CN104610146A - 一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛及合成方法 - Google Patents

一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛及合成方法 Download PDF

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    • C07D223/14—Heterocyclic compounds containing seven-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with carbocyclic rings or ring systems
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Abstract

本发明公开了一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛及合成方法，属于化学制药和精细化工制备技术领域。氮杂二环是一类重要的有机化合物，尤其是环丙烷并氮杂环类化合物，很多具有特别的化学和生物活性。本发明使用金属催化的磺酰三氮唑分解成金属卡宾，随后发生金属卡宾[2+1]环加成反应，进一步水解后得到3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛，实现了高附加值环丙烷并氮杂环的有效合成，为制备相关衍生物提供了一条新的技术路线，在化学制药和精细化工领域有广阔的应用。

Description

一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛及合成方法
技术领域
本发明属于化学制药和精细化工制备技术领域，即一锅法制备3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛，尤其涉金属催化的卡宾[2+1]环加成反应。本发明为高效制备官能化的氮杂二环提供了一条新的技术路线和设计策略，在化学制药和精细化工领域有广阔的应用。
背景技术
氮杂二环是一类重要的有机化合物，很多含有这类结构的化合物具有特别的化学与生物活性，也存在于许多天然产物和药物分子中，其中环丙烷并氮杂环近年来备受关注。目前这类化合物制备方法有限，主要为烯炔化合物在金属催化剂作用下的氧化环合。本发明将要阐述一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成新方法，为制备环丙烷并氮杂环类衍生物提供便捷。
发明内容
本发明的目的是阐述一种环丙烷并氮杂环的制备方法，具体来说就是发明了一种高效一锅法制备3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛。
为实现上述合成目的，本发明采用如下技术方案，概括为所示的反应方程式(1)：在适当溶剂中，各种4-(N-烯丙基-N-磺酰基-2-氨丙基)-N-磺酰基-1,2,3-三氮唑1在适当金属催化剂催化下发生卡宾[2+1]环加成反应，经过适当水解处理后得到3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛2。
分子结构通式1中的R1和R3为各种取代基(具体为氢、甲基、乙基、氯、溴、苯基等)；R2和R4为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基等。
3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛，其分子结构式如分子结构通式2所示：式2中的R1和R3为各种取代基(具体为氢、甲基、乙基、氯、溴、苯基等)；R2为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基等。
一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，按照下述步骤进行：
按一定比例磺酰基三氮唑1、金属催化剂混合在一种有机溶剂中搅拌，根据底物和试剂特性，温度控制在一定温度之间，一定时间后，停止反应，加入适量甲醇，碳酸钾和少 量水，搅拌过夜。用有机溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应氮杂二环醛2。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
其中所述磺酰基三氮唑1的结构式为其中R1和R3为各种取代基(具体为氢、甲基、乙基、氯、溴、苯基等)；R2和R4为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基等。
其中所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷等非极性溶剂。
其中所述的磺酰基三氮唑1与催化剂摩尔比为1.0:0.005到1.0:0.05之间。
其中所述的金属催化剂为醋酸铑、辛酸铑、间苯二酸铑等铑化合物，三氟甲磺酸铜，三氟醋酸铜等铜化合物和三氟甲磺酸银等银化合物。
其中所述反应温度在40-120度之间。
其中所述反应时间为10分钟到5小时之间。 
本发明的优点 
1、该反应操作简便，只需一锅反应就可以高效制备3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛。
2、该反应的产品结构新颖，用其他方法不易制备。
3、该反应的产品是高附加值的化合物。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明给予做进一步说明：
下述非限制性实施例1-3用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都属于本发明的保护范围。
本发明所使用的原料、试剂及催化剂是通过参考相关文献制备，溶剂经过纯化和精制。
实施例1
将2毫摩尔磺酰基三氮唑1a、0.01毫摩尔醋酸铑混合在10毫升甲苯中搅拌，温度控制120度，2小时后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。 用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应氮杂二环醛2a(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
实施例2
将2毫摩尔磺酰基三氮唑1c、0.1毫摩尔醋酸铑混合在10毫升二氯乙烷中搅拌，温度控制40度，5小时后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2c(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
实施例3
将2毫摩尔磺酰基三氮唑1e、0.04毫摩尔醋酸铑混合在10毫升甲苯中搅拌，温度控制120度，10分钟后，停止加热，加入2毫升甲醇，5毫摩尔碳酸钾和一滴水，室温搅拌10小时。用有机溶剂乙酸乙酯萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应吲哚醛2e(见表1)。或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离。
表1.制备3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛
2a:40％；白色固体,熔点154-158℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.14(s,1 H),7.62(d,J＝8.2Hz,2 H),7.29(d,J＝8.1Hz,2 H),3.99(dd,J＝14.3,1.5Hz,1 H),3.77(d,J＝12.3Hz,1H),2.77–2.63(m,1 H),2.40(s,3 H),2.38–2.30(m,2 H),1.86–1.72(m,2 H),1.56(d,J＝5.4Hz,1 H),1.51(s,3 H),1.15(d,J＝5.4Hz,1 H),1.08–0.98(m,1 H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ201.8,143.5,135.1,129.8,127.2,58.8,52.2,40.6,32.6,29.8,28.2,28.1,21.5,18.0；HRMS(ESI)m/z理论值C16H21NO3SNa+[M+Na]+330.1140,实测值330.1130.
2b:67％；白色固体,熔点113-117℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.31(s,1 H),7.53(d,J＝8.3Hz,2 H),7.39–7.30(m,4 H),7.30–7.21(m,3 H),3.86(d,J＝14.5Hz,1 H),3.45(d,J＝12.0Hz,1 H),3.01(d,J＝14.5Hz,1 H),2.87-2.79(m,1 H),2.79–2.69(m,1 H),2.38(s,3H),1.99–1.87(m,3 H),1.73(d,J＝5.6Hz,1 H),1.55–1.43(m,1 H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ201.1,143.4,138.2,135.3,129.8,129.7,128.8,127.8,127.2,57.6,52.2,41.0,40.5,27.8,26.9,26.0,24.6,21.45；HRMS(ESI)m/z理论值C21H23NO3SK+[M+K]+408.1036,实测值408.1046.
2c:65％；白色固体,熔点143-147℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.34(s,1 H),8.29(d,J＝8.6Hz,2H),7.84(d,J＝8.6Hz,2 H),7.37–7.28(m,5 H),3.94(d,J＝14.5Hz,1 H),3.55(d,J＝11.6Hz,1 H),3.06(d,J＝14.5Hz,1 H),2.94–2.84(m,1 H),2.79(dd,J＝14.6,5.6Hz,1 H),2.04-1.95(m,3 H),1.74(d,J＝5.7Hz,1 H),1.56–1.48(m,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ200.8,150.1,144.3,137.8,129.9,129.0,128.4,128.0,124.4,57.9,52.2,40.9,40.3,28.0,26.2；HRMS(ESI)m/z理论值C20H20N2O5SNa+[M+Na]+423.0991,实测值423.0975.
2d:38％；白色固体,熔点138-143℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.20(s,1 H),7.68(d,J＝8.2Hz,2 H),7.31(d,J＝8.1Hz,2 H),4.17(d,J＝14.7Hz,1 H),3.35(d,J＝12.6Hz,1 H),3.23(d,J＝15.0Hz,1 H),2.93–2.83(m,1 H),2.72–2.64(m,1 H),2.42(s,3 H),2.03(d,J＝7.2Hz,1 H),1.80–1.74(m,3 H),1.60(brs,1 H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ199.2,143.8,135.6,129.9,127.4,57.3,51.2,51.2,39.8,27.9,27.1,26.4,21.6；HRMS(ESI)m/z理论值C15H19ClNO3S+[M+H]+328.0774,实测值328.0764.
2e:65％；白色固体,熔点128-131℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.13(s,1 H),7.68(d,J＝8.3Hz,2 H),7.31(d,J＝8.0Hz,2 H),4.17(d,J＝15.2Hz,1 H),3.38(d,J＝16.3Hz,1 H),3.27(d,J＝12.6Hz,1 H),2.98–2.86(m,1 H),2.69–2.59(m,1 H),2.43(s,3 H),2.02(d,J＝7.3Hz,1H),1.82–1.71(m,3 H),1.39–1.30(m,1 H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ200.6, 143.9,135.5,129.9,127.4,58.2,51.1,40.1,38.8,27.0,26.0,21.6；HRMS(ESI)m/z理论值C15H18BrNO3SNa+[M+Na]+396.0068,实测值396.0053。

