CN105130914B - 一种Cu2O‑Al2O3催化合成1,2,3‑三氮唑类化合物的方法 - Google Patents

一种Cu2O‑Al2O3催化合成1,2,3‑三氮唑类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Cu2O‑Al2O3催化合成1,2,3‑三氮唑类化合物的方法，属于1,2,3‑三氮唑类化合物的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：以卤化物、叠氮化钠和端基炔类化合物为原料，以Cu2O‑Al2O3为催化剂，以水为溶剂，于25‑100℃搅拌反应，TLC监控原料反应完全，反应液用乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，有机相经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷后经柱层析分离提纯制得目标产物1,2,3‑三氮唑类化合物。本发明采用Cu2O‑Al2O3在水中高效催化卤化物、端基炔类化合物和叠氮化钠三组分环加成反应生成1,2,3‑三氮唑类化合物，在常压，25‑100℃条件下反应，操作简单，产率较高，便于工业化生产。

Description

一种Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法
技术领域
本发明属于1,2,3-三氮唑类化合物的合成技术领域，具体涉及一种Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法。
背景技术
1,2,3-三唑化合物是重要的N-杂环化合物，近年来被广泛应用于工业生产、药物研发和材料科学等多个领域，因此1,2,3-三氮唑类化合物的合成受到越来越多的关注。近年来1,2,3-三氮唑衍生物合成的发展情况，主要包括铜催化的有机叠氮化合物与末端炔的1,3-偶极环加成反应合成1,4-二取代-1,2,3-三氮唑、钌催化的有机叠氮化合物与末端炔反应合成1,5-二取代-1,2,3-三氮唑、有机催化剂法、金属炔化物及活化炔参与法等合成1,2,3-三氮唑衍生物。例如，Liang等直接使用相对廉价的乙炔气来合成1-单取代-1,2,3-三氮唑。Gevorgyan等用钯催化剂首次合成了5-芳基-三取代-1,2,3-三氮唑，多种1,4-二取代-1,2,3-三唑都能成功地在5位进行芳基化反应，同时他们还利用4,5位未取代的1,2,3-三氮唑进行5位芳基化反应高选择性得到1,5-二取代-1,2,3-三氮唑。
已经报道的1,2,3-三氮唑类化合物的合成方法具有各自的优点和意义，然而它们却也存在着很大的不足或迫切需要改进和完善的地方，主要体现在以下方面中的一个或多个部分：1、使用了昂贵的重金属及其化合物，如Pd等；2、使用了有机碱，如Et3N，DIPEA等；3、铜催化的部分反应中也有不足，如使用超量的催化剂和超量的碱。因此，随着人们研究深度及广度的不断增加，产物结构多样性的要求也在不断提高，条件温和及高选择性的合成方法将仍为科研工作者未来研究的重点之一，而当今社会人们的环保、节能意识日益提高，更安全、更环保的新方法也是研究者们矢志不渝的追求方向。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法，该方法在水相中，Cu2O-Al2O3催化下，卤化物、端基炔类化合物和叠氮化钠三组分反应，高区域选择性得到1,4-双取代-1,2,3-三氮唑类化合物，反应高效，环境友好且催化剂用量较少。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法，其特征在于具体步骤为：以卤化物、叠氮化钠和端基炔类化合物为原料，以Cu2O-Al2O3为催化剂，以水为溶剂，于25-100℃搅拌反应，TLC监控原料反应完全，反应液用乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，有机相经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷后经柱层析分离提纯制得目标产物1,2,3-三氮唑类化合物，所述的卤化物为溴化苄、氯化苄、对硝基氯化苄或氯乙酸乙酯，端基炔类化合物为苯氧丙炔、对硝基苯氧丙炔、对乙基苯乙炔、苯乙炔、对甲基苯乙炔或对氯苯乙炔。
进一步限定，所述的端基炔类化合物、卤化物、叠氮化钠和催化剂Cu2O-Al2O3的摩尔比为1:1.2:1.5:0.005-0.1。
进一步限定，所述的溶剂水的用量为1mmol端基炔类化合物对应水的体积为2mL。
本发明与现有技术相比具有以下有益的效果：
1、本发明采用Cu2O-Al2O3催化剂在水中高效催化卤化物、端基炔类化合物和叠氮化钠三组分环加成反应生成1,2,3-三氮唑类化合物，在常压，25-100℃条件下反应，操作简单，产率较高，便于工业化生产；
2、本发明在以水作溶剂的条件下进行，无需添加其他特殊试剂；
3、本发明催化剂Cu2O-Al2O3的用量较少。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0245g（0.1mmol）、氯化苄0.1512g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、苯乙炔0.1023g（1mmol）和不同溶剂2mL，于70℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，反应5-30min后，加入乙酸乙酯萃取，有机相用饱和食盐水洗涤，取样做HPLC对产物进行分析，不同溶剂对反应收率的影响见表1。
表1 不同溶剂对反应收率的影响
组 溶剂 时间(min) 产率(%)
1 水 5 95
2 乙腈 30 15
3 甲苯 30 2
4 二氯甲烷 30 14
5 四氢呋喃 30 18
6 二甲基亚砜 30 70
7 N,N-二甲基甲酰胺 20 72
8 丙酮 30 23
实施例2
