CN107501156A - 一种多取代吡咯的三组分串联合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2‑氰基‑3‑芳基吡咯类化合物的三组分串联合成方法，其反应通式如下：
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的三组分串联合成方法。
背景技术
吡咯杂环是一类重要的化学骨架结构，在有机合成化学、药物化学、材料化学中有广泛的应用。2-氰基-3-芳基吡咯是一类重要的吡咯杂环化合物，该类化合物中的氰基、芳环上的取代基都可以使这类多取代吡咯化合物发生衍生化反应，继而拓展了该类化合物的应用范围。目前，这类化合物已有文献的合成方法里，先是在三氟化硼、九水三硝基铁的催化作用下，炔丙醇六羰基二钴络合物与2-甲氨基-乙腈反应得到2-炔丙氨基-乙腈衍生物，然后在二异丙基氨基锂和2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)作用下制得，步骤繁琐，副产物多，产物收率低(Tetrahedron Lett.1995,36,2823)。本发明创造性地将N,N-二取代甲酰胺、三甲基氰硅烷、Lewis酸催化剂和芳基烯烃或芳基炔烃，依次加入到反应溶剂中，然后分批量加入氧化剂，加热条件下一锅法得到N-取代-2-氰基-3-芳基吡咯。该合成方法起始原料简单，操作方便，除了终产物外，串联转化过程中的中间体不需要分离和纯化，能减少资金和劳动力的投入量。因此本发明有良好的实用价值和社会经济效率，对同类产品及下游产品的工艺开发具有重要的借鉴意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有制备技术的缺陷，提供一种起始原料简单易得，收率高，操作方便的2-氰基-3-芳基吡咯的三组分串联合成方法。
本发明的技术方案为：一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为N,N-二取代甲酰胺、三甲基氰硅烷、Lewis酸催化剂和芳基烯烃或者芳基炔烃，依次加入到反应溶剂中，分批量加入氧化剂，加热条件下一锅法得到2氰基-3-芳基吡咯，反应式如下:
其中：
(1)R1、R2不在同一个环系上且R1与含有R2和亚甲基的烷基相同时，R1为甲 基、乙基等，R2为比R1少一个亚甲基的结构。
(2)R1、R2不在同一个环系上且R1与为含有R2和亚甲基的烷基不同时，R1为苯基、苄基等芳基基团，R2为氢原子。
(3)R1、R2在同一环系上时，环系为四氢异喹啉基、哌啶基。
(4)Ar为单取代苯基时，取代基为苯环上的烯烃官能团或者炔烃官能团的邻、间、对各个位置独立取代的卤素、甲基、甲氧基、三氟甲基。
(5)Ar为二取代苯基时，Ar为3-溴-5-甲氧基苯基、2-乙烯基苯基。
(6)Ar不是取代苯基时，Ar为苯基、2-萘基、2-噻吩基、苄基。
在上述方案中所用催化剂选自：三氟甲烷磺酸铜、三氟甲烷磺酸亚铜、三氟甲烷磺酸银，优选三氟甲烷磺酸铜。
在上述方法反应中所用的氧化剂选自：2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)、苯醌、过硫酸钾、三氟甲烷磺酸银、醋酸银、碘苯二乙酸，优选DDQ。
在上述方案中，当三组分反应中的甲酰胺底物为N,N-二甲基甲酰胺时，溶剂选自N,N-二取代甲酰胺、正庚烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、正己烷、环己烷、正壬烷、四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺的一种或几种，优选N,N-二甲基甲酰胺。
在上述方案中，当三组分反应中的甲酰胺底物不是N,N-二甲基甲酰胺时，溶剂选自正庚烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、正己烷、环己烷、正壬烷、四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺的一种或几种，优选正庚烷：N,N-二甲基乙酰胺。
