CN107602495A - 一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法 - Google Patents

一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，以氰基苯丙氨酸和叠氮钠为原料，以二甲基甲酰胺为溶剂，以咪唑聚合物铁盐离子液体为催化剂合成制备，具体包括将配比量的氰基苯丙氨酸、叠氮钠、咪唑聚合物铁盐离子液体和二甲基甲酰胺混合，边搅拌边升温至110～130℃，恒温反应20～30h，冷却至室温，过滤分离出咪唑聚合物铁盐离子液体催化剂，分离液用盐酸调节pH至中性，加入乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，水洗后旋干有机溶剂，得白色固体，真空干燥后既得。

Description

一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法
技术领域
本发明涉及一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，属于化工中间体合成技术领域。
背景技术
四氮唑是一类含氮的杂环、具有广泛用途的物质，在医药、农药以及材料科学都有重要应用。手性氨基酸衍生物在疾病治疗、光致发光、不对称催化等方面有广泛的应用前景，其传统合成方法主要以腈和叠氮钠为原料，在路易斯酸催化下合成制得，但收率不高，尤其对手性氨基酸四氮唑类化合物的制备会消旋化。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，该方法采用咪唑聚合物铁盐离子液体为催化剂，不仅催化剂成本低、而且具有分散性好，催化活性高，具有手性选择性的特点。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，以氰基苯丙氨酸和叠氮钠为原料，以二甲基甲酰胺为溶剂，以咪唑聚合物铁盐离子液体为催化剂合成制备；其中，所述手性氨基酸四氮唑类化合物具有如下的通式：
具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：将配比量的氰基苯丙氨酸、叠氮钠、咪唑聚合物铁盐离子液体和二甲基甲酰胺混合，边搅拌边升温至110～130℃，恒温反应20～30h，优选120℃下搅拌反应24h；
步骤二：将步骤一所得混合液冷却至室温，过滤分离出咪唑聚合物铁盐离子液体催化剂；
步骤三：将步骤二所得的分离液用盐酸调节pH至中性，加入乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，水洗后旋干有机溶剂，得白色固体，真空干燥后既得。
该制备过程的方程式如下：
其中，所述氰基苯丙氨酸与叠氮钠的反应摩尔比为1:1～5，优选为1:2～3。
其中，所述二甲基甲酰胺的体积与叠氮钠和氰基苯丙氨酸总质量的比为5～50mL/g，优选5～15mL/g。
其中，所述咪唑聚合物铁盐离子液体的加入质量为叠氮钠和氰基苯丙氨酸总质量的10～50％，优选20～30％。
其中，所述催化剂用乙酸乙酯洗涤三次，烘干后留存以重复使用。
其中，所述乙酸乙酯的加入量与分离液的体积比为1～2:1。
其中，所述氰基苯丙氨酸为D-3-氰基苯丙氨酸、L-3-氰基苯丙氨酸、D-4-氰基苯丙氨酸和L-4-氰基苯丙氨酸中的一种或多种。
其中，所述咪唑聚合物铁盐离子液体结构通式如下：
其中，R1为烷基中的任意一种，n取值范围50～500。
该咪唑聚合物铁盐离子液体在反应体系中起到溶剂和催化剂的双重作用，其具体通过如下步骤制备得到：
步骤a：将配比量的乙烯咪唑和氯代正丁烷混合，在40～80℃下搅拌反应5～12h，得1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物；
步骤b：将步骤a所得的1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物溶解于甲醇中，加入过氧化二苯甲酰，在60～90℃下搅拌6～15h后，降温至30～50℃，加入无水FeCl3，在30～50℃下搅拌反应0.5～3h后冷却至室温，旋干有机溶剂，得黄色固体，真空干燥即得。
制备该咪唑聚合物铁盐离子液体的过程如下：
步骤a中，所述乙烯咪唑和氯代正丁烷的摩尔比为1:1～3。
