一种1,5-苯并二氮卓类衍生物的合成方法
(一)技术领域
本发明涉及一种1,5-苯并二氮卓类衍生物的合成方法
(二)背景技术
苯并二氮卓类衍生物作为一种重要的具有药理活性的杂环化合物,被广泛地用于制备消炎药、抗痉挛药、抗焦虑药、镇静剂、催眠药等。此外,1,5-苯并二氮卓类衍生物也是作为合成稠环类化合物的原料,如三唑类、噁二唑类、噁嗪酮类及呋喃类苯并二氮卓类化合物。
目前,1,5-苯并二氮卓类衍生物的典型合成策略主要是通过邻苯二胺和α,β-不饱和羰基化合物或β-卤代酮或酮类化合物间的缩合/环化来实现的。尽管这些策略能提供有效的方法用于合成1,5-苯并二氮卓类衍生物,但这些策略在合成1,5-苯并二氮卓类衍生物过程中不可避免的均会产生副产物(如水,卤化氢等),继而导致较低的原子经济性,限制了这类策略的应用。此外,为了拓宽1,5-苯并二氮卓类衍生物的多样性,利用其他不同类型的起始原料来合成1,5-苯并二氮卓类衍生物也很值得期待。因此,开发在温和条件下高效合成1,5-苯并二氮卓类衍生物的新方法仍然值得深入研究,尤其是高的原子经济性。
(三)发明内容
为了解决上述问题,本发明首次开发了以邻苯二胺和炔为原料,在催化剂作用下,直接通过分子间胺化/环化的串联反应过程,即可 一步高效合成1,5-苯并二氮卓类衍生物的一种新方法,并具有100%的原子利用率,具有潜在的应用前景。
本发明采用的技术方案是:
一种如式(I)所示的1,5-苯并二氮卓类衍生物的合成方法,所述方法为:
式(III)所示邻苯二胺类化合物和式(II)所示取代乙炔类化合物在有机溶剂中,在催化剂的作用下,于0~100℃的反应温度下进行反应,TLC跟踪监测至反应完全,反应结束后反应液分离处理制得如式(I)所示的1,5-苯并二氮卓类衍生物;所述式(III)所示邻苯二胺类化合物、式(II)所示取代乙炔类化合物的物质的量之比为1∶2~4,优选1∶2.5;所述催化剂为PdCl2、CuI、FeCl3、BiCl3、ZnCl2、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)]银(简称AgNTf2)、三氟甲磺酸铜(简称Cu(OTf)2)、AuCl、AuCl3、NaAuCl4、[2-亚甲基-1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)咪唑][双(三氟甲烷磺酰亚胺)]金(I)(简称IMesAuNTf2)、(三苯基磷)氯化金(I)(简称Ph3PAuCl)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)](三苯基膦)金(I)(简称Ph3PAuNTf2)、[2-(二环己基膦基)]氯化金(简称 (2-biphenyl)Cy2PAuCl)或[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)(简称(2-biphenyl)Cy2PAuNTf2),优选[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I);
式(I)或式(III)中,R1、R2各自独立代表H、卤素或C1~C5的烷基;
式(I)或式(II)中,R3代表C1~C6的烷基、C3~C6的环烷基、式a所示的芳环基团、式b或式c所示的杂环芳基。
式a中,苯环上的氢被R4取代或不被取代,R4为C1~C5的烷基、C1~C5的烷氧基或卤素;
式b或式c中,X、Y各自独立为S、N或氧原子
所述卤素为F、Cl、Br或I。
进一步,优选所述R1、R2各自独立代表H、Cl或甲基。
优选R3代表丁基、苯基、对甲基苯基、对甲氧基苯基、对溴苯基、邻氯苯基或2-噻吩基。
本发明方法的反应式如下所示:
本发明所述有机溶剂为二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、氯仿、甲苯、1,4-二氧六环、乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯或甲醇,优选为氯仿。
所述有机溶剂的用量以式(III)所示邻苯二胺类化合物的物质的量计为5~20mL/mmol,优选10mL/mmol。
本发明所述催化剂的物质的量用量为式(III)所示邻苯二胺类化合物的物质的量的0.1~20%,优选4~6%,最优选5%。
本发明所述反应温度优选为40~80℃,最优选为60℃。
本发明以TLC跟踪监测反应进程,TLC的展开剂配比为石油醚与乙酸乙酯的体积比为10∶1的混合溶剂。通常的反应时间1小时到24小时之间,一般在4小时到8小时可以结束反应,最佳的反应时间在6小时。
本发明所述反应液分离处理方法为:反应结束后,反应液中加入100~200目的硅胶,然后减压蒸除溶剂,将所得剩余物直接加入硅胶柱中,经柱层析分离,以石油醚与乙酸乙酯体积比为10∶1的淋洗液洗脱,所得洗脱液蒸除溶剂制得如式(I)所示的1,5-苯并二氮卓类衍生物。加入硅胶是为了方便之后直接干法上柱进行柱层析分离,加入的量通常为以母液的体积计为0.1~0.5g/mL。
更具体的,推荐本发明方法按以下步骤进行:
式(III)所示邻苯二胺类化合物和式(II)所示取代乙炔类化合物在氯仿中,在催化剂[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)的作用下,于60℃的反应温度下进行反应,TLC跟踪监测至反应完全,反应结束后,反应液中加入100~200目的硅胶,然后减压蒸除溶剂,将所得剩余物直接加入硅胶柱中,经柱层析分离,以石油醚与乙酸乙酯体积比为10∶1的淋洗液洗脱,所得洗脱液蒸除溶剂制得如 式(I)所示的1,5-苯并二氮卓类衍生物;所述式(III)所示邻苯二胺类化合物、式(II)所示取代乙炔类化合物的物质的量之比为1∶2.5;所述氯仿的用量以式(III)所示邻苯二胺类化合物的物质的量计为10mL/mmol;所述催化剂的物质的量用量为式(III)所示邻苯二胺类化合物的物质的量的5%。
本发明提供了一种1,5-苯并二氮卓类衍生物的制备方法。以邻苯二胺类化合物和炔类化合物为原料,在金催化剂作用下,直接通过分子间的胺化/环化过程合成1,5-苯并二氮卓类衍生物。本发明与已有的合成方法相比,其优点在于:
(1)原子利用率为100%,无副产物产生;
(2)该方法的通用性强,对不同取代效应的底物均具有良好的适应性;
(3)本发明首次实现直接使用炔烃为起始原料合成1,5-苯并二氮卓类衍生物。反应起始原料容易得到。此外,炔烃通常还是酮的合成前体,因此,与以酮为原料的合成方法相比,本方法的合成步骤更为简洁。
(4)采用优选的均相金催化剂为(2-biphenyl)Cy2PAuNTf2时,产率高、区域选择性好、且稳定易于保存和取用。
(四)具体实施方式
