CN103159761A - 3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法。该方法将由吡啶衍生物和苄卤直接制取的N-苄基吡啶鎓盐,在碱存在条件下,与缺电子炔烃反应,制备得3-芳基中氮茚衍生物。本发明所有原料均可直接购买,且价格相对便宜易得;工艺流程中无须使用任何催化剂、配体和氧化剂,工艺流程也更加简单,成本明显降低;还不存在目标产品中过渡金属超标的问题;整个流程对于空气和湿气都不敏感,可在宽松的反应条件作常规操作,对环境无污染;可为生物、农药和医药领域制备相关产品,提供来源充裕价格较低的3-芳基中氮茚衍生物。
Description
技术领域:
本发明涉及有机合成化学技术,特别涉及中氮茚衍生物的制备方法,具体地说是3-芳基中氮茚衍生物的一种简易制备方法。
背景技术:
中氮茚衍生物广泛应用于生物、农药、医药和发光材料领域,是生产药物、染料和有机发光材料的必需品。例如:它是色素、除草剂、潜性磷脂酶抑制剂、抗利什曼虫和抗病毒药物中的有效组分;另外,它还展示有抗分支杆菌的活性;它是合成具有重要生理活性生物碱的关键中间体。近些年来又研究证实,中氮茚衍生物的生物活性,为人类在抗肿瘤、抗菌、抗病毒、杀螨虫、抗炎、抗心律失常、抗高血压等方面也发挥有积极作用。其中,3-芳基中氮茚衍生物是中氮茚衍生物中的一种重要合成物。然而,现有技术中3-芳基中氮茚衍生物合成存在一定的难度,不仅反应过程长、步骤多,还需要使用昂贵的金属和配体,又必须满足无水无氧环境的苛刻反应条件,因而导致了其高昂的制备成本。申请人于2013年2月提出了“一种制备3-芳基中氮茚衍生物的方法”的专利申请(申请号为201310048441.4)。该申请的核心技术是,在钯催化下以氧气为最终氧化剂,取芳基硼酸制备3-芳基中氮茚衍生物。此方法较传统制备3-芳基中氮茚衍生物的技术有较大进步,突出表现为工艺流程短、方法简单易行;无苛刻的反应条件,氧化剂取用的是空气中氧气,制备成本也因此明显降低。但是,该方法也存在以下的不足之处:一是该方法以3位氢取代的中氮茚、芳基硼酸为基本原料,前者无市购须合成获得,后者价格较贵;二是该制备工艺中所必须采用价格非常昂贵的钯催化剂,当制备所得3-芳基中氮茚衍生物作为生产医药品的中间体时,有可能造成此类医药品中重金属钯超标的问题;三是该工艺流程操作中或有疏漏时,重金属钯将对环境有所危害。为此,探求更好的制备3-芳基中氮茚衍生物的方法,将是业内科研人员不断努力追寻的目标。
发明内容:
本发明提出了一种3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法。目的在于通过研制全新的3-芳基中氮茚衍生物的制备原料,及相应的工艺方法,实现在宽松的反应条件下,以较低的生产成本、,简单易行并环保地合成3-芳基中氮茚衍生物。
本发明的技术解决方案
(一)本发明的核心技术是:
将由吡啶衍生物和苄卤直接制取的N-苄基吡啶鎓盐,在碱存在条件下,与缺电子炔烃反应,制备得3-芳基中氮茚衍生物。
(二)本发明所依据的反应式为:
(三)本发明的工艺方法为,将所需原材料组分:吡啶、苄卤、缺电子炔烃及碱按1:1:0.2-2.0:1.0-2.0的比例原则配置;将取代的吡啶(1)及取代的苄卤(2),按摩尔比1:1同置入反应器皿中,加入1.0-10 毫升溶剂或不加溶剂,于20~80度的温度条件加热搅拌,加热搅拌时间0.2-4.0小时后,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);然后将碱加入反应器皿中后,再加入9.0-30毫升溶剂,在缺电子炔烃中加入溶剂10毫升溶解,将缺电子炔烃溶液在60~100度的温度条件下,缓慢滴加至反应器皿中,再加热搅拌时间2.0-10.0小时,则反应结束,将反应后的混合物倒入水中,经过滤、洗涤、干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
所述工艺方法的进一步设置为:取代的吡啶(1)为9.0毫摩尔、取代的苄卤(2)为9.0毫摩尔,同置入反应器皿中,加入2.0 毫升溶剂,于 20~60 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 0.5-2.0 小时,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);将12毫摩尔的碱加入反应器皿中,再加入8-18毫升溶剂;在3.0毫摩尔的缺电子炔烃(4)加入10毫升溶剂溶解,将缺电子炔烃溶液于60~100度的温度下,缓慢滴加到反应器皿中,热搅拌时间2.0-8.0小时,则反应结束;将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
所述工艺方法中的取代的吡啶(1)组分的选择:或为喹啉,或为异喹啉或R1 = 氢,或2-甲基,或4-甲基,或4-碳酰甲酯基,或4-N,N-二甲氨基。
所述工艺方法中的取代的苄卤(2)组分的选择:或R4 = 氢,或2-溴,或3-氯,或3-氟,或4-甲基,或4-硝基,或4-甲氧基,或为4-碳酰甲酯基;X = 或氯,或溴。
所述工艺方法中的缺电子炔烃(4)组分的选择:或R3 = 氢,或苯基,或甲基,或碳酰甲酯基,或碳酰乙酯基,或对甲氧基苯基; 或R4 = 或乙氧基,或甲氧基,或苯基,或邻甲基苯基,或邻硝基苯基。
所述工艺方法中碱的选择:或叔丁醇钾,或碳酸钾,或磷酸钾,或碳酸铯,或氢氧化钾,或氢化钠。
