CN106543081A - 一种1‑二氟烷基异喹啉的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机合成领域，特别涉及一种1‑二氟烷基异喹啉的制备方法。该方法包括以下步骤：惰性气体保护下，极性溶剂中，采用烯基异氰和二氟乙酸衍生物为原料、钯盐为催化剂、有机膦为配体及无机盐为碱在一定温度下进行充分搅拌，反应达到终点后，分离、提纯得到1‑二氟烷基异喹啉。本方法不仅反应条件温和，可操作性强，成本低，安全性高，绿色环保，而且反应转化率和收率高，工艺流程短，反应规模易于扩大，具有适于工业化生产的优势。

Description

一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成领域，特别涉及一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法。
背景技术
异喹啉结构单元被作为优势结构广泛存在于天然产物、手性配体、生理活性化合物及有机材料中。所以异喹啉的合成已经成为了有机化学家及药物化学家研究的热点。
同时，在医药化学领域，向有机分子中引入氟原子或含氟基团是开发新的抗癌药物、抗肿瘤药物、抗病毒试剂、消炎药物、中枢神经系统药物的重要方向。特别重要的是，目前已有几个1-含氟取代异喹啉已经表明具有良好的生理活性。所以发展一种1-含氟原子或含氟基团取代的异喹啉化合物的合成方法具有重要意义。
目前已有几个含氟异喹啉结构化合物被报道，具体合成实例如下：
(一)在铜盐促进下，1-碘代异喹啉与乙基三甲基硅基二氟乙酸酯首先进行交叉偶联，随后在氟化钾水溶液中发生水解反应合成了1-二氟甲基异喹啉。
(Synthesis,2012,44,3015.)
(二)以1-碘代异喹啉与其它二氟烷基试剂为底物，采用金属催化的方式也已经被用于1-二氟甲基异喹啉的合成中。(Org.Chem.Front.2014,1,774；Org.Lett.2016,18,3686；Org.Lett.2016,18,3693.)
综上所述，尽管已有几个1-二氟烷基取代异喹啉化合物已经被合成。但是一种系统合成大量1-二氟烷基取代异喹啉化合物的方法还未报道，所以发展一种1-二氟烷基取代异喹啉的制备方法很有必要，在各个领域有着极为广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低、工艺简便、生产安全可靠、绿色环保的1-二氟烷基异喹啉的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其步骤为：惰性气体保护下，极性溶剂中，采用烯基异氰和二氟乙酸衍生物为原料、钯盐为催化剂、有机膦为配体及无机盐为碱在一定温度下进行充分搅拌，反应达到终点后，分离、提纯得到1-二氟烷基异喹啉。
烯基异氰是指异氰基α位被酯基取代，β位两个氢被芳基或杂环或烷基或无取代。α位酯基取代基为甲酯或乙酯或异丙酯或叔丁酯，β位取代基为苯基或甲基苯基或甲氧基苯基或卤素取代苯基或呋喃基或噻吩基或吡啶基(注：芳环上取代基可为对位或间位或邻位)或甲基或乙基或叔丁基，例如：2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸甲酯、2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸异丙酯、2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸叔丁酯、2-异氰基-3，3-二对甲苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对甲氧苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对氯苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对氟苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对溴苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对碘苯基丙烯酸乙酯、2-异氰基-3，3-二对溴苯基丙烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对甲苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对甲氧基苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对氟苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对氯苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对溴苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-对联苯基-2-丁烯酸乙酯、(Z)-2-异氰基-3-(2-萘基)丙烯酸乙酯；溴二氟乙酸衍生物是指溴二氟乙酸酯或溴二氟乙酰胺。溴二氟乙酸酯为甲酯或乙酯或异丙酯，溴二氟乙酰胺是指氮原子上连接的两个基团为芳基或烷基或氢或其组合，例如：2-溴-2,2-二氟乙酸甲酯、2-溴-2,2-二氟乙酸乙酯、2-溴-2,2-二氟乙酸异丙酯、2-溴-2,2-二氟-N,N-二甲基乙酰胺、2-溴-2,2-二氟-N,N-二乙基乙酰胺、2-溴-2,2-二氟-N-甲基-N-苯基乙酰胺、2-溴-2,2-二氟-N-甲基-N-苄基乙酰胺、2-溴-2,2-二氟-N-苄基乙酰胺、2-溴-2,2-二氟-1-哌啶基乙酮、2-溴-2,2-二氟-1-吗啉基乙酮。
