表明对氟苯甲醛反应结果最佳。
R1、R2为脂肪族取代基如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等;脂环族取代基如:环戊基、环己基等;芳香取代基如苯基、取代苯基以及苄基等;优选为哌啶、吗啉、N-甲基哌嗪等脂环仲胺。
反应温度范围:0℃-200℃。
反应时间:5分钟-30分钟。
本发明所说的制备方法安全易行,反应条件较为温和,副产物少,收率高,是一种易于操作的绿色化学制备方法。
具体实施方法
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,但其影响本发明的保护范围:
实施例1
E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600032
将4-氟苯甲醛(1.44g,11.6mmol)及氰乙酸乙酯(1.31g,11.6mmol)溶解于10mL[bmIm]OH中,搅拌下加入哌啶(0.99g,11.6mmol),微波辐射下加热至80℃反应5分钟,TLC显示反应结束,反应液自然冷却,乙酸乙酯萃取,乙酸乙酯层用水洗涤,无水硫酸钠干燥后,过滤,减压蒸除溶剂,残余物用乙醇重结晶得黄色针状晶体2.80g,收率85%,m.p.85.8-86.0℃。1HNMR(400MHz,DMSO-d6)δppm 1.28(3H,t,J=7.1Hz,OCH2CH 3),1.55(4H,t,J=5.1Hz,CH 2CH2CH 2),1.63(2H,m,CH2CH 2CH2),3.50(4H,t,J=5.1Hz,CH 2NCH 2),4.26(2H,m,J=7.1Hz,OCH 2CH3),7.04(2H,d,J=9.1Hz,ArH),7.94(2H,d,J=9.1Hz,ArH),8.02(1H,s,CH)。
滤液用乙醚萃取,水层减压蒸馏除去水分,回收离子液体。
实施例2
E-α-氰基-4-吗啉基肉桂酸乙酯的制备
除了以吗啉(1.01g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,得黄色针状晶体2.67g,收率80%,m.p.148.4℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.38(3H,t,J=7.1Hz,OCH2CH 3),3.38(t,4H,J=5.1Hz,CH 2NCH 2),3.86(t,4H,J=5.1Hz,CH 2OCH 2),4.36(2H,m,J=7.1Hz,OCH 2CH3),6.89(2H,d,J=9.1Hz,ArH),7.96(2H,d,J=9.1Hz,ArH),8.10(1H,s,CH)。
实施例3
E-α-氰基-4-(4-甲基哌嗪基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600042
除了以N-甲基哌嗪(1.16g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得黄色针状晶体2.70g,收率78%,m.p.110.3-110.5℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.38(3H,t,J=7.1Hz,OCH2CH 3),2.36(3H,s,NCH 3),2.55(4H,t,J=5.1Hz,CH 2N(CH3)CH 2),3.46(4H,t,J=5.1Hz,CH 2N(Ar)CH 2),4.35(2H,m,J=7.1Hz,OCH 2CH3),6.89(2H,d,J=9.1Hz,ArH),7.04(2H,d,J=9.1Hz,ArH),8.10(1H,s,CH)。
实施例4
E-α-氰基-4-(4-哌啶基哌啶基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600051
除了以4-哌啶基哌啶(1.95g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,用乙醇重结晶后得黄色固体3.49g,收率82%,m.p.165.5-166.1℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.37(3H,t,J=7.2,7.2Hz,CH 3),1.46(2H,m,CH 2(CH)CH 2),1.66-1.56(6H,m,CH 2CH 2CH 2),1.93(2H,d,J=12Hz,CH 2(CH)CH 2),2.50(5H,m,CH 2N(CH)CH 2),2.98-2.91(2H,m,CH 2N(Ar)CH 2),4.01(2H,d,J=13.2Hz,CH 2N(Ar)CH 2),4.34(2H,q,OCH 2CH3),6.87(2H,d,J=8.8Hz,ArH),7.92(2H,d,J=8.8Hz,ArH),8.06(1H,s,CH);13C NMR(101MHz,CDCl3)δppm163.74,154.23,154.08,133.74,121.73,116.96,113.50,96.57,66.42,62.15,46.92,14.26;MS,m/z(relative intensity):367(16.6),282(100),254(6.5),228(13),200(3),124(6)。
实施例5
E-α-氰基-4-(4-乙氧酰基哌啶基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600052
