CN105254571B - 噌啉类化合物及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种噌啉类化合物及其合成方法。该化合物的结构式为：，R1=氢、甲基、氯或溴；R2=苯基、苄基、呋喃基、萘基或噻吩基。本发明的原料易得，使用常规的反应溶剂，操作非常简单，条件温和，反应环保，产率高达73‑94%等。

Description

噌啉类化合物及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种噌啉类化合物及其合成方法，特别是一种3位取代的噌啉类化合物及其合成方法。
背景技术
噌啉类化合物，因其具有较高的生物活性和潜在的生理药理活性，受到人们的广泛关注。例如，含有噌啉骨架的化合物对癌细胞有很好的抑制作用(见参考文献：Ziegler,R.et al.Arzneim-Forsch.1981,31,404)。噌啉类化合物还是一种有效抗菌药物(见参考文献：Chourasia,O.P.et al.Indian J.Seric.2010,49,830)，以及一种很好的DNA嵌入剂(见参考文献：Rodrigo,M.M.et al.J.Org.Chem.1999,64,3907)。同时噌啉类化合物可以作为一种优良的环金属配体，并且噌啉类化合物及其配合物在材料学方面有较为广阔的应用，如以3,4-二苯基噌啉为环金属配体的铱配合物在二氯甲烷溶液中的最大发射波长为657nm，磷光寿命226ns，量子产生率为0.005，其HOMO能级为-5.16eV，LUMO能级为-3.16eV，使用这种配合物做成的器件启明电压为11.5V，最大外量子效率为9.1％，最大亮度为2.484cdm-2，有很好的发光应用价值(童碧海等，无机化学报.2013,29,374)。另外，噌啉类化合物还是一类非常有用的有机合成砌块，可用于构建结构更加复杂多变的其他有机化合物。例如，Knochel利用格式试剂与锌活化噌啉环上的碳-氢键，然后与卤代物反应，得到了2位或8位取代的噌啉类化合物(见参考文献：Knochel,P.et al.Org.Lett.2014,16,1232-1235)。
文献中报道过的合成噌啉类化合物的方法主要有以下几种：
(一)Haley等人利用N,N-二乙基-2-乙炔偶氮苯在联二氯苯溶剂中发生环加成反应，得到噌啉。但是该方法的原料合成较为复杂(见参考文献：Haley,M.M.etal.Org.Lett.2000,24,3825-3827)。
(二)Liguori等人用联二(2-硝基)苯和苯乙酮在乙醇钠的帮助下，完成了分子内的环化反应，合成了苯并噌啉类化合物。但是该方法同样存在原料合成复杂、产物取代基范围较小、反应温度较高等缺点(见参考文献：Liguori,L.et al.J.Org.Chem.Soc.2004,69,7721)。
(三)2012年，Willis通过串联C-N键形成反应两步来合成噌啉类化合物，底物为二溴化合物，在碘化亚铜作用下完成两个C-N键的构筑，然后在碱性乙醇溶液中环化得到最终的噌啉类产物(见参考文献：Ball,C.J.；Gilmore,J.；Willis,M.C.Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,5718)。
(四)2012年，Ge小组发表了苯基腙在氧气条件铜催化下氧化脱氢关环生成噌啉，反应过程通过自由基机理进行，发生了两个C-H键的活化，选择性地构建C-C键生成噌啉环。但反应的原料来源较困难(见参考文献：Zhang,G.；Miao,J.；Zhao,Y.；Ge,H.Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,8318)。
(五)2013年，You小组发表了铑催化下芳基叔丁基偶氮化合物与炔烃氧化偶联反应合成噌啉类化合物，该法与炔烃参与合成异喹啉类化合物策略类似，发生N-C键的断裂离去叔丁基从而构建噌啉环(见参考文献：Zhao,D.；Wu,Q.；Huang,X.；Song,F.；Lv,T.；You,J.Chem.Eur.J.2013,19,6239)。
综上所述，噌啉类化合物的合成方法有以上几种，但是这些反应的底物相对比较复杂，往往要通过几步反应得到。并且，这些反应往往需要使用强酸、强碱等比较苛刻的条件或使用较昂贵的催化剂。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种噌啉类化合物。
本发明的目的之二在于提供该类似化合物的合成方法。
为达到上述目的，本发明方法采用的反应机理为：
R1＝氢、甲基、氯或溴；
R2＝苯基、苄基、呋喃基、萘基或噻吩基。
根据上述反应机理，本发明采用了如下的技术方案：
一种噌啉类化合物，其特征在于该化合物的结构式为：
R1＝氢、甲基、氯或溴；R2＝苯基、苄基、呋喃基、萘基或噻吩基。
一种制备上述的噌啉类化合物的方法，其特征在于该方法具有如下步骤：将醋酸铜和磷酰腙类化合物按1:(0.3～1.5)的加料摩尔比加入到甲苯中，回流反应至反应原料消失；反应结束后向体系中加入蒸馏水，用乙酸乙酯萃取，合并有机相；再用蒸馏水和饱和食盐水洗涤有机相，然后经干燥，过滤，去掉溶剂后得粗产物；该粗产物经分离纯化得到的固体即为噌啉类化合物；所述的磷酰腙原料的结构式为：
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出性特点和显著优点：本发明的原料易得，使用常规的反应溶剂，操作非常简单，条件温和，反应环保，产率高达73-94％等。
具体实施方式
实施例一：3-苯基噌啉
3-苯基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入34.6克1-苯基-1-苄基-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至110℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②反应结束后，向体系中加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取产物，有机相经饱和食盐水洗涤，干燥后用旋转蒸发仪去掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到19.36克3-苯基噌啉，产率为94％。