作为可选方式，烯基异氰和二氟乙酸衍生物物质的量之比为1～5：1；所述钯盐与二氟乙酸衍生物物质的量之比为0.01～0.5：1；所述有机膦配体与二氟乙酸衍生物物质的量之比为0.01～0.5：1；所述碱与二氟乙酸衍生物物质的量之比为1～5：1；所述二氟乙酸衍生物物质的量与反应溶剂体积之比为1：1～20molL-1。该投料比和溶剂用量经济合算、节约成本。
作为可选方式，反应终点由薄层色谱法检测反应液中原料二氟乙酸衍生物转化完全进行判定，薄层色谱硅胶为：硅胶GF254，薄层色谱展开剂为：石油醚∶乙酸乙酯＝1～50∶1(体积比)，显色方式：碘显色或者紫外显色(254nm)，反应终点判断方法简便易行。
作为可选方式，反应温度为40～150℃，反应温度可控，易于操作。
作为可选方式，分离、提纯步骤为：反应达终点后，反应瓶被冷却至室温，加入适量水猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相依次用NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物经重结晶或用硅胶柱层析分离得到1-二氟烷基取代异喹啉类化合物。
本发明的有益效果是：以容易制备的烯基异氰和廉价易得的溴二氟乙酸衍生物为原料，常见钯盐为催化剂、常见有机膦为配体及无机盐为碱在一定温度下进行充分搅拌，就能一步得到多取代基取代的1-二氟烷基异喹啉化合物。不仅反应条件温和，可操作性强，成本低，安全性高，绿色环保，而且反应转化率和收率高，工艺流程短，反应规模易于扩大，产物分离简单，具有适于工业化生产的优势。
附图说明
附图1、2、3分别为实施例1得到的1-(2-乙氧基-1,1-二氟-2-氧代乙基)-4-苯基异喹啉-3-甲酸乙酯的1H NMR、19F NMR与13CNMR谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，但这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
极性溶剂便宜易得，作为反应溶剂，有助于金属钯盐催化剂的溶解，并有序地催化溴二氟乙酸衍生物产生二氟烷基自由基，有效避免副反应及提高反应产率；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)为常用非质子极性溶剂，因此本实施例中均使用无水N-甲基吡咯烷酮为反应溶剂。
实施例1
化合物1-(2-乙氧基-1,1-二氟-2-氧代乙基)-4-苯基异喹啉-3-甲酸乙酯的制备：
向一个干燥无氧氮气保护的反应管中依次加入氯化钯(53mg,0.3mmol,10mol％),1,2-双(二苯基膦基)乙烷(239mg,0.6mmol,20mol％),碳酸钾(828mg,6mmol,2.0equiv.)，随后2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸甲酯(2.5g,9mmol,3.0equiv.),溴二氟乙酸乙酯(610mg,3mmol,1.0equiv.)及无水N-甲基吡咯烷酮(10mL)被加入。反应瓶被置于80℃的油浴中进行充分搅拌12h。通过薄层色谱法确认反应终点后，将反应瓶冷却至室温，加入适量水溶液猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物柱后，得到黄色固体912mg，产率为76％。
mp 96–97℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.61(d,J＝8.2Hz,1H),7.80(dt,J＝13.9,4.8Hz,1H),7.74(d,J＝3.8Hz,2H),7.54–7.50(m,3H),7.37–7.33(m,2H),4.57(q,J＝7.1Hz,2H),4.13(q,J＝7.1Hz,2H),1.48(t,J＝7.1Hz,3H),1.05(t,J＝7.1Hz,3H).19F NMR(377MHz,CDCl3)δ-98.10(d,J＝1.0Hz,2F).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ166.0,163.4(t,J＝30.6Hz),149.3(t,J＝29.6Hz),140.0,137.1,136.7,135.3,131.3,129.6,128.4,128.3,127.4,125.5,125.1(t,J＝4.5Hz),115.5(t,J＝253.5Hz),63.3,61.3,14.1,13.8.IR(KBr)max3120,2980,2840,1772,1734,1634,1406,1304,1232,1232,1182,1098,1017,771,727cm-1；MS(EI)m/z 400.1[M+H]+；HRMS(EI)m/z[M+H]+calcd for C22H20F2NO4,400.1316；Found,400.1318.
