CN102234274A

CN102234274A - 一种二环吡啶酮衍生物的合成方法

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Publication number: CN102234274A
Application number: CN 201010158000
Authority: CN
Inventors: 余正坤; 于海丰
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-04-28
Also published as: CN102234274B

Abstract

本发明公开了一种合成具有潜在生物活性的二环吡啶酮衍生物的方法。在回流条件下，以易制备、具有结构多样性和多反应中心的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯为原料与双亲核试剂有机二伯胺进行取代/缩合反应，合成二环吡啶酮衍生物。与已报道的二环吡啶酮衍生物合成方法相比较，本发明原料易得、操作简便、合成反应条件温以及效率高。

Description

一种二环吡啶酮衍生物的合成方法

技术领域

本发明涉及合成二环吡啶酮衍生物的一种方法。以易制备、具有结构多样性和多反应中心的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯为原料与双亲核试剂有机二伯胺进行取代/缩合反应，得到二环吡啶酮衍生物。与已报道的二环吡啶酮衍生物的合成方法相比较，本发明原料易得、操作简便、合成反应条件温和效率高。

背景技术

二环吡啶酮衍生物是一类重要的具有潜在生物活性的N-杂环化合物，它们作为潜在的止痛和消炎药物已经受到人们的广泛关注。2003年Bayer公司专利(WO2003053967A1)和2005年的Amgen公司专利(WO2005/070932A2)报道通过TNF-α，IL-1β，IL-6和/或IL-8的调控，二环吡啶酮衍生物对多种疾病有预防和治疗作用。迄今为止，已知有四种制备二环吡啶酮衍生物的方法：1)烯酮缩胺的分子内环缩合(Tetrahedron 2002，58，1309；专利EP296453)；2)氰基丁烯酸酯与有机二胺的加成反应(专利US 4186200和WO 2005070932)；3)卤代或硫甲基吡啶酮与二胺的加成反应(J.Heterocycl.Chem.1994，31，393)；4)6-氟-2-吡啶基氨基醇分子内的Mitsunobu反应(Org.Lett.2007，9，5175)。然而，受原料分子结构的限制，上述方法能合成的二环吡啶酮衍生物的分子结构也受到了限制，因此限制了所能合成二环吡啶酮衍生物的应用。本发明利用易制备、具有结构多样性和多反应中心的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2和有机二伯胺3的取代/缩合反应，通过调控2中R¹取代基，合成了系列不同结构的二环吡啶酮衍生物1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料易得、反应条件温和、适应性广、能简单方便地合成二环吡啶酮衍生物的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

以醋酸钯Pd(OAc)₂为催化剂，在氧化剂如醋酸银AgOAc的存在下于有机溶剂中进行二硫缩烯衍生物A与丙烯酸酯(B)的氧化偶联反应生成5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2(反应式1)。然后以2为原料(合成子)与有机二伯胺3进行取代/缩合反应(反应式2)。反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离和表征，得到二环吡啶酮衍生物1。

技术方案特征在于：

1.5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2为合成子，其取代基为：

1)R¹为酰基、肉桂酰基、酯基、酰胺基。

2)R²为碳原子数1-4的烷基、烯丙基和苄基，或者R²…R²代表多亚甲基(CH₂)_m(其中m＝2，3，4)。

3)R³为碳原子数1-4的烷基；其中，以甲基和乙基效果最好。

2.有机二伯胺3为1，2-乙二胺、1，3-丙二胺和1，4-丁二胺。

3.反应溶剂为一种或一种以上有机溶剂甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、1，4-二氧六环和甲苯；其中，反应在质子性溶剂甲醇或乙醇中进行效果最好。

4.合成子2与有机二伯胺3的摩尔比为1∶1-1∶10。其中，摩尔比为1∶1.2时反应效果最好。

5.反应时间为1-24小时。其中，最佳反应时间为12-24小时。

6.反应温度为20-120℃。其中，最佳反应温度是70-100℃。

本发明具有以下优点：

1)合成子5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2具有结构多样性，可以用来合成不同类型和结构的二环吡啶酮衍生物1。

2)合成子2容易制备，制备原料便宜易得。

3)二环吡啶酮衍生物1合成反应条件温和、步骤简单、产物收率高。

总之，本发明利用5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2的结构多样性与多反应中心来高效合成不同类型和结构的二环吡啶酮衍生物1，原料便宜易得，操作简便，目标产物收率高。