在上述方案中，所加热的温度为40-120℃，维持时间为10-30h，优选80℃，维持24h。
在上述方案中，反应中各物质的摩尔量比为：芳基烯烃或者芳基炔烃：N,N-二取代甲酰胺：三甲基氰硅烷：催化剂：氧化剂＝1:2-5:4-10:0.05-0.50:1-4,优选芳基烯烃或者芳基炔烃：N,N-二取代甲酰胺：三甲基氰硅烷：催化剂：氧化剂＝1:3:6:6:0.2:2。
在上述方法中，反应中氧化剂的投料方式为反应开始时加入芳基烯烃或芳基炔烃的物质的量的0.1-0.3倍，此后反应前5-24h内每隔1-5h投入芳基烯烃或芳基炔烃底物的物质的量的0.1-0.3倍，再过1-5h后，一次性投入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的1-3倍，优选方案为，反应开始时加入芳基烯烃或芳基炔烃的物质的量的0.2倍，反应前8h每隔2h投入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的0.2倍，反应第10h时，一次性投入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的1倍。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步的说明，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
以N,N-二甲基甲酰胺既为反应底物也为反应溶剂，对氯苯乙烯为芳基烯烃底物(反应式1)
将三甲基氰硅烷(240ul，1.81mmol)，三氟甲烷磺酸铜(26mg,0.072mmol)，对氯苯乙烯(50mg,0.36mmol)和DDQ(16mg,0.072mmol)，依次加入加入到搅拌的DMF(1mL)中，在80℃下反应，反应前8h，每隔2h加入16mg(0.072mmol)的DDQ，反应第10h时，一次性加入80mg(0.36mmol)DDQ，继续在80℃条件下反应14h。反应结束后，反应体系经乙酸乙酯萃取和饱和食盐水溶液洗涤，得到有机相用无水硫酸钠干燥0.5h后再在旋转蒸发仪上抽干溶剂，最后，旋干的粗品经硅胶柱层析得到白色固体(67.3mg,86％)。
产物表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.62–7.56(m,2H),7.39–7.33(m,2H),6.82(d,J＝2.7Hz,1H),6.37(d,J＝2.7Hz,1H),3.78(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ133.8,133.3,131.3,128.9,127.9,127.6,114.2,108.1,101.3,35.4；熔程为:92.6℃-96.5℃.
以N,N-二甲基甲酰胺既为反应底物也为反应溶剂，苯乙炔为芳炔烃底物(反应式2)
将三甲基氰硅烷(326ul，2.45mmol)，三氟甲烷磺酸铜(35mg,0.098mmol)，苯 乙炔(50mg,0.49mmol)和DDQ(22mg,0.098mmol)，依次加入加入到搅拌的DMF(1mL)中，在80℃下反应，反应前8h，每隔2h加入22mg(0.098mmol)的DDQ，反应第10h，一次性加入110mg(0.49mmol)DDQ，继续在80℃条件下反应14h。反应结束后，反应体系经乙酸乙酯萃取和饱和食盐水溶液洗涤，得到有机相用无水硫酸钠干燥0.5h后再在旋转蒸发仪上抽干溶剂，最后，旋干的粗品经硅胶柱层析得到红褐色油状液体(67.8mg,76％)。
产物表征数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.68(d,J＝7.3Hz,2H),7.42(t,J＝7.6Hz,2H),7.32(t,J＝7.4Hz,1H),6.82(d,J＝2.6Hz,1H),6.42(d,J＝2.7Hz,1H),3.79(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ135.2,132.1,128.8,127.8,127.8,126.5,114.4,108.1,101.3,35.4.