实施例2
化合物1-(2-乙氧基-1,1-二氟-2-氧代乙基)-4-甲基异喹啉-3-甲酸乙酯的制备：
向一个干燥无氧氮气保护的反应管中依次加入氯化钯(53mg,0.3mmol,10mol％),1,2-双(二苯基膦基)乙烷(239mg,0.6mmol,20mol％),碳酸钾(828mg,6mmol,2.0equiv.)，随后(Z)-2-异氰基-3-对甲苯基丁-2-烯酸乙酯(1.95g,9mmol,3.0equiv.),溴二氟乙酸乙酯(610mg,3mmol,1.0equiv.)及无水N-甲基吡咯烷酮(10mL)被加入。反应瓶被置于80℃的油浴中进行充分搅拌12h。通过薄层色谱法确认反应终点后，将反应瓶冷却至室温，加入适量水溶液猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物柱后，得到黄色固体674mg，产率为64％。
mp 133–134℃；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.13(d,J＝8.4Hz,1H),7.72(s,1H),7.47(d,J＝8.2Hz,1H),4.50(d,J＝6.9Hz,2H),4.41(d,J＝6.7Hz,2H),4.00(s,3H),2.88(s,3H),1.42(d,J＝7.2Hz,6H).19F NMR(565MHz,CDCl3)δ-99.33(s,2F).13C NMR(151MHz,CDCl3)δ165.6,162.5(t,J＝30.8Hz),158.8,144.8,136.9,132.4,131.6,126.1,125.7,123.0,114.9(t,J＝252.8Hz),102.1(t,J＝4.4Hz),62.0,60.3,54.6,13.6,13.24,13.0.IR(KBr)max3140,2983,2910,1762,1713,1626,1377,1292,1239,1210,1093,1057,827,747cm-1；MS(EI)m/z 368.0[M+H]+；HRMS(EI)m/z[M+H]+calcd for C18H20F2NO5,368.1304；Found,368.1304.
实施例3
化合物ethyl 1-(2-(二乙胺基)-1,1-二氟-2-氧代乙基)-4-苯基异喹啉-3-甲酸乙酯的制备：
向一个干燥无氧氮气保护的反应管中依次加入氯化钯(53mg,0.3mmol,10mol％),1,2-双(二苯基膦基)乙烷(239mg,0.6mmol,20mol％),碳酸钾(828mg,6mmol,2.0equiv.)，随后2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸甲酯(2.5g,9mmol,3.0equiv.),2-溴-N,N-二乙基-2,2-二氟乙酰胺(687mg,3mmol,1.0equiv.)及无水N-甲基吡咯烷酮(10mL)被加入。反应瓶被置于80℃的油浴中进行充分搅拌12h。通过薄层色谱法确认反应终点后，将反应瓶冷却至室温，加入适量水溶液猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物柱后，得到黄色固体1.24g，产率为97％。
mp 92–93℃；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.65(d,J＝8.4Hz,1H),7.78–7.74(m,1H),7.73–7.68(m,2H),7.53–7.46(m,3H),7.36–7.31(m,2H),δ4.09(q,J＝7.1Hz,2H),3.52(q,J＝7.0Hz,2H),3.39(q,J＝6.9Hz,2H),1.27(t,J＝7.0Hz,3H),1.12(t,J＝7.0Hz,3H),1.01(t,J＝7.1Hz,3H).19F NMR(565MHz,CDCl3)δ-92.87(s,2F).13C NMR(151MHz,CDCl3)δ166.2,162.5(t,J＝27.2Hz),150.0(t,J＝28.8Hz),140.6,137.0,136.0,135.4,131.2,129.7,129.3,128.4,128.3,127.2,125.7,125.6(d,J＝4.5Hz),116.2(t,J＝252.1Hz),61.3,42.5,41.3,13.8,13.7,11.9.IR(KBr)max3067,2979,2920,1734,1674,1447,1381,1231,1131,1124,1082,1019,844,767cm-1；MS(EI)m/z 427.1[M+H]+；HRMS(EI)m/z[M+H]+calcdfor C24H25F2N2O3,427.1828；Found,427.1832.