IR(KBr,cm-1):2925,2854,1706,1618,1584,1496,1448,1438,1396,1328,1177,1097,1018,960,909,870,799,778,767,747,700,547,467.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.55(d,J＝8.5Hz,1H),8.24(d,J＝7.5Hz,2H),8.15(s,1H),7.86(d,J＝8.0Hz,1H),7.80(t,J＝7.5Hz,1H),7.72(t,J＝7.5Hz,1H),7.56(t,J＝7.5Hz,2H),7.49(t,J＝7.0Hz,1H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝153.5,149.8,136.9,131.3,130.3,129.7,129.5,129.1,127.3,127.0,126.6,118.9.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:206[M+].
实例二：7-甲基-3-苯基噌啉
制备7-甲基-3-苯基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入36克1-苯基-1-(4-甲基苯甲基)-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至100℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②停止反应，向体系中加入蒸馏水，用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，有机相用蒸馏水和饱和食盐水各洗一次，无水硫酸镁干燥半小时，过滤，旋掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到17.82克7-甲基-3-苯基噌啉，产率为81％。
IR(KBr,cm-1):3056,3035,2971,1622,1576,1498,1449,1416,1320,1311,1109,1038,906,808,769,704,686,566,472.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.31(s,1H),8.23(d,J＝7.0Hz,2H),8.11(s,1H),7.76(d,J＝8.5Hz,1H),7.55(t,J＝8.0Hz,3H),7.48(t,J＝7.5Hz,1H),2.62(s,3H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝153.1,150.0,141.0,137.1,133.9,129.3,129.0,128.1,127.2,126.6,124.9,118.8,22.1.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:220[M+].
实例三：7-溴-3-苯基噌啉
制备7-溴-3-苯基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入42.52克1-苯基-1-(4-溴苯甲基)-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至120℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②停止反应，向体系中加入蒸馏水，用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，有机相用蒸馏水和饱和食盐水各洗一次，无水硫酸镁干燥半小时，过滤，旋掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到21.66克7-溴-3-苯基噌啉，产率为76％。
IR(KBr,cm-1):3024,1572,1498,1401,1103,920,884,821,763,695,566.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.76(s,1H),8.24(d,J＝7.0Hz,2H),8.15(s,1H),7.82(dd,J＝8.5Hz,2.0Hz,1H),7.77(d,J＝8.0Hz,1H),7.57(t,J＝7.5Hz,2H),7.51(tt,J＝7.0,2.0Hz,1H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝154.8,148.6,136.1,135.0,130.1,129.2,129.1,128.7,128.0,127.5,126.7,118.2.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:286(48)[M+(81Br)],284(48)[M+(79Br)],258(39),256(41),176(100).
实例四：6-氯-3-苯基噌啉
制备6-氯-3-苯基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入38.01克1-苯基-1-(3-氯苯甲基)-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至120℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②停止反应，向体系中加入蒸馏水，用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，有机相用蒸馏水和饱和食盐水各洗一次，无水硫酸镁干燥半小时，过滤，旋掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到19.44克6-氯-3-苯基噌啉，产率为81％。
IR(KBr,cm-1):3042,1601,1445,1404,1291,1146,1104,1066,910,823,758,684,639.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.54(s,1H),8.24(d,J＝7.0Hz,2H),8.11(s,1H),7.89(s,1H),7.76(d,J＝7.5Hz,1H),7.59(t,J＝7.5Hz,2H),7.53(t,J＝7.0Hz,1H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝154.0,148.1,137.6,136.3,131.6,131.5,129.8,129.1,127.3,127.1,125.6,117.7.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:242(19)[M+(37Cl)],240(60)[M+(35Cl)],212(86),176(100).
