CN103145600A

CN103145600A - 一种银催化的多取代吡咯类化合物的合成方法

Info

Publication number: CN103145600A
Application number: CN2013100701191A
Authority: CN
Inventors: 毕锡和; 刘建全
Original assignee: Northeast Normal University
Current assignee: Northeast Normal University
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: CN103145600B

Abstract

本发明涉及一种合成多取代的吡咯类化合物的制备方法，由炔和异氰作为原料，在碳酸银催化下合成多取代吡咯类化合物。合成方法操作简单，原料和试剂易得，能同时引入多个取代基，产物易分离纯化，适用于合成多重多取代的吡咯类化合物。其反应方程式如下：

Figure 2013100701191100004DEST_PATH_IMAGE002

。

Description

一种银催化的多取代吡咯类化合物的合成方法

技术领域

本发明属于有机合成化学技术领域，本发明涉及一种多取代吡咯类化合物的合成方法。

背景技术

[0002] 吡咯衍生物单体是一类重要的五元氮杂环化合物作为精细化工产品的重要中间体, 在医药、食品、农药、日用化学品、涂料、纺织、印染、造纸、感光材料、高分子材料等领域有着广泛的用途. 然而从天然物质中往往只能分离得到极少量的吡咯化合物，而且花费昂贵，这些物质的人工合成因此而具有特别重要的意义当前, 所以发展吡咯环的合成方法一直是有机合成化学的重要研究课题之一（Comprehensive Heterocyclic Chemistry III 2008, 3, pp 45-268.; Nat. Prod. Rep., 2006, 23, 517-531.; ARKIVOC 2007, 10, 121-141.）。到目前为止已经发展的方法包括：Knorr合成、Hantzsch反应、Paal-Knorr缩合反应、还原偶联反应、氮杂Wittig反应、多组分偶联方法学以及其它的多步操作反应等。异腈与炔的[3+2]型环合反应是一条简便的合成高度官能化的吡咯类化合物的方法，该反应底物简单易得作为有机合成子，一步反应制备高度官能化的吡咯类化合物。虽然异腈与炔合成吡咯的反应在文献曾经被报道（Angew. Chem. Int. Ed. 2005 , 44, 5664 –5667.; J. Am. Chem. Soc, 2005, 127, 9260–9266.;Chem. Eur. J. 2009, 15, 227 – 236）。但是这些公开的催化体系还有一些缺陷，例如：底物范围窄，反应条件苛刻，产物产率低等，不符合原子经济性，缺乏实用价值。

近年来，银催化的有机化学反应成为了当前有机化学研究的热点方向之一，多种银催化的化学反应已经被报道，比如碳-碳偶联反应、碳-杂原子偶联反应、分子内反应、多组分反应等（J. Org. Chem. 1997, 62, 7926-7936.; ）。随着全球生态环境的急剧恶化，如何实现可持续发展已成为人类面临的重大问题，以从源头上消除污染、节省资源为核心的绿色化学研究已经成为解决日益严峻的生态环境问题的强有力手段（Energy Environ. Sci. 2009, 2, 1038-1049.）。异腈与炔的[3+2]型环合反应具有环境友好、价格低廉等优点，这些优点使其特别适合作为化学工业生产。

本发明的目的是提供多代的炔烯与异腈反应制备多取代的吡咯类化合物的方法[3+2]型环合反应，使用简单、易得的工业原料化合物炔化合物在温和的条件下，与异腈反应，一步合成多取代的吡咯类化合物，提供一种价格低廉、环境友好的合成方法，更加简便、高效地合成高度官能化的吡咯类化合物。

本发明提供一种多取代的吡咯类化合物的制备方法。在本发明里我们利用炔与异腈[3+2]的环合反应，制备了一系列多取代的吡咯类化合物。

本发明所涉及的合成高度官能化的吡咯类化合物，其反应方程式如下：

Figure 2013100701191100002DEST_PATH_IMAGE002

包括将炔1与异腈R³CH₂-NC加热到80^oC在非水溶剂中反应得到多取代的吡咯类化合物3，其中，R¹为芳基、杂芳基，R²为氢，芳基，酯基，R³为酯基，芳基。用本发明方法可以高效地得到高纯度的多取代的吡咯类化合物。

本发明的高度官能化的吡咯类化合物的制备方法具体过程可表示如下：

在一定的反应温度和溶剂和催化剂中，从炔和异氰为原料合成多取代吡咯3。

相对于炔，异氰的量是1用量的1.5倍。反应温度为20-100°C，以80°C为最佳。溶剂可以选择1,2-二氯乙烷、1,4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、、氯仿，以极性非质子性溶剂1,4-二氧六环最好，催化剂为碳酸银。