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0245g（0.1mmol）、氯化苄0.1512g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、苯乙炔0.1023g（1mmol）和水2mL，于25-100℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，反应5-20min后，加入乙酸乙酯萃取，有机相用饱和食盐水洗涤，取样做HPLC对产物进行分析，不同温度对反应收率的影响见表2。
表2 不同温度对反应收率的影响
组 温度 时间(min) 产率(%)
1 25 20 94
2 40 20 95
3 50 15 95
4 60 10 94
5 70 5 95
6 80 5 96
7 90 5 95
8 100 5 96
实施例3
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0012g（0.005mmol）、苯氧丙炔0.1321g（1mmol）、氯化苄0.1512g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）和水2mL，于室温下搅拌反应，TLC监控反应过程，1h反应完全，产品收率95%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.53 (s, 1H), 7.38-7.26 (m, 7H), 6.97 (d, J= 8.0 Hz, 3H), 5.53 (s, 2H), 5.19 (s, 2H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 158.2,144.7, 134.5, 129.5, 129.2, 128.8, 128.1, 122.6, 121.3, 114.8, 62.1, 54.3。
实施例4
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0012g（0.005mmol）、对硝基苯氧丙炔0.1772g（1mmol）、氯乙酸乙酯0.1473g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）和水2mL，于100℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，1.5h反应完全，产品收率90%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.18 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.82 (s, 1H),7.07 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 5.32 (s, 2H), 5.18 (s, 2H), 4.27 (q, J = 7.2 Hz,2H), 1.29 (t, J = 3.2 Hz, 3H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 166.1, 163.1,143.2, 141.9, 125.9, 124.5, 114.9, 62.6, 62.4, 51.0, 14.1。
实施例5
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0245g（0.1mmol）、对乙基苯乙炔0.1312g（1mmol）、氯化苄0.1512g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）和水2mL，于室温下搅拌反应，TLC监控反应过程，20min反应完全，产品收率97%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.71 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.63 (s, 1H),7.37-7.27 (m, 5H), 7.22 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.53 (s, 2H), 2.65 (q, J = 7.6Hz, 2H), 1.23 (t, J = 7.6 Hz, 3H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 148.3, 144.4,134.8, 129.1, 128.7, 128.3, 128.0 (2), 125.7, 119.3, 54.2, 28.7, 15.5。
实施例6
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0245g（0.1mmol）、溴化苄0.2052g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、苯乙炔0.1023g（1mmol）和水2mL，于70℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，5min反应完全，产品收率96%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.80 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 7.67 (s, 1H),7.42-7.36 (m, 5H), 7.32 (t, J = 6.8 Hz, 3H), 5.58 (s,2H). 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ: 148.2, 134.7, 130.6, 129.2, 128.8, 128.1(2), 125.7, 119.5, 54.2。
实施例7