实例五：3-呋喃基噌啉
3-呋喃基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入33.63克1-呋喃基-1-苄基-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至100℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②反应结束后，向体系中加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取产物，有机相经饱和食盐水洗涤，干燥后用旋转蒸发仪去掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到14.32克3-呋喃基噌啉，产率为73％。
IR(KBr,cm-1):3114,1611,1553,1498,1469,1434,1322,1208,1159,1098,1000,894,817,740,696,592,510,464.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.48(d,J＝8.0Hz,1H),8.07(d,J＝8.5Hz,1H),7.80(t,J＝8.0Hz,1H),7.77-7.72(m,1H),7.71-7.62(m,1H),7.60(s,1H),7.46(d,J＝3.5Hz,1H),6.61(t,J＝1.5Hz,1H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝151.8,149.5,146.6,144.0,131.5,130.0,129.9,126.9,126.3,116.0,112.5,110.0.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:196[M+].
实例六：3-噻吩基噌啉
3-噻吩基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入35.2克1-噻吩基-1-苄基-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至110℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②反应结束后，向体系中加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取产物，有机相经饱和食盐水洗涤，干燥后用旋转蒸发仪去掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到16.13克3-噻吩基噌啉，产率为76％。
IR(KBr,cm-1):3064,3038,1581,1445,1346,1304,1181,1096,903,833,749,697.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.46(d,J＝8.5Hz,1H),8.01(s,1H),7.79-7.77(m,2H),7.74(td,J＝7.5,1.5Hz,1H),7.68(td,J＝7.5,1.0Hz,1H),7.48(dd,J＝5.0,1.0Hz,1H),7.17(dd,J＝5.0,4.0Hz,1H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝149.9,149.4,141.4,131.5,130.0,129.9,128.3,128.2,126.8,126.3,125.4,116.5.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:212[M+].
实例七：3-萘基噌啉
3-萘基噌啉采用下述步骤：①在1000毫升反应釜中加入39.64克1-萘基-1-苄基-二乙氧基磷酰腙，1.8克一水合醋酸铜，750毫升甲苯，加热至110℃。用薄层层析方法跟踪反应，至反应原料消失；②反应结束后，向体系中加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取产物，有机相经饱和食盐水洗涤，干燥后用旋转蒸发仪去掉溶剂后得粗产物；③粗产物用柱层析(石油醚:乙酸乙酯＝5:1)纯化，得到22.3克3-萘基噌啉，产率为87％。
IR(KBr,cm-1):3051,1617,1583,1507,1469,1433,1336,1336,1316,1198,1095,866,822,754,742,692,475.
1H NMR(CDCl3,500MHz):δ＝8.74(s,1H),8.55(d,J＝8.5Hz,1H),8.32(d,J＝8.5Hz,1H),8.23(s,1H),7.97(t,J＝7.5Hz,2H),7.88-7.84(m,2H),7.79(t,J＝8.0Hz,1H),7.71(t,J＝8.0Hz,1H),7.54-7.51(m,2H).
13C NMR(CDCl3,125MHz):δ＝153.3,149.8,134.1,133.8,133.6,131.4,130.3,129.7,128.8,128.8,127.7,127.0,126.9,126.9,126.6,126.6,124.4,119.1.
LC-MS(MALDI/DHB)m/z:256[M+]。

Claims (1)

1.一种制备噌啉类化合物的方法，其特征在于，该方法具有如下步骤：将醋酸铜和磷酰腙类化合物按1:(0.3～1.5)的加料摩尔比加入到甲苯中，回流反应至反应原料消失；反应结束后向体系中加入蒸馏水，用乙酸乙酯萃取，合并有机相；再用蒸馏水和饱和食盐水洗涤有机相，然后经干燥，过滤，去掉溶剂后得粗产物；该粗产物经柱层析分离纯化得到的固体即为噌啉类化合物；所述的磷酰腙原料的结构式为：R1＝氢、甲基、氯或溴；R2＝苯基、苄基、呋喃基、萘基或噻吩基；所述的噌啉类化合物为
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