步骤b中，所述甲醇的加入量与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物体积质量比为5～50mL/g；所述过氧化二苯甲酰的加入量与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物质量比为1～5％:1；所述无水FeCl3与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物摩尔比为0.5～1:1。
有益效果：
1、本申请以廉价易制备的咪唑聚合物铁盐离子液体作为催化剂，催化合成四氮唑类化合物，催化剂易于分离回收，并能多次重复使用。
2、聚合物铁盐离子液体是由离子液体单体聚合而成，具有离子液体、聚合物和路易斯酸的性能，易分散在反应体系中，催化性能上更优异，具有手性选择性。
3、本申请合成方法原料易得，成本低、操作简便、反应条件温和、污染少、手性选择性高等优点，易于工业化生产。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
制备咪唑聚合物铁盐离子液体
将乙烯咪唑(5mmol)加入三口烧瓶中，再加入氯代正丁烷(5mmol)，40℃下搅拌12h后，即得到1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物。
称取0.94g 1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物(5mmol)溶于5mL甲醇中，加入0.05g过氧化二苯甲酰，60℃下搅拌15h后，降温至50℃，加入0.85g无水FeCl3(5mmol)，在50℃搅拌0.5h后，旋干有机溶剂，得黄色固体，50℃真空干燥后，即得到咪唑聚合物铁盐离子液体。
实施例2
制备咪唑聚合物铁盐离子液体
将乙烯咪唑(5mmol)加入三口烧瓶中，再加入氯代正丁烷(15mmol)，80℃下搅拌5h后，即得到1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物。
称取0.94g 1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物(5mmol)溶于45mL甲醇中，加入0.01g过氧化二苯甲酰，90℃下搅拌6h后，降温至30℃，加入0.42g无水FeCl3(2.5mmol)，在30℃搅拌3h后，旋干有机溶剂，得黄色固体，50℃真空干燥后，即得到咪唑聚合物铁盐离子液体。
实施例3
制备化合物5-(D-3’-丙氨酸)苯基四氮唑：
在250mL三颈烧瓶中依次加入0.25g D-3-氰基苯丙氨酸(2.5mmol)，0.32g叠氮钠(5.5mmol)，实施例1制备得到的0.07g咪唑聚合物铁盐离子液体和干燥的5mL DMF，装上搅拌器、回流冷凝管、温度计，边搅拌边升温至120℃，恒温反应24h。冷却，过滤分离催化剂，用5mL乙酸乙酯洗涤催化剂三次，烘干保留以重复使用，分离液中用6N盐酸调pH至中性，30mL乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，20mL水洗两次后，旋干有机溶剂，得白色固体，50℃真空干燥后，称量，产率80％，手性纯度90％。
实施例4
制备化合物5-(L-3’-丙氨酸)苯基四氮唑：
在250mL三颈烧瓶中依次加入0.34g L-3-氰基苯丙氨酸(2.5mmol)，0.32g叠氮钠(5.5mmol)，实施例1制备得到的0.07g咪唑聚合物铁盐离子液体和干燥的8mL DMF，装上搅拌器、回流冷凝管、温度计，边搅拌边升温至120℃，恒温反应24h。冷却，过滤分离催化剂，用5mL乙酸乙酯洗涤催化剂三次，烘干保留，可以重复使用，分离液中用6N盐酸调pH至中性，30mL乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，20mL水洗两次后，旋干有机溶剂，得白色固体，50℃真空干燥后，称量，产率78％，手性纯度91％。
实施例5
制备化合物5-(D-4’-丙氨酸)苯基四氮唑：
在250mL三颈烧瓶中依次加入0.34g D-4-氰基苯丙氨酸(2.5mmol)，0.32g叠氮钠(5.5mmol)，实施例1制备得到的0.2g咪唑聚合物铁盐离子液体和干燥的20mL DMF，装上搅拌器、回流冷凝管、温度计，边搅拌边升温至110℃，恒温反应24h。冷却，过滤分离催化剂，用5mL乙酸乙酯洗涤催化剂三次，烘干保留，可以重复使用，分离液中用6N盐酸调pH至中性，60mL乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，20mL水洗两次后，旋干有机溶剂，得白色固体，50℃真空干燥后，称量g，产率79％，手性纯度88％。
实施例6
制备化合物5-(L-4’-丙氨酸)苯基四氮唑