具体实施步骤是向25mL的耐压管中加入加入1,4-二氧六环（4 mL）、炔（1.0 mmol）和异氰乙酸乙酯（0.16 mL，1.5 mmol），加入碳酸银（0.03 g , 0.1 mol）搅拌均匀后，将其放入80°C油浴中搅拌。TLC检测底物消失，反应结束。

本发明具有操作简单，原料和试剂易得，条件温和，反应体系绿色环保，产物易分离纯化，适用于合成各种高度官能化的吡咯类化合物，特别适用于大规模的工业生产，可以高效、高收率地制得高纯度的吡咯类化合物。

附图说明

图1为吡咯3a的¹H-NMR的核磁共振谱；

图2为吡咯3a的¹³C-NMR的核磁共振谱；

图3为吡咯3k的¹H-NMR的核磁共振谱；

图4为吡咯3k的¹³C-NMR的核磁共振谱。

具体实施方式

下面的实施例将有助于说明本发明，但是不局限其范围。

实施例1

1）吡咯衍生物3a的制备

Figure 2013100701191100002DEST_PATH_IMAGE004

向带有磁力搅拌装置的25 mL耐压管中加入1,4-二氧六环（4 mL）、炔1a（0.11 mL，1.0 mmol）和异氰乙酸乙酯2a（0.16 mL，1.5 mmol），加入碳酸银（0.03 g , 0.1 mol）搅拌均匀后，将其放入80°C油浴中继续搅拌。TLC检测底物消失，反应结束。将反应液倾入饱和氯化钠水溶液中（10 mL），用二氯甲烷（3×10 mL）萃取，合并有机相，然后用水（3×10 mL）反洗有机相，经过无水氯化钙干燥、抽虑、减压蒸馏等步骤得到粘稠的固体，最后经过硅胶柱层析（洗脱液为V_石油醚 : V_乙酸乙酯 = 10 :1）得到白色固体, 经过NMR、MS证实为吡咯衍生物3a，其收率为76%。

谱图解析数据3a：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.16 (t, J = 7.5 Hz, 3H), 4.17 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 6.27 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.85 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 7.16-7.30 (m, 3H), 7.49 ( d, J = 7.0 Hz, 2H), 9.26 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.1, 60.2, 112.4, 118.0, 121.7, 126.8, 127.5, 129.5, 131.9, 135.1, 161.1; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₃H₁₄NO₂ [M+H]⁺ : 216.1018, found: 216.1019.

实施例2

用1b代替实例1中的1a，温度为25°C，其他条件同实例1，实验结果见表1.

Figure 2013100701191100002DEST_PATH_IMAGE006

谱图解析数据2b：

¹ H-NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.28 (t, J = 7.5 Hz, 3H), 2.40 (s, 3H ), 4.29 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 6.35 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.93 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 7.20-7.25 (m, 3H), 7.49 ( d, J = 7.0 Hz, 2H), 9.41 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.1, 21.1, 60.2, 112.3, 117.9, 128.3, 129.3, 132.0, 132.1, 136.5, 161.2; HRMS (ESI) m/z calculated forC₁₄H₁₅NO₂ [M+H]⁺ : 230.1116 found: 230.1188.

实施例3

用1c代替实例1中的1a，温度为95°C，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3c：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.36 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 3.7(s, 1H), 4.35 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 4.76 (d, J = 7.0 Hz, 2H) , 6.23 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.82 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 9.48 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.3, 58.3, 60.2, 110.7, 119.0, 121.7, 132.8, 161.3; HRMS (ESI) m/z calculated for C₈H₁₂NO₃ [M+H]⁺: 170.0812, found: 170.0820.

实施例4

用1d代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3d：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 0.95 (t, J = 7.0 Hz, 3H), 1.34 (t, J = 7.5 Hz, 3H), 1.60 (m, 2H), 2.76 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 4.31(q, J = 14 Hz , J = 3.5 Hz 2H), 6.11 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.82 (s, 1H), 9.18 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 13.9, 14.3, 23.8, 28.9, 59.8, 111.3, 118.8, 121.5, 133.0, 161.7; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₀H₁₆NO₂ [M+H]⁺ : 182.1176 found: 182.1179.

实施例5

用1e代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1..

谱图解析数据3e：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.37 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 2.63 (s, 1H), 4.37 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 6.62 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.86 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 9.46 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.2, 30.8, 61.2, 112.9, 120.9, 121.4, 129.9, 159.9, 196.8; HRMS (ESI) m/z calculated for C₉H₁₂NO₃ [M+H]⁺ : 182.0812 found: 182.0811.