除了以4-哌啶甲酸乙酯(1.82g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,用乙醇重结晶后得黄色固体3.10g,收率75%,m.p.92.9-93.2℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.25(3H,t,J=7.2,7.2Hz,CH 3),1.36(3H,t,J=7.2,7.2Hz,CH 3),1.80(2H,q,J=10.4Hz,CH 2(CH)CH 2),2.01(2H,d,J=12.8Hz,CH 2(CH)CH 2),2.56(1H,t,J=10.4,10.4Hz,CHCO2Et),3.06(2H,t,J=11.7,11.7Hz,CH 2N(Ar)CH 2),3.89(2H,d,J=13.2Hz,CH 2N(Ar)CH 2),4.17-4.12(2H,m,OCH 2CH3),4.32(2H,q,OCH 2CH3),6.86(2H,d,J=8.8Hz,ArH),7.90(2H,d,J=8.8Hz,ArH),8.04(1H,s,CH);13C NMR(101MHz,CDCl3)δppm 174.14,163.87,154.09,153.66,133.93,120.68,117.14,113.59,95.41,61.95,60.59,46.54,40.69,27.42,14.25,14.19;MS,m/z(relative intensity):356(100),327(30),311(13),282(14),255(17),227(8)。
实施例6
E-α-氰基-4-(4-吗啉基哌啶基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600061
除了以4-吗啉基哌啶(1.97g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得黄色固体3.17g,收率74%,m.p.140.9-141.8℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.39(3H,t,J=7.2,7.2Hz,CH 3),1.65-1.55(2H,m,CH 2(CH)CH 2),1.97(2H,d,J=12Hz,CH 2(CH)CH 2),2.50-2.43(1H,m,CH2CH(N)CH2),2.58(4H,t,J=4.4,4.4Hz,CH 2N(CH)CH 2),3.02-2.96(2H,m,CH 2N(Ar)CH 2),3.74(4H,t,J=5.2Hz,CH 2OCH 2),4.01(2H,d,J=13.2Hz,CH 2N(Ar)CH 2),4.35(2H,q,J=7.2Hz,OCH 2CH3),6.89(2H,d,J=8.8Hz,ArH),7.93(2H,d,J=8.8Hz,ArH),8.08(1H,s,CH);13C NMR(101MHz,CDCl3)δppm164.00,154.21,153.61,134.00,120.65,117.23,113.54,95.41,67.23,62.02,61.61,49.83,46.45,27.77,14.28;MS,m/z(relative intensity):369(17.7),282(100),228(16),200(3)。
实施例7
E-α-氰基-4-(3-乙氧酰基哌啶基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600062
除了以3-哌啶甲酸乙酯(1.82g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得黄色固体3.10g,收率75%,m.p.89-91℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.29(3H,t,J=7.14,7.14Hz,CO2CH2CH 3),1.39(3H,t,J=7.12,7.12Hz,CNCHCO2CH2CH 3),1.66(1H,m,CH2CH 2CHCOOEt),1.84(2H,m,NCH2CH 2),2.10(1H,m,CH2CH 2CHCOOEt),2.63(1H,m,CHCOOEt),3.13(1H,m,NCH 2CH2),3.35(1H,dd,J=13.34,9.65Hz,NCH 2CHCOOEt),3.76 1H,d,J=13.08Hz,NCH 2CH2),3.97(1H,dd,J=13.36,3.39Hz,NCH 2CHCOOEt),4.18(2H,m,OCH 2CH3),4.35(2H,m,CNCHCO2CH 2CH3),6.92(2H,d,J=9.02Hz,ArH),7.94(2H,d,J=8.99Hz,ArH),8.08(1H,s,ArCHC(CN)CO2Et);13C NMR(101MHz,CDCl3)δppm 173.07,163.94,154.17,153.56,133.97,120.88,117.16,113.83,95.67,62.03,60.80,49.57,47.70,40.79,26.98,23.65,14.27,14.22;MS,m/z(relative intensity):356(100),327(41),283(14),255(17),228(9)。
实施例8
E-α-氰基-4-(4-四氢吡咯基哌啶基)肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600071
除了以4-四氢吡咯基哌啶(1.79g,11.6mmol)替代哌啶(0.99g,11.6mmol)外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得橙黄色片状晶体3.19g,收率78%,m.p.164-165℃。1H NMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.37(3H,t,J=7.08,7.08Hz,OCH2CH 3),1.62(2H,m,NCH(CH 2)2),1.80(4H,s,N(CH2CH 2)2),2.00(2H,d,J=11.48Hz,NCH(CH 2)2),2.26(1H,dd,J=11.86,8.39Hz,NCH),2.59(4H,s,CHN(CH 2)2),3.02(2H,t,J=11.66,11.66Hz,ArN(CH 2)2),3.93(2H,d,J=13.11Hz,ArN(CH 2)2),4.34(2H,q,J=7.06,7.05,7.05Hz,OCH 2CH3),6.87(2H,d,J=8.81Hz,ArH),7.91(2H,d,J=8.76Hz,ArH),8.06(1H,s,ArCHC(CN)CO2Et);13C NMR(101MHz,CDCl3)δppm 164.07,154.24,153.82,133.99,120.46,117.31,113.49,95.07,61.97,61.27,51.47,45.85,30.86,23.25,14.29;MS,m/z(relative intensity):353(21.7),282(100),228(20),255(17),200(5)。