所述工艺方法中溶剂的选择:或N,N-二甲基甲酰胺,或乙二醇二甲醚,或1,4-二氧六环,或乙腈,或1,2-二氯乙烷。
所述工艺方法的最佳设置为:取代的吡啶(1)为9.0毫摩尔、取代的苄卤(2)为9.0毫摩尔,同置入反应器皿中,加入2.0 毫升溶剂,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);将12毫摩尔的碱加入反应器皿中,再加入18毫升溶剂;在3.0毫摩尔的缺电子炔烃(4)加入10毫升溶剂溶解,将缺电子炔烃溶液于80度下,缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时,则反应结束;将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
本发明的有益效果
本发明取由苄卤和吡啶衍生物直接制取的N-苄基吡啶鎓盐,在碱存在下,和缺电子炔烃反应,制备出的3-芳基中氮茚衍生物,大大缩短了现有技术制备3-芳基中氮茚衍生物的工艺流程;所有原料均可直接购买,且价格相对便宜易得;工艺流程中无须使用任何的催化剂、配体和氧化剂,工艺流程也更加简单,成本明显降低;还不存在目标产品中过渡金属超标的问题;整个流程对于空气和湿气都不敏感,可在宽松的反应条件作常规操作,对环境无污染;可为生物、农药和医药领域制备相关产品,提供来源充裕价格较低的3-芳基中氮茚衍生物。
附图说明
附图1为本发明方法工艺流程框图:
附图2为本发明实施例一所得目标产物3-芳基中氮茚衍生物的核磁氢谱图;
附图3为本发明实施例一所得目标产物3-芳基中氮茚衍生物的核磁碳谱图;
附图4为本发明实施例五所得目标产物3-芳基中氮茚衍生物的核磁氢谱图;
附图5为本发明实施例五所得目标产物3-芳基中氮茚衍生物的核磁碳谱图。此外,本发明实施例二、三、四、六、七、八、九的核磁氢谱图和核
磁碳谱图限于篇幅,未列入附图中。
具体实施方式:
以下给出部分实施例并结合相关附图,对本发明作进一步说明:
实施例一:
如附图1的工艺流程,取吡啶为0.71克(相当于9.0毫摩尔),苄溴为1.54克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升N,N-二甲基甲酰胺,于 40 度的温度条件加热搅拌1.0 小时,加入叔丁醇钾1.34克(相当于12.0毫摩尔)和18毫升N,N-二甲基甲酰胺至反应器皿中,将丙炔酸甲酯0.25克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升N,N-二甲基甲酰胺中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例目标产物0.38克(得率为51%)。
本实施例一的目标产物,经核磁共振波谱仪(型号:AVANCE 400MHz,生产商:瑞士布鲁克)分析,获得图2所示的的核磁氢谱和图3所示的核磁碳谱。前者其参数为1H NMR (CDCl3, 400MHz): 8.32 (d, J = 7.4 Hz, 1H), 8.29 (d, J = 11.2 Hz, 1H), 7.57 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 7.52 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.43 (t, J = 7.2 Hz, 1H), 7.32 (s, 1H), 7.10 (dd, J = 7.3, 8.3 Hz, 1H), 6.73 (t, J = 6.8 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H);后者其参数为13C NMR (CDCl3, 100MHz): 165.4, 136.5, 131.3, 129.1, 128.7, 128.0, 126.5, 123.4, 122.3, 120.2, 116.1, 112.6, 104.0, 50.9。由此证实:实施一的目标产物3-芳基中氮茚衍生物完全符合品质要求。
实施例二:
如附图1的工艺流程,取喹啉为1.16克(相当于9.0毫摩尔),对甲基苄氯为1.17克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入5.0 毫升1,4-二氧六环,于 40 度的温度条件加热搅拌1.0 小时,加入磷酸钾2.87克(相当于13.5毫摩尔)和25毫升1,4-二氧六环至反应器皿中,将苯基丙炔酸甲酯0.72克(相当于4.5毫摩尔)溶于10毫升1,4-二氧六环中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得实施例的目标产物0.78克(得率为44%)。
实施例三:
如附图1的工艺流程,取异喹啉为1.16克(相当于9.0毫摩尔),邻溴苄溴为2.25克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入10 毫升乙腈,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入碳酸铯5.86克(相当于18毫摩尔)和30毫升乙腈至反应器皿中,将丁炔酸甲酯1.77克(相当于18毫摩尔)溶于20毫升乙腈中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例目标产物2.02克(得率为57%)。
实施例四:
如附图1的工艺流程,取2-甲基吡啶为0.84克(相当于9.0毫摩尔),4-硝基苄溴为1.94克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升1,2-二氯乙烷,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入氢化钠(60%)0.48克(相当于12毫摩尔)和18毫升乙腈至反应器皿中,将丁炔酸二乙酯0.51克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升乙腈中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例的目标产物0.80克(得率为67%)。
实施例五:
如附图1的工艺流程,取吡啶为0.71克(相当于9.0毫摩尔),苄氯为1.14克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入1.0 毫升乙二醇二甲醚,于 40 度的温度条件加热搅拌1.0 小时,加入碳酸钾1.24克(相当于9.0毫摩尔)和19毫升乙二醇二甲醚至反应器皿中,将丁炔二酸二甲酯0.26克(相当于1.8毫摩尔)溶于10毫升乙二醇二甲醚中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例目标产物0.37克(得率为66%)。
本实施例的五目标产物,经核磁共振波谱仪(型号:AVANCE 400MHz,生产商:瑞士布鲁克)分析,获得图4所示的的核磁氢谱和图5所示的核磁碳谱。前者其参数为1H NMR (CDCl3, 400MHz): 8.25 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 8.06 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 7.60 -7.44 (m, 5H), 7.14 (dd, J = 8.7, 7.0 Hz, 1H), 6.73 (t, J = 6.8 Hz, 1H), 3.93 (s, 3H), 3.82 (s, 3H);后者其参数为13C NMR (CDCl3, 100MHz): 166.8, 164.2, 135.3, 130.0, 129.10, 129.06, 128.9, 125.1, 123.55, 123.54, 122.1, 120.4, 113.5, 102.0, 52.4, 51.3。由此证实:实施五的目标产物3-芳基中氮茚衍生物完全符合品质要求。
实施例六:
如附图1的工艺流程,取4-甲基吡啶为0.84克(相当于9.0毫摩尔),3-氯苄氯为1.45克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升1,4-二氧六环,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入氢氧化钾0.67克(相当于12毫摩尔)和18毫升1,4-二氧六环至反应器皿中,将 3-(4-甲氧基苯基)-1-苯基丙-2-炔-1-酮0.71克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升1,4-二氧六环中,于80度下缓慢滴加到反应器中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例的目标产物0.73克(得率为54%)。
实施例七:
如附图1的工艺流程,取异烟酸甲酯为1.23克(相当于9.0毫摩尔),3-氟苄氯为1.30克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升1,4-二氧六环,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入碳酸铯3.91克(相当于12毫摩尔)和18毫升1,4-二氧六环至反应器皿中,将3-苯基-1-(2-甲基苯基)-丙-2-炔-1-酮0.66克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升1,4-二氧六环中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例的目标产物0.71克(得率为51%)。
实施例八:
如附图1的工艺流程,取4-N,N-二甲氨基吡啶为1.10克(相当于9.0毫摩尔),4-甲氧基苄氯为1.41克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升1,4-二氧六环,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入碳酸铯3.91克(相当于12毫摩尔)和18毫升1,4-二氧六环至反应器皿中,将3-苯基-1-(2-硝基苯基)-丙-2-炔-1-酮0.75克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升1,4-二氧六环中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例的目标产物0.47克(得率为32%)。
实施例九:
如附图1的工艺流程,取吡啶为0.71克(相当于9.0毫摩尔),4-碳酰甲酯基苄氯为1.66克(相当于9.0毫摩尔),同置入反应器皿中,加入2.0 毫升1,4-二氧六环,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,加入碳酸铯3.91克(相当于12毫摩尔)和18毫升1,4-二氧六环至反应器皿中,将丁炔酸二乙酯0.51克(相当于3.0毫摩尔)溶于10毫升1,4-二氧六环中,于80度下缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时反应结束,将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,分离得本实施例的目标产物0.77克(得率为65%)。
由上述实施例及给出的核磁氢谱图和核磁碳谱图可证实:本发明所制备的目
标产物3-芳基中氮茚衍生物均符合品质要求,其在组分原料的配伍上具有足够的选择空间,只是组分原料之间的量比及反应条件存在的差异,给目标产物带来得率不同的变化。
综上,本发明可达到预期的发明目的。
Claims (4)
1.3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法,其特征在于:
(一)本发明的核心技术是:
将由吡啶衍生物和苄卤直接制取的N-苄基吡啶鎓盐,在碱存在条件下,与缺电子炔烃反应,制备得3-芳基中氮茚衍生物;
(二)本发明所依据的反应式为:
(三)本发明的工艺方法为,将所需原材料组分:吡啶、苄卤、缺电子炔烃及碱按1:1:0.2-2.0:1.0-2.0的比例原则配置;将取代的吡啶(1)及取代的苄卤(2),按摩尔比1:1同置入反应器皿中,加入1.0-10 毫升溶剂或不加溶剂,于20~80度的温度条件加热搅拌,加热搅拌时间0.2-4.0小时后,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);然后将碱加入反应器皿中后,再加入9.0-30毫升溶剂,在缺电子炔烃中加入溶剂10毫升溶解,将缺电子炔烃溶液在60~100度的温度条件下,缓慢滴加至反应器皿中,再加热搅拌时间2.0-10.0小时,则反应结束,将反应后的混合物倒入水中,经过滤、洗涤、干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
2.根据权利要求1所述的3-芳基中氮茚衍生物的一种简易制备方法,其特征在于:所述工艺方法的进一步设置为:取代的吡啶(1)为9.0毫摩尔、取代的苄卤(2)为9.0毫摩尔,同置入反应器皿中,加入2.0 毫升溶剂,于 20~60 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 0.5-2.0 小时,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);将12毫摩尔的碱加入反应器皿中,再加入8-18毫升溶剂;在3.0毫摩尔的缺电子炔烃(4)加入10毫升溶剂溶解,将缺电子炔烃溶液于60~100度的温度下,缓慢滴加到反应器皿中,热搅拌时间2.0-8.0小时,则反应结束;将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
3.根据权利要求1或2所述的3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法,其特征在于:所述工艺方法中的取代的吡啶(1)组分的选择:或为喹啉,或为异喹啉或R1 = 氢,或2-甲基,或4-甲基,或4-碳酰甲酯基,或4-N,N-二甲氨基;
所述工艺方法中的取代的苄卤(2)组分的选择:或R4 = 氢,或2-溴,或3-氯,或3-氟,或4-甲基,或4-硝基,或4-甲氧基,或为4-碳酰甲酯基;X = 或氯,或溴;
所述工艺方法中的缺电子炔烃(4)组分的选择:或R3 = 氢,或苯基,或甲基,或碳酰甲酯基,或碳酰乙酯基,或对甲氧基苯基; 或R4 = 或乙氧基,或甲氧基,或苯基,或邻甲基苯基,或邻硝基苯基;
所述工艺方法中碱的选择:或叔丁醇钾,或碳酸钾,或磷酸钾,或碳酸铯,或氢氧化钾,或氢化钠;
所述工艺方法中溶剂的选择:或N,N-二甲基甲酰胺,或乙二醇二甲醚,或1,4-二氧六环,或乙腈,或1,2-二氯乙烷。
4.根据权利要求1或2所述的3-芳基中氮茚衍生物的简易制备方法,其特征在于:所述工艺方法的最佳设置为:取代的吡啶(1)为9.0毫摩尔、取代的苄卤(2)为9.0毫摩尔,同置入反应器皿中,加入2.0 毫升溶剂,于 40 度的温度条件加热搅拌,加热搅拌 1.0 小时,反应器皿内即是合成的N-苄基吡啶鎓盐(3);将12毫摩尔的碱加入反应器皿中,再加入18毫升溶剂;在3.0毫摩尔的缺电子炔烃(4)加入10毫升溶剂溶解,将缺电子炔烃溶液于80度下,缓慢滴加到反应器皿中,加热搅拌时间4.0小时,则反应结束;将反应后的混合物倒入水中,过滤,洗涤,干燥后重结晶或柱层析分离,得到的固体物即为目标产物3-芳基中氮茚衍生物(5)。
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MARCEL ALBRECHT,ET AL.: "Pyridinium salts and ylides as partial structures of photoresponsive Merrifield resins", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY》 * |
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