实施例4
化合物1-(1,1-二氟-2-氧代-2-(1-哌啶基)乙基)苯[h]异喹啉-3-甲酸乙酯的制备：
向一个干燥无氧氮气保护的反应管中依次加入氯化钯(53mg,0.3mmol,10mol％),1,2-双(二苯基膦基)乙烷(239mg,0.6mmol,20mol％),碳酸钾(828mg,6mmol,2.0equiv.)，随后2-异氰基-3，3-二苯基丙烯酸甲酯(2.5g,9mmol,3.0equiv.),2-溴-2,2-二氟-1-吗啉基乙酮(729mg,3mmol,1.0equiv.)及无水N-甲基吡咯烷酮(10mL)被加入。反应瓶被置于80℃的油浴中进行充分搅拌12h。通过薄层色谱法确认反应终点后，将反应瓶冷却至室温，加入适量水溶液猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物柱后，得到黄色固体1.29g，产率为98％。
mp 74–75℃；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.65(d,J＝8.1Hz,1H),7.82–7.77(m,1H),7.74(s,2H),7.51(s,3H),7.34(d,J＝2.6Hz,2H),4.11(q,J＝6.8Hz,2H),3.82(s,4H),3.68(s,2H),3.61(s,2H),1.02(t,J＝5.8Hz,3H).19F NMR(565MHz,CDCl3)δ-91.84(s,2F).13CNMR(151MHz,CDCl3)δ166.1,162.0(t,J＝27.2Hz),149.6(t,J＝28.9Hz),140.4,137.2,136.5,135.2,131.4,129.6,129.6,128.5,128.4,127.3,125.5(d,J＝5.2Hz),125.4,116.5(t,J＝251.8Hz),66.6,66.2,61.4,47.3,43.6,13.8.IR(KBr)max3107,2936,2870,1733,1674,1450,1274,1232,1178,1091,1015,835,751cm-1；MS(EI)m/z 441.1[M+H]+；HRMS(EI)m/z[M+H]+calcd for C24H23F2N2O4,441.1620；Found,441.1623.