实施例9
E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸甲酯的制备
Figure GSA00000050056600072
除了以氰乙酸甲酯(11.6mmol)替代氰乙酸乙酯(11.6mmol)外,其它同实施例1,甲醇重结晶后得E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸甲酯,黄色针状晶体,收率86%,m.p.96.2℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 1.60(2H,m,CH2CH 2CH2),1.69(4H,m,CH 2CH2CH 2),3.46(4H,t,J=5.1Hz,CH 2NCH 2),3.89(3H,s,OCH 3),6.86(2H,d,J=9.0Hz,ArH),7.92(2H,d,J=9.0Hz,ArH),8.08(1H,s,CH)。
实施例10
E-α-氰基-4-吗啉基肉桂酸甲酯的制备
Figure GSA00000050056600081
除了以氰乙酸甲酯(11.6mmol)替代氰乙酸乙酯(11.6mmol)外,其它同实施例2,甲醇重结晶后得E-α-氰基-4-吗啉基肉桂酸甲酯,黄色片状固体,收率80%,m.p.145.0℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 3.30(t,4H,J=5.1Hz,CH 2NCH 2),3.77(t,4H,J=5.1Hz,CH 2OCH 2),3.80(3H,s,OCH 3),6.80(2H,d,J=9.0Hz,ArH),7.88(2H,d,J=9.0Hz,ArH),8.03(1H,s,CH)。
实施例11
E-α-氰基-4-(4-甲基哌嗪基)肉桂酸甲酯的制备
Figure GSA00000050056600082
除了以氰乙酸甲酯(11.6mmol)替代氰乙酸乙酯(11.6mmol)外,其它同实施例3,甲醇重结晶后得E-α-氰基-4-(4-甲基哌嗪基)肉桂酸甲酯,黄色片状固体,收率78%,m.p.129.0-129.2℃。1HNMR(400MHz,CDCl3)δppm 2.35(3H,s,NCH 3),2.55(4H,t,J=5.1Hz,CH 2N(CH3)CH 2),3.46(4H,t,J=5.1Hz,CH 2N(Ar)CH 2),3.90(3H,s,OCH 3),6.89(2H,d,J=9.0Hz,ArH),7.94(2H,d,J=9.0Hz,ArH),8.10(1H,s,CH)。
实施例12
E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600091
除了以4-氯苯甲醛(11.6mmol)替代4-氟苯甲醛(11.6mmol),反应时间为30分钟外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯黄色针状晶体,收率74%,m.p.85.3-86.1℃。
实施例13
E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯的制备
Figure GSA00000050056600092
除了以4-溴苯甲醛(11.6mmol)替代4-氟苯甲醛(11.6mmol),反应时间为30分钟外,其它同实施例1,乙醇重结晶后得E-α-氰基-4-哌啶基肉桂酸乙酯黄色针状晶体,收率77%,m.p.85.3-86.1℃。

Claims (1)

1.一种制备E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物(1)的方法,其以对卤苯甲醛与氰乙酸酯为原料在仲胺作用下制备1
Figure FSA00000050056500011
其特征在于,在微波辐射促进下,在碱性离子液体[bmIm]OH中对卤苯甲醛与氰乙酸酯及仲胺发生Knoevenagel-芳香环上的亲核取代反应一锅法串联反应,生成E-α-氰基-4-取代肉桂酸酯类化合物(1)。
Figure FSA00000050056500012
其中所说的氰乙酸酯R为各种脂肪族取代基如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等;脂环族取代基如:环戊基、环己基等;芳香取代基如苯基、取代苯基以及苄基等等。优选为甲基、乙基、苯基及苄基等。
X为氟、氯、溴、碘、甲磺酰氧基、对甲苯磺氧基等。对氯苯甲醛,对溴苯甲醛等都能发生类似的反应,但以对氟苯甲醛反应效果最佳。
Nu:为R1R2NH,其中R1、R2为脂肪族取代基如:甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基等;脂环族取代基如:环戊基、环己基等;芳香取代基如苯基、取代苯基以及苄基等;Nu为脂环仲胺如:哌啶、吗啉、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、N-苄基哌嗪、吡咯烷、四氢噻唑等等。优选为哌啶、吗啉、N-甲基哌嗪等脂环仲胺。
反应温度范围:0℃-200℃。优选为60℃-150℃。
反应时间:5分钟-30分钟。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102558098A (zh) * 2011-11-23 2012-07-11 华东理工大学 一种α-氰基-3-硝基-4-取代氨基苯丙烯酸衍生物的制备方法
CN102659579A (zh) * 2012-04-17 2012-09-12 湖北远成药业有限公司 对氯肉桂酸甲酯的制备方法
CN113145168A (zh) * 2021-04-07 2021-07-23 吉林化工学院 一种Knoevenagel缩合反应有机碱性催化剂的应用

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