本发明将通过一些实施例来进一步说明本发明的技术方案,但这些实施例并不构成对于本发明保护范围的限定:
本发明实施例中的催化剂[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)可按如下文献报道方法制备得到:Hashmi,A.S.K.;Loos, A.;Littmann,A.;Braun,I.;Knight,J.;Doherty,S.;Rominger,F.Adv.Synth.Catal.2009,351,576-582.
具体的,反应式如下所示:
在N2保护下,于25mL圆底烧瓶(避光,锡纸包裹)中加入[2-(二环己基膦基)]氯化金(115μmol)和[双(三氟甲烷磺酰亚胺)]银(115μmol,44.8mg),再加入二氯甲烷(5.0mL),室温反应1.5h。完毕后,反应母液经过滤(硅胶)、减压除溶(室温)、真空干燥,即得[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I),收率为90%。
实施例1
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、苯乙炔51.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到 黄色固体2-甲基-2,4-二苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓58.1mg(93%收率)。产物表征:Yellow solid;mp 150-152℃(lit.mp 150-152℃);IR(KBr):v=3336,3057,2971,1606,1469,1331cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.60-7.57(m,4H),7.33-7.15(m,7H),7.07-7.03(m,2H),6.83(dd,J1=1.5Hz,J2=7.5Hz,1H),3.51(br s,1H),3.13(d,J=13.0Hz,1H),2.97(d,J=13.5Hz,1H),1.75(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=312(35)[M+],297(38),235(74),194(100),115(26),77(64).
实施例2
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、对甲基苯乙炔58.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(1.0g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2-甲基-2,4-二甲苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓62.6mg(92%收率)。产物表征:Yellow solid;mp 99-100℃(lit.mp98-99℃);IR(KBr):v=3336,2969,2921,1604,1415,1329cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.59-7.35(m,5H),7.11-7.04(m,6H),6.84(dd,J1=1.5Hz,J2=7.5Hz,1H),3.54(br s,1H),3.10(d,J=13.5Hz,1H),3.00(d,J=13.5Hz,1H),2.36(s,3H),2.32(s,3H),1.75(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=340(34)[M+],325(42),249(45),208(100),91(16),77(24).
实施例3
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、对甲氧基苯乙炔66.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(1.0g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2-甲基-2,4-二甲氧基苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓60.3mg(81%收率)。产物表征:Yellow solid;mp 118-120℃(lit.mp 114-116℃);IR(KBr):v=3338,3052,2963,1604,1510,1250cm-1; 1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.63-7.32(m,5H),7.07-7.06(m,2H),6.84-6.78(m,5H),3.82(s,3H),3.78(s,3H),3.44(br s,1H),3.07(d,J= 13.5Hz,1H),2.94(d,J=13.5Hz,1H),1.75(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=372(17)[M+],357(26),253(10),224(53),207(100),77(14).
实施例4
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、对溴苯乙炔90.5mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到棕色固体2-甲基-2,4-二对溴苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓91.2mg(97%收率)。产物表征:Brown solid;mp 148-150℃(lit.mp 145-146℃);IR(neat):v=3337,3059,2970,1607,1478,1392cm-1; 1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.49-7.31(m,9H),7.28-7.06(m,2H),6.85(dd,J=1.5Hz,J=7.5Hz,1H),3.45(br s,1H),3.08(d,J=13.5Hz,1H),2.90(d,J=13.0Hz,1H),1.75(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=470(48)[M+],455(48),274(100),207(56),115(12),77(6).