实施例6

用1e代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3f：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 0.59-0.63 (m, 2H), 0.94-0.98 (m, 1H), 1.35 (t, J = 7.5 Hz, 3H), 2.55-2.6 (m, 1H), 4.35 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 5.78 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.79 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 8.91 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 7.8, 9.2, 14.4, 59.9, 66.9, 106.0, 119.5, 122.0, 135.4, 161.8; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₀H₁₄NO₂ [M+H]⁺ :180.1019, found: 180.1027.

实施例7

用1g代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3g：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.34 (m, 3H), 4.37 (m, 2H), 6.45 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 6.87 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 7.03-7.06 (m, 1H), 7.23-7.27 (m, 1H), 7.52-7.54 (m, 1H), 9.33 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.3, 60.4, 112.1, 117.6, 121.8, 124.3, 124.7, 126.7, 126.9, 136.6, 160.7; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₁H₁₂NO₂S [M+H]⁺ : 222.0583 found: 222.0583.

实施例8

用1h代替实例1中的1a，2b代替实例1中的2a其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3h：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.23 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 4.18 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 6.70-6.73 (m, 1H), 7.32-7.39 (m, 1H), 7.55(d, J = 7.5 Hz, 2H), 8.57 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.2, 59.6, 112.1, 112.2, 117.6, 128.0, 128.2, 128.9, 132.1, 137.0, 165.0; HRMS (ESI) m/z calculated for C₉H₁₂NO₃ [M+H]⁺ : 216.0252 found: 216.0257.

实施例9

用1h代替实例1中的1a，2c代替实例1中的2a其他条件同实例1，实验结果见表1

谱图解析数据3h：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.26 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 4.23 (q, J = 14.0, 7.0 Hz, 2H), 6.72 (t, J =2.5 Hz, 1H), 6.92 (t, J = 2.5 Hz, 1H), 7.27 (d, J = 8 Hz , 2H), 7.91(d, J = 8 Hz, 2H), 10.49 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.1, 21.6, 60.5, 114.3, 118.8, 121.3, 128.0, 129.3, 129.9, 137.9, 144.4, 161.9; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₄H₁₆NSO₄ [M+H]⁺ : 294.0795 found: 294.0797.

实施例10

用1j代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3j：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 1.10 ( m, 3H ), 1.22 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 4.23 (m, 4H), 7.29-7.35 (m, 5H), 7.56 (d, J = 3.5 Hz, 1H), 9.88 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 13.7, 13.9, 59.7, 60.5, 117.0, 120.9, 126.9, 127.0, 130.0, 132.3, 133.8, 161.1, 163.8; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₆H₁₈NO₄ [M+H]⁺ : 288.1230 found: 288.1242.

实施例11

用1k代替实例1中的1a，其他条件同实例1，实验结果见表1.

谱图解析数据3k：

¹ H NMR (500 MHz, CDCl₃) δ 0.96 (t, J = 7.5 HZ, 3H), 1.38 ((t, J = 7.5 HZ, 3H), 1.64 (q, J = 14.0, 7.0 HZ, 2H), 4.37 (q, J = 14.0, 7.0 HZ, 2H), 7.17 (d, J = 6.5Hz, 1H), 7.42-7.45 (m, 2H ) 7.51-5-7.60 (m, 1H), 7.77 (d, J = 7 Hz, 1H), 9.84 (s, 1H); ¹³ C NMR (CDCl₃, 125 MHz) δ 14.1, 14.2, 24.7, 27.0, 60.6, 121.2, 123.9, 128.1, 128.9, 129.0, 131.5, 140.2, 161.7, 191.7; HRMS (ESI) m/z calculated for C₁₇H₂₀NO₃ [M+H]⁺ : 286.1438 found: 286.1437.

表1

实施例	多取代的吡咯3
		1	(90%)
2	(91%)
		3	(85%)
4	(79%)
		5	(82%)
6	(89%)
		7	(80%)
8	(83%)
		9	(80%)
10	(93%)
		11	(90%)

Claims

1.一种银催化的多取代吡咯类化合物的合成方法，其特征是其反应方程式如下：

Figure 2013100701191100001DEST_PATH_IMAGE002

其中，R¹为芳基、杂芳基，R²为氢，芳基，酯基，R³为酯基，芳基，

具体步骤是向容器中加入1,2-二氯乙烷、1,4-二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿其中之一的溶剂，加入摩尔比为1：1.5的炔与异氰，加入相对炔与异氰1：1.5摩尔比为 0.1的催化剂碳酸银搅拌均匀后，将其放入20-100°C油浴中搅拌。

2.按照权利要求1所述的一种银催化的多取代吡咯类化合物的合成方法，其特征是溶剂为1,4-二氧六环，反应温度为80°C。