以N-甲基-N-苯基-甲酰胺、对氯苯乙烯、三甲基氰硅烷为起始底物(反应式3)
将N-甲基-N-苯基-甲酰胺(147mg,1.09mml)，三甲基氰硅烷(318ul，2.39mmol)，三氟甲烷磺酸铜(26mg,0.072mmol)，对氯苯乙炔(50mg,0.36mmol)和DDQ(16mg,0.072mmol)，依次加入加入到搅拌的正庚烷：N,N-二甲基乙酰胺＝6:1(体积比)的混合溶剂中，在80℃下反应，反应前8h，每隔2h加入16mg(0.072mmol)的DDQ，反应第10h时，一次性加入80mg(0.36mmol)DDQ，继续在80℃条件下反应14h。反应结束后，反应体系经乙酸乙酯萃取和饱和食盐水溶液洗涤，得到有机相用无水硫酸钠干燥0.5h后再在旋转蒸发仪上抽干溶剂，最后，旋干的粗品经硅胶柱层析得到白色固体(55.1mg,54％)。
产物表征数据如下：
1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.69(s,1H),7.66(s,1H),7.55(d,J＝8.7Hz,1H),7.51(d,J＝2.1Hz,3H),7.49–7.45(m,1H),7.43(s,1H),7.40(s,1H),7.12(d,J＝2.9Hz,1H),6.58(d,J＝2.9Hz,1H)；13C NMR(75MHz,CDCl3)δ138.1,135.9,133.8,131.0,129.7,129.1,128.6,128.1,127.4,124.3,114.3,109.7,100.9；熔程：123.4℃-129.3℃。
Claims (8)
1.一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为N,N-二取代甲酰胺、三甲基氰硅烷、Lewis酸催化剂、氧化剂和芳基烯烃或芳基炔烃，依次加入到反应溶剂中，分批量加入氧化剂，加热条件下一锅法得到2-氰基-3-芳基吡咯类化合物，反应式如下:
其中：
(1)R1、R2不在同一个环系上且R1与含有R2和亚甲基的烷基相同时，R1为甲基、乙基等，R2为比R1少一个亚甲基的结构。
(2)R1、R2不在同一个环系上且R1与含有R2和亚甲基的烷基不同时，R1为苯基、苄基等芳基基团，R2为氢原子。
(3)R1、R2在同一环系上时，环系为四氢异喹啉基、哌啶基。
(4)Ar为单取代苯基时，取代基为苯环上的烯烃官能团或者炔烃官能团的邻、间、对各个位置独立取代的卤素、甲基、甲氧基、三氟甲基。
(5)Ar为二取代苯基时，Ar为3-溴-5-甲氧基苯基、2-乙烯基苯基。
(6)Ar不是取代苯基时，Ar为苯基、2-萘基、2-噻吩基、苄基。
2.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征是所用的Lewis酸催化剂选自：三氟甲烷磺酸铜、三氟甲烷磺酸亚铜、三氟甲烷磺酸银。
3.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为所用的氧化剂选自：2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌、苯醌、过硫酸钾、碘苯二乙酸。
4.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为：当三组分反应中的甲酰胺底物为N,N-二甲基甲酰胺时，溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、正庚烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、正己烷、环己烷、正壬烷、四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺的一种或几种。
5.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为：当三组分反应中的甲酰胺底物不是N,N-二甲基甲酰胺时，溶剂选自正庚烷、1,2-二氯乙烷、乙腈、正己烷、环己烷、正壬烷、四氢呋喃、N,N-二甲基乙酰胺的一种或几种。
6.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为所加热的温度为40-120℃，维持时间为10-30h。
7.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为反应中各物质的摩尔量比为：芳基烯烃或者芳基炔烃：N,N-二取代甲酰胺：三甲基氰硅烷：催化剂：氧化剂＝1:2-5:4-10:0.05-0.50:1-4。
8.根据权利要求书1所述的一种2-氰基-3-芳基吡咯类化合物的合成方法，其特征为反应中氧化剂的分批量的投料方式为反应开始时加入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的0.1-0.3倍，此后反应前5-24h内每隔1-5h投入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的0.1-0.3倍，再过1-5h后，一次性投入芳基烯烃或芳基炔底物的物质的量的1-3倍。
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