实施例5
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、邻氯苯乙炔68.3mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应10小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2-甲基-2,4-二邻氯苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓38.9mg(51%收率)。产物表征:yellow solid;mp 115-116℃(lit.mp 114-115℃);IR(KBr):v=3293,3061,2967,1619,1476,1432cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.77-7.75(m,1H),7.31-6.85(m,10H),6.26(dd,J=1.5Hz,J=7.5Hz,1H),4.42(d,J=13.5Hz,1H),4.12(br s,1H),2.97(d,J=13.5Hz,1H),1.90(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=380(37)[M+],365(100),269(93),152(54),102(25),77(20).
实施例6
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、1-己炔41.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应10小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色油状液体2-甲基-2,4-二正丁基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓25.1mg(46%收率)。产物表征[:Yellow oil;IR(neat):v=3343,2958,2929,2865,1681,1638,1468cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.15-7.13(m,1H),6.99-6.97(m,2H),6.73-6.71(m,1H),3.10(br s,1H),2.57(t,J=7.8Hz,2H),2.23(d,J=13.0Hz,1H),2.15(d,J=12.5Hz,1H),1.73-1.55(m,4H),1.46-1.42(m,2H),1.36-1.32(m,4H),1.28(s,3H),0.99-0.93(m,6H);MS(EI,70eV):m/z(%)=272(11)[M+],257(7),175(44),132(22),92(7),77(4).
实施例7
在15ml的反应器中,依次加入邻苯二胺21.6mg(0.2mmol)、2-乙炔基噻吩54.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己 基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(1.0g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到棕色固体2-甲基-2,4-二(2-噻吩基)-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓62.9mg(97%收率)。产物表征:Brown solid;mp 90-91℃(lit.mp 92-93℃);IR(KBr):v=3335,3072,2971,1593,1467,1429cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.42-7.35(m,2H),7.13-6.94(m,7H),6.85-6.84(m,1H),3.64(br s,1H),3.08(d,J=13.5Hz,1H),3.01(d,J=13.5Hz,1H),1.86(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=324(34)[M+],309(27),241(10),200(100),109(2),77(4).
实施例8
在15ml的反应器中,依次加入3,4-二甲基邻苯二胺27.2mg(0.2mmol)、苯乙炔51.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶 (1.0g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2,7,8-三甲基-2,4-二苯基-2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓62.0mg(91%收率)。产物表征:Yellow solid;mp137-139℃(lit.mp 136-138℃);IR(KBr):v=3332,2969,2922,1613,1466,1325cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.63-7.59(m,4H),7.32-7.16(m,7H),6.66(s,1H),3.44(br s,1H),3.15(d,J=13.0Hz,1H),2.98(d,J=13.5Hz,1H),2.28(s,6H),1.77(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=340(45)[M+],325(68),263(74),222(100),207(28),77(23).
实施例9
在15ml的反应器中,依次加入3,4-二甲基邻苯二胺27.2mg(0.2mmol)、对氯苯乙炔68.3mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应6小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2,7,8-三甲基-2,4-二对氯苯基 -2,3-二氢-1H-1,5-苯并二氮卓80.2mg(98%收率)。产物表征:Yellow solid;mp 183-184℃(lit.mp 182-184℃);IR(KBr):v=3278,2969,2917,1591,1481,1317cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.53-7.48(m,4H),7.23-7.16(m,5H),6.65(s,1H),3.38(br s,1H),3.09(d,J=13.0Hz,1H),2.89(d,J=13.5Hz,1H),2.26(s,6H),1.74(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=408(8)[M+],393(11),256(9),207(100),133(11),77(5).
实施例10
在15ml的反应器中,依次加入3,4-二氯邻苯二胺35.4mg(0.2mmol)、苯乙炔51.1mg(0.5mmol)、[双(三氟甲烷磺酰亚胺)][2-(二环己基膦基)]金(I)8.3mg(0.01mmol)及氯仿(2mL)。接着,将混合物置于60℃条件下搅拌反应10小时。TLC(展开剂配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)检测反应结束后,反应母液中加入100-200目硅胶(0.5g),减压除去溶剂,所得剩余物直接加入硅胶柱中,用柱层析色谱法(淋洗液配比:石油醚对乙酸乙酯体积比10∶1)分离,收集洗脱液蒸除溶剂得到黄色固体2-甲基-2,4-二苯基-2,3-二氢-7,8-二氯-1H-1,5-苯并二氮卓51.1mg(67%收率)。产物表征:Yellow solid;mp161-162℃(lit.mp 158-160℃);IR(KBr):v=3305,3059,2969,1605, 1454,1324cm-1;1H NMR(CDCl3,500MHz):δ7.57-7.55(m,4H),7.43(s,1H),7.36-7.20(m,6H),6.95(s,1H),3.63(br s,1H),3.30(d,J=13.5Hz,1H),2.99(d,J=13.5Hz,1H),1.78(s,3H);MS(EI,70eV):m/z(%)=380(50)[M+],365(42),303(74),207(100),103(46),77(35)。