在250mL三颈烧瓶中依次加入0.34g L-4-氰基苯丙氨酸(2.5mmol)，0.32g叠氮钠(5.5mmol)，实施例1制备得到的0.3g咪唑聚合物铁盐离子液体和干燥的30mL DMF，装上搅拌器、回流冷凝管、温度计，边搅拌边升温至130℃，恒温反应24h。冷却，过滤分离催化剂，用5mL乙酸乙酯洗涤催化剂三次，烘干保留，可以重复使用，分离液中用6N盐酸调pH至中性，60mL乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，20mL水洗两次后，旋干有机溶剂，得白色固体，50℃真空干燥后，称量，产率77％，手性纯度91％。
本发明提供了一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，以氰基苯丙氨酸和叠氮钠为原料，以二甲基甲酰胺为溶剂，以咪唑聚合物铁盐离子液体为催化剂合成制备；其中，所述手性氨基酸四氮唑类化合物具有如下的通式：
2.根据权利要求1所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：将氰基苯丙氨酸、叠氮钠、咪唑聚合物铁盐离子液体和二甲基甲酰胺混合，边搅拌边升温至110～130℃，恒温反应20～30h；
步骤二：将步骤一所得混合液冷却至室温，过滤分离出咪唑聚合物铁盐离子液体催化剂；
步骤三：将步骤二所得的分离液用调节pH至中性，加入乙酸乙酯提取分液，取上层有机相，水洗后旋干有机溶剂，得白色固体，真空干燥后既得。
3.根据权利要求1或2所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述咪唑聚合物铁盐离子液体的具有如下的结构通式：
其中，R1为烷基中的任意一种，n取值范围50～500。
4.根据权利要求3所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述咪唑聚合物铁盐离子液体通过如下步骤制备得到：
步骤a：将乙烯咪唑和氯代正丁烷混合，在40～80℃下搅拌反应5～12h，得1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物；
步骤b：将步骤a所得的1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物溶解于甲醇中，加入过氧化二苯甲酰，在60～90℃下搅拌6～15h后，降温至30～50℃，加入无水FeCl3，在30～50℃下搅拌反应0.5～3h后冷却至室温，旋干有机溶剂，得黄色固体，真空干燥即得。
5.根据权利要求4所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，步骤a中，所述乙烯咪唑和氯代正丁烷的摩尔比为1:1～3。
6.根据权利要求4所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，步骤b中，所述甲醇的加入量与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物体积质量比为5～50mL/g；所述过氧化二苯甲酰的加入量与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物质量比为1～5％:1；所述无水FeCl3与1-乙烯基-3-正丁烷基咪唑氯化物摩尔比为0.5～1:1。
7.根据权利要求1或2所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述氰基苯丙氨酸与叠氮钠的反应摩尔比为1:1～5；所述二甲基甲酰胺的体积与叠氮钠和氰基苯丙氨酸总质量的比为5～50mL/g；所述咪唑聚合物铁盐离子液体的加入质量为叠氮钠和氰基苯丙氨酸总质量的10～50％。
8.根据权利要求1或2所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述催化剂用乙酸乙酯洗涤，烘干后重复使用。
9.根据权利要求1或2所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述乙酸乙酯的加入量与分离液的体积比为1～2:1。
10.根据权利要求1或2所述的一种制备手性氨基酸四氮唑类化合物的方法，其特征在于，所述氰基苯丙氨酸为D-3-氰基苯丙氨酸、L-3-氰基苯丙氨酸、D-4-氰基苯丙氨酸和L-4-氰基苯丙氨酸中的一种或多种。
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