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0245g（0.1mmol）、溴化苄0.2052g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、对甲基苯乙炔0.1162g（1mmol）和水2mL，于70℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，5min反应完全，产品收率92%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.69 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.63 (s, 1H),7.38-7.29 (m, 5H), 7.20 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 5.55 (s, 2H), 2.36 (s, 3H). 13CNMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 148.3, 138.0, 134.8), 129.5, 129.2, 128.8, 128.1,127.7, 125.6, 119.2, 54.2, 21.3。
实施例8
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0049g（0.02mmol）、对硝基氯化苄0.2059g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、对甲基苯乙炔0.1167g（1mmol）和水2mL，于70℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，2h反应完全，产品收率90%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 8.17 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.75 (s, 1H),7.68 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.40 (d, J = 8.0 Hz, 2H), 7.20 (d, J = 8.0 Hz, 2H),5.65 (s, 2H), 2.35 (s, 3H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 148.7, 148.0, 141.9,138.4, 129.6, 128.6, 127.3, 125.6, 124.3, 119.6, 53.1, 21.3。
实施例9
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0025g（0.01mmol）、氯乙酸乙酯0.1472g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、对甲基苯乙炔0.1161g（1mmol）和水2mL，于100℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，20min反应完全，产品收率95%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.87 (s, 1H), 7.73 (d, J = 8.0 Hz, 2H),7.24 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 5.19 (s, 2H), 4.28 (q, J = 8.0 Hz, 2H), 2.38 (s,3H), 1.30 (t, J = 7.2 Hz, 3H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) δ: 166.4, 148.3,138.2, 129.5, 127.5, 125.7, 120.7, 62.5, 51.0, 21.3, 14.1.
实施例10
采用Cu2O-Al2O3作为催化剂，在10mL单口瓶中加入催化剂Cu2O-Al2O3 0.0025g（0.01mmol）、溴化苄0.2052g（1.2mmol）、叠氮化钠0.0976g（1.5mmol）、对氯苯乙炔0.272g（1mmol）和水2mL，于70℃油浴中搅拌反应，TLC监控反应过程，30min反应完全，产品收率90%，其核磁数据为：
1H NMR (CDCl3, 400 MHz) δ: 7.73 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.65 (s, 1H),7.40-7.36 (m, 5H), 7.32 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 5.58 (s, 2H). 13C NMR (CDCl3, 100MHz) δ: 147.2, 134.5, 133.9, 129.2, 129.0, 128.1(2), 127.0, 119.5, 54.3。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法，其特征在于具体步骤为：以卤化物、叠氮化钠和端基炔类化合物为原料，以Cu2O-Al2O3为催化剂，以水为溶剂，于25-100℃搅拌反应，TLC监控原料反应完全，反应液用乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，有机相经饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，减压蒸去溶剂乙酸乙酯或二氯甲烷后经柱层析分离提纯制得目标产物1,2,3-三氮唑类化合物，所述的卤化物为溴化苄、氯化苄、对硝基氯化苄或氯乙酸乙酯，端基炔类化合物为苯氧丙炔、对硝基苯氧丙炔、对乙基苯乙炔、苯乙炔、对甲基苯乙炔或对氯苯乙炔，所述的端基炔类化合物、卤化物、叠氮化钠和催化剂Cu2O-Al2O3的摩尔比为1:1.2:1.5:0.005-0.1。
2.根据权利要求1所述的Cu2O-Al2O3催化合成1,2,3-三氮唑类化合物的方法，其特征在于：所述的溶剂水的用量为1mmol端基炔类化合物对应水的体积为2mL。
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