具体实施方式

以醋酸钯Pd(OAc)₂为催化剂，在氧化剂如醋酸银AgOAc的存在下于有机溶剂中进行二硫缩烯衍生物A与丙烯酸酯(B)的氧化偶联反应生成5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2(反应式1)。

具体过程为：将二硫缩烯衍生物A(0.5mmol)、丙烯酸酯B(1.0mmol)、醋酸钯Pd(OAc)₂(23mg，0.10mmol)、醋酸银AgOAc(167mg，1.0mmol)和2mL溶剂N，N-二甲基甲酰胺的混合物在50℃搅拌8小时。冷至室温后加入30mL水、过滤、二氯甲烷萃取水相(3×10mL)、分出有机相。有机相混合后用无水硫酸镁干燥、过滤。减压下除去挥发组份，然后用硅胶柱层析分离(洗脱液为石油醚(60-90℃/乙醚，v/v＝9∶1)，得到目标产物2。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

通过下述实施例有助于进一步理解本发明，但本发明的内容并不仅限于此。

实施例1

在25mL Schlenk反应瓶中，依次加入5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯2a(65mg，0.25mmol)、有机二伯胺1，2-乙二胺(3a)(18mg，0.30mmol)和2mL溶剂乙醇，搅拌回流反应14h。反应结束后，将混合物冷却至室温，减压下除去挥发组份，然后用硅胶柱层析分离，洗脱液为石油醚(60-90℃)/丙酮，(v/v＝3∶1)，得到白色固体目标产物1a(35mg，收率79％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例2

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应时间24h。停止反应，经后处理得到目标产物1a(32mg，收率72％)。说明延长反应时间导致产物部分分解。

实施例3

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应温度为室温20℃、反应时间24h。停止反应，经后处理得到目标产物1a(8mg，收率17％)。说明反应温度过低使反应变慢。

实施例4

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应溶剂为四氢呋喃。停止反应，经后处理得到目标产物1a(12mg，收率26％)。说明使用非质子性溶剂不利于反应进行。

实施例5

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应温度70℃。停止反应，经后处理得到目标产物1a(33mg，收率74％)。

实施例6

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应温度100℃、反应时间9h。停止反应，经后处理得到目标产物1a(37mg，收率83％)。说明提高反应温度可以缩短反应时间。

实施例7

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应溶剂为甲苯、反应温度120℃、反应时间5h。停止反应，经后处理得到目标产物1a(12mg，收率26％)。说明具有较高沸点的甲苯也可以用做反应溶剂，但不是最佳反应溶剂，进一步说明使用非质子性溶剂不利于反应进行。

实施例8

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，1，2-乙二胺(3a)的加入量为15mg(0.25mmol)。停止反应，经后处理得到目标产物1a(30mg，收率67％)。说明只使用等当量的有机二伯胺时，不能得到目标产物的最佳收率。

实施例9

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，1，2-乙二胺(3a)加入量为30mg(0.50mmol)。停止反应，经后处理得到目标产物1a(35mg，收率79％)。

实施例10

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，1，2-乙二胺(3a)加入量为150mg(2.50mmol)。停止反应，经后处理得到目标产物1a(36mg，收率81％)。说明没有必要使用大大过量的有机二伯胺。

实施例11

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1b(28mg，收率58％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例12

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2b(80mg，0.25mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1c(51mg，收率85％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例13

反应步骤与操作同实施例12，与实施例12不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1d(53mg，收率84％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例14

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2c(100mg，0.25mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1e(69mg，收率87％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例15

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2d(75mg，0.25mmol)、反应时间24h。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1f(59mg，收率为88％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例16

反应步骤与操作同实施例15，与实施例15不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1g(54mg，收率76％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例17

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2e(75mg，0.25mmol)、反应时间24h。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1h(55mg，收率82％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例18

反应步骤与操作同实施例17，与实施例17不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1i(53mg，收率74％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例19

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2f(78mg，0.25mmol)、反应时间24h。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1j(43mg，收率为74％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例20

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2g(82mg，0.25mmol)、反应时间24h。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1k(44mg，收率71％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例21

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2h(87mg，0.25mmol)、反应温度100℃、反应时间24h。停止反应，经后处理得到黄色固体目标产物1l(42mg，收率为63％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例22

反应步骤与操作同实施例21，与实施例21不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到黄色固体目标产物1m(41mg，收率为59％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例23