实施例5
化合物1-(1,1-二氟-2-氧代-2-(1-哌啶基)乙基)苯[h]异喹啉-3-甲酸乙酯的制备：
向一个干燥无氧氮气保护的反应管中依次加入氯化钯(53mg,0.3mmol,10mol％),1,2-双(二苯基膦基)乙烷(239mg,0.6mmol,20mol％),碳酸钾(828mg,6mmol,2.0equiv.)，随后(Z)-2-异氰基-3-(2-萘基)丙烯酸乙酯(2.26g,9mmol,3.0equiv.),2-溴-2,2-二氟-1-(1-哌啶基)乙酮(723mg,3mmol,1.0equiv.)及无水N-甲基吡咯烷酮(10mL)被加入。反应瓶被置于80℃的油浴中进行充分搅拌12h。通过薄层色谱法确认反应终点后，将反应瓶冷却至室温，加入适量水溶液猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相用饱和NaCl水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物柱后，得到黄色固体0.94g，产率为77％。
mp 115–116℃；1H NMR(600MHz,CDCl3)δ9.21(d,J＝8.8Hz,1H),8.61(s,1H),8.05(d,J＝8.7Hz,1H),7.99–7.95(m,1H),7.81(d,J＝8.7Hz,1H),7.80–7.75(m,2H),4.49(q,J＝7.1Hz,2H),3.75–3.69(m,2H),3.07–3.01(m,2H),1.73–1.63(m,2H),1.57(dt,J＝11.7,5.9Hz,2H),1.47(t,J＝7.2Hz,3H),1.35–1.26(m,2H).19F NMR(565MHz,CDCl3)δ-92.81(s,2F).13C NMR(151MHz,CDCl3)δ164.6,162.9(t,J＝27.4Hz),148.7(t,J＝31.3Hz),141.0,139.5,134.4,133.6,129.3(t,J＝11.8Hz),129.0,128.8,127.8,127.5,126.5,126.3,125.8,118.1(t,J＝255.2Hz),61.9,47.4,44.3,25.4,24.5,14.5.IR(KBr)max3079,2933,2856,1719,1672,1616,1514,1448,1366,1254,1218,1144,1068,1035,855,795,656cm-1；MS(EI)m/z 413.1[M+H]+；HRMS(EI)m/z[M+H]+calcd for C23H23F2N2O3,413.1671；Found,413.1675。
以上所述实例仅是本专利的优选实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下，根据本专利的技术方案及其专利构思，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：在惰性气体保护下，极性溶剂中，采用烯基异氰和二氟乙酸衍生物为原料，钯盐为催化剂，有机膦为配体及无机盐为碱在一定温度下进行充分搅拌，反应达到终点后，分离、提纯得到1-二氟烷基异喹啉。
2.根据权利要求1 所述的一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述烯基异氰和二氟乙酸衍生物物质的量之比为1~5 ：1；所述钯盐与二氟乙酸衍生物物质的量之比为0.01~0.5 ：1；所述有机膦配体与二氟乙酸衍生物物质的量之比为0.01~0.5 ：1；所述碱与二氟乙酸衍生物物质的量之比为1~5 ：1；所述二氟乙酸衍生物物质的量与极性溶剂体积之比为1：1～20 molL-1。
3.根据权利要求1或权利要求2 所述的一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述惰性气体为氮气或氩气；所述的极性溶剂为乙醇、叔丁基甲基醚、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、1，4-二氧六环、二氯乙烷、N-甲基吡咯烷酮、水和二甲基亚砜中的至少一种；所述钯盐催化剂为氯化钯、溴化钯、醋酸钯、三氟乙酸钯、特戊酸钯、四三苯基磷钯、二氯二三苯基磷钯、三（二亚苄基丙酮）二钯和二（二亚苄基丙酮）钯中的至少一种；所述有机磷配体为三苯基磷、1,2-双(二苯基膦)乙烷、1,4-双(二苯基膦)丁烷、1,1'-双(二苯基膦)二茂铁、2-二环己基磷-2,4,6-三异丙基联苯和4,5-双二苯基膦-9,9-二甲基氧杂蒽中的至少一种；所述碱为叔丁醇钾、叔丁醇锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氟化钾和氟化钠中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述惰性气体保护采用储气袋通入反应体系。
5.根据权利要求1所述一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述反应终点由薄层色谱法检测反应液中原料二氟乙酸衍生物转化完全进行判定。
6.根据权利要求1 中所述一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述的反应温度为40 ～150℃。
7.根据权利要求1 中所述的一种1-二氟烷基异喹啉的制备方法，其特征在于：所述分离、提纯步骤为：反应达终点后，反应瓶被冷却至室温，加入适量水猝灭反应，再加入乙酸乙酯萃取水相，合并有机相，有机相依次用NaCl 水溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，旋转蒸发回收溶剂，残留物经重结晶或用硅胶柱层析分离得到1-二氟烷基异喹啉化合物。
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