Claims (7)

1.3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛,其特征在于其分子结构式如分子结构通式2所示：                                                ，式2中的R1和R3为各种取代基（具体为氢、甲基、乙基、氯、溴、苯基等）；R2为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基等。
2.上述一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于按照下述步骤进行：
按一定比例磺酰基三氮唑1、金属催化剂混合在一种有机溶剂中搅拌，根据底物和试剂特性，温度控制在一定温度之间，一定时间后，停止反应，加入适量甲醇，碳酸钾和少量水，搅拌过夜；用有机溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷萃取三遍，有机相合并后用饱和食盐水洗，再用无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，残留物用乙酸乙酯和石油醚为洗脱剂，硅胶柱色谱分离纯化，得到相应氮杂二环醛2；或者反应完成后减压蒸除有机溶剂，残渣直接硅胶色谱柱分离；其中所述磺酰基三氮唑1的结构式为，其中R1和R3为各种取代基（具体为氢、甲基、乙基、氯、溴、苯基等）；R2和R4为甲基、乙基、苯基、对甲基苯基、对硝基苯基、对甲氧基苯基等。
3.根据权利要求2所述的一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于其中所述溶剂为四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷等非极性溶剂。
4.根据权利要求2所述的一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于其中所述的磺酰基三氮唑1与催化剂摩尔比为1.0 : 0.005到1.0 : 0.05之间。
5.根据权利要求2所述的一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于其中所述的金属催化剂为醋酸铑、辛酸铑、间苯二酸铑等铑化合物，三氟甲磺酸铜，三氟醋酸铜等铜化合物和三氟甲磺酸银等银化合物。
6.根据权利要求2所述的一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于其中所述反应温度在40-120度之间。
7.根据权利要求2所述的一种3-氮杂二环[5,1,0]-7-醛的合成方法，其特征在于其中所述反应时间为10分钟到5小时之间。
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