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2i(72mg，0.25mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1n(31mg，收率为59％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例24

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2j(84mg，0.25mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1o(35mg，收率为55％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例25

反应步骤与操作同实施例1，与实施例1不同之处在于，反应体系中加入的5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯是2k(72mg，0.25mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1a(36mg，收率为81％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

实施例26

反应步骤与操作同实施例25，与实施例25不同之处在于，反应体系中加入的有机二伯胺是1，3-丙二胺(3b)(22mg，0.3mmol)。停止反应，经后处理得到白色固体目标产物1b(32mg，收率67％)。目标产物通过核磁共振谱和高分辨质谱测定得到确认。

典型化合物表征数据

二环吡啶酮衍生物1a，1c，1d，1f，1g，1h，1i是已知化合物，它们的核磁共振谱¹H NMR和¹³CNMR、高分辨质谱HRMS和熔点数据与文献报道一致(M.X.Zhao，M.X.Wang，Z.T.Huang，Tetrahedron 2002，58，1309；Z.T.Huang，Z.R.Liu，Heterocycles 1986，24，2247.)

二环吡啶酮衍生物(1b)，白色固体，熔点174-176℃。¹H NMR(CDCl₃，400MHz，23℃)δ11.10(s，1H，NH)，7.62(d，J＝9.6Hz，1H)，5.75(d，J＝9.6Hz，1H)，4.01(m，2H)，3.47(m，2H)，2.37(s，3H)，2.06(m，2H)；¹³C{¹H}NMR(CDCl₃，23℃，100MHz)δ194.6，162.1，154.1，141.4，103.4，98.0，39.2，38.4，26.6，19.3。C₂₅H₁₈O₄的HRMS理论值([M⁺])：192.0899；测定值：192.0906。

二环吡啶酮衍生物(1e)，白色固体，熔点251-253℃。¹HNMR(DMSO-d₆，400MHz，23℃)δ9.09(s，1H，NH)，7.69(d，J＝8.3Hz，2H)，7.43(d，J＝8.3Hz，1H)，7.33(d，J＝9.5Hz，1H)，5.52(d，J＝9.5Hz，1H)，4.05(t，2H)，3.82(t，2H)；¹³C{¹H}NMR(DMSO-d₆，23℃，100MHz)δ189.7，161.0，157.0，142.9，139.1，132.0，130.5，124.5，105.4，96.5，43.5，43.4。C₂₅H₁₈O₄的HRMS理论值([M⁺])：318.0004；测定值：318.0002。

二环吡啶酮衍生物(1j)，白色固体，熔点238-240℃。¹H NMR(DMSO-d₆，400MHz，23℃)δ9.08(s，1H，NH)，8.16(d，J＝9.6Hz，1H)，7.94(s，1H)，7.18(d，J＝3.2Hz，1H)，6.69(t，1H)，5.63(d，J＝9.6Hz，1H)，4.04(t，2H)，3.80(t，2H)；¹³C{¹H}NMR(DMSO-d₆，23℃，100MHz)δ175.3，160.3，156.8，152.6，146.0，141.0，116.7，111.9，105.2，95.7，42.9，42.7。C₂₅H₁₈O₄的HRMS理论值([M⁺])：230.0691；测定值：230.0694。

二环吡啶酮衍生物(1k)，白色固体，熔点208-210℃。¹H NMR(DMSO-d₆，400MHz，23℃)δ9.00(s，1H，NH)，7.87(t，2H)，7.61(d，J＝3.5Hz，1H)，7.20(m，1H)，5.60(d，J＝9.5Hz，1H)，4.05(t，2H)，3.80(t，2H)；¹³C{¹H}NMR(DMSO-d₆，23℃，100MHz)δ181.4，161.0，157.1，144.1，142.1，132.2，131.3，128.5，105.6，95.4，43.6，43.3。C₂₅H₁₈O₄的HRMS理论值([M⁺])：246.0463；测定值：246.0468。

二环吡啶酮衍生物(1l)，黄色固体，熔点216-218℃。¹H NMR(CDCl₃，400MHz，23℃)δ8.84(s，1H，NH)，7.82(d，J＝9.6Hz，1H)，7.72(d，J＝15.5Hz，1H)，7.60(m，2H)，7.40(m，3H)；7.36(d，J＝15.5Hz，1H)，5.84(d，J＝9.6Hz，1H)，4.25(t，2H)，3.98(t，2H)；¹³C{₁H}NMR(CDCl₃，23℃，100MHz)δ184.7，161.5，157.3，142.1，140.0，135.2，130.2，129.0，128.3，120.9，106.6，98.5，43.4，42.8。C₁₆H₁₄N₂O₂的HRMS理论值([M⁺])：266.1055；测定值：266.1065。

二环吡啶酮衍生物(1m)，黄色固体，熔点175-177℃。¹HNMR(CDCl₃，400MHz，23℃)δ8.64(s，1H，NH)，7.72(d，J＝9.6Hz，1H)，7.62(d，J＝15.5Hz，1H)，7.50(m，2H)，7.32(m，3H)；7.29(d，J＝15.5Hz，1H)，5.74(d，J＝9.6Hz，1H)，4.05(t，2H)，3.78(t，2H)，2.01(m，2H)；¹³C{¹H}NMR(CDCl₃，23℃，100MHz)δ181.7，160.5，158.3，141.1，140.5，133.1，130.2，128.6，128.2，120.1，106.0，99.1，43.7，41.9，23.7。C₁₇H₁₆N₂O₂的HRMS理论值([M⁺])：280.1212；测定值：280.1220。

二环吡啶酮衍生物(1n)，黄色固体，熔点105-107℃。¹H NMR(CDCl₃，400MHz，23℃)δ8.84(s，1H，NH)，7.62(d，J＝9.6Hz，1H)，5.84(d，J＝9.6Hz，1H)，4.26(m，2H)，4.05(t，2H)，3.78(t，2H)，1.41(t，3H)；¹³C{¹H}NMR(CDCl₃，23℃，100MHz)δ172.5，161.5，159.3，140.5，126.1，92.6，58.3，43.7，41.9，18.7。C₁₀H₁₂N₂O₃的HRMS理论值([M⁺])：208.0848；测定值：208.0840。

二环吡啶酮衍生物(1o)，黄色固体，熔点136-138℃。¹HNMR(CDCl₃，400MHz，23℃)δ9.21(s，1H，CONH)，8.80(s，1H，NH)，7.88(d，J＝9.6Hz，1H)，7.64(m，2H)，7.49(m，3H)，5.92(d，J＝9.6Hz，1H)，4.20(t，2H)，3.87(t.2H)；¹³C{¹H}NMR(CDCl₃，23℃，100MHz)δ188.2，161.5，156.2，143.1，139.3，132.6，131.1，123.4，105.8，97.1，43.2，42.8。C₁₄H₁₃N₃O₂的HRMS理论值([M⁺])：255.1008；测定值：255.1012。

Claims

1.一种二环吡啶酮衍生物的合成方法，二环吡啶酮衍生物(1)结构式如下，

R¹为酰基、肉桂酰基、酯基或酰胺基，n＝1、2或3；

其特征在于：以5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)为起始原料作为合成子，通过与有机二伯胺(3)进行取代/缩合反应，生成二环吡啶酮衍生物1；

5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)的结构如下，

取代基R¹为酰基、肉桂酰基、酯基或酰胺基；

取代基R²为碳原子数为1-4的烷基、烯丙基或苄基，或者R²....R²代表多亚甲基(CH₂)_m，其中m＝2，3，4；取代基R³为碳原子数1-4的烷基；

合成路线如下述反应式所示，

2.按照权利要求1所述的合成方法，其特征在于：

其中：有机二伯胺(3)为1，2-乙二胺、1，3-丙二胺或1，4-丁二胺；反应溶剂为有机溶剂甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、1，4-二氧六环和甲苯中的一种或一种以上；5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)与有机二伯胺(3)的摩尔比为1∶1-1∶10；反应时间为1-24小时；反应温度为室温20℃-120℃；反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离，得到二环吡啶酮衍生物1。

3.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：

5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)与有机二伯胺(3)的反应最好在质子性溶剂甲醇或乙醇中进行。

4.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)与有机二伯胺(3)反应时，其最优摩尔比是1∶1.2；5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)的摩尔浓度为0.05-1.0M。

5.按照权利要求4所述的合成方法，其特征在于：二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)的摩尔浓度为0.1M最优。

6.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)与有机二伯胺(3)反应时，最佳反应时间12-24小时。

7.按照权利要求2所述的合成方法，其特征在于：5，5-二烷硫基-2，4-戊二烯酸酯(2)与有机二伯胺(3)反应的最佳温度为70-100℃。