CN108178736B - 大量制备α-乙烯基叠氮类化合物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

大量制备α‑乙烯基叠氮类化合物的合成方法，本发明属于有机合成化学技术领域，α‑乙烯基叠氮类化合物具有独特的反应活性，其合成和应用备受关注，在有机合成领域具有很好的应用前景。本发明通过利用一种简单，易得的原料乙炔类化合物和叠氮基三甲基硅烷一步高效，大量合成立体专一的α‑乙烯基叠氮类化合物。本发明具有原料简便易得，范围广，催化剂用量少，可大量合成，操作方法简单，反应高效，产物具有专一立体结构的特点，适用于大量合成各种α‑乙烯基叠氮类化合物。

Description

大量制备α-乙烯基叠氮类化合物的合成方法
技术领域：
本发明属于有机合成化学技术领域，本发明涉及一种从简单，易得的原料末端炔烃类化合物和叠氮基三甲基硅烷出发在叠氮化银催化下一步高效，大量合成立体专一的α-乙烯基叠氮类化合物的方法。
技术背景：
从1910年Forster和Newman报道的烯基叠氮以来，烯基叠氮作为一种经典的官能化的烯烃类化合物，具有非常高的反应活性，在合成含氮类化合物中有着广泛的应用，在医药，农药和染料工业中有着举足轻重的地位。首先，叠氮具有1,3-偶极的特性，可以和不饱和化学键入碳碳双键，碳碳三键、碳氮三键进行【3+2】环合反应(Chem.Rev.2008,108,2952-3015； wiley&Sons:Chichester,2010,265-269),可以合成一系列的五元氮杂环化合物。其次叠氮化合物可以看成是氮卡宾的前体(Chem.Lett.2005,34,1304-1305；Org.Biomol.Chem.2010,8, 3831-3846)，因此，分子内失去一个氮气分子后，可以与亲核阴离子，亲电阳离子和自由基反应时提供相应的氮阴离子、阳离子和自由基，从而形成新的化学键。因此，通过烯基叠氮类化合物中间体可以广泛应用于合成具有生物，药物和光电的材料化合物。因此，烯基叠氮类化合物在有机合成领域具有很好的应用前景。
而目前，已报道的合成烯基叠氮类化合物的方法相对底物范围窄，产率较低，反应条件苛刻，以及步骤繁多等问题，为工业化生产带来了很多困难。
发明内容：
为解决上述问题，本发明提供了一种从末端炔烃类化合物出发，叠氮化银催化大量合成α-乙烯基叠氮类化合物的方法，该方法具有原料简便易得，范围广，催化剂用量少，可大量合成，操作方法简单，反应高效，产物具有专一立体结构等特点。
同时拓宽了乙烯基叠氮类化合物的取代基类型，为其进一步拓展应用和商业化提供了简单易行的大量合成方法。该方法原料稳定，简单易得，催化剂用量少，易于大量合成，操作简单，反应时间短，产率高，且产物立体结构具有专一选择性，便于产物的进一步修饰和应用。本方法在有机合成化学领域有着很好的应用前景，且易于工艺化、工业化。
本发明的所涉及的大量合成α-乙烯基叠氮类化合物的方法，化学反应方程式如下：
Figure BDA0001532080080000011
本发明将一种末端炔烃类化合物1和叠氮化合物在叠氮化银催化下反应得到α-乙烯基叠氮类化合物2，其中，R为芳环/杂芳环/苯丙基/醇基/烷基/烯基/炔基。R包括但不限于上述已列出的。用本发明可以高效，立体选择性的一步大量合成α-乙烯基叠氮类化合物。
步骤、条件及其用量为：向100mL的圆底烧瓶中加入末端炔烃炔类化合物1(50mmol)、溶剂(50mL)(二甲基亚砜(DMSO)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、1,2,3-三氯丙烷(TCP)、1,4-环氧六烷等)，之后向其中加入叠氮化物(叠氮基三甲基硅烷、苯基叠氮、苄基叠氮和叠氮化钠等)和水，最后向其中加入新制备的白色叠氮化银(催化剂用量可为0.5-30mol％)，空气条件下搅拌均匀。随后将烧瓶放置在环境温度为 50-120℃的油浴锅中进行反应，0.5-8h反应结束后，TLC检测底物消失，将圆底烧瓶从油浴中取出。反应冷却至室温后，将反应体系用二氯甲烷和水进行萃取，多次萃取、反洗，合并有机相，有机相用无水硫酸镁干燥，过滤，然后用旋转蒸发仪减压浓缩除去有机溶剂二氯甲烷，最后经过硅胶柱层析，得到α-乙烯基叠氮类化合物。
在本发明的实施例中，所用的叠氮化物为叠氮基三甲基硅烷。
上述方案所述的溶剂为二甲基亚砜(DMSO)N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲苯、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、1,2,3-三氯丙烷(TCP)、1,4-环氧六烷等。
上述方案所述的所述的炔烃(1)和叠氮化物的摩尔比为1:1-5。
附图说明：
下面结合实施案例与附图对本发明进行进一步的说明：
图1为2a的1H-NMR的核磁共振谱；
图2为2a的13C-NMR的核磁共振谱；
图3为2b的1H-NMR的核磁共振谱；
图4为2b的13C-NMR的核磁共振谱；
图5为2c的1H-NMR的核磁共振谱；
图6为2c的13C-NMR的核磁共振谱；
图7为2d的1H-NMR的核磁共振谱；
图8为2d的13C-NMR的核磁共振谱；
图9为2e的1H-NMR的核磁共振谱；
图10为2e的13C-NMR的核磁共振谱。
具体实施方式：
下面通过具体实施例对本发明进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1：
α-乙烯基叠氮类化合物2a的制备
Figure BDA0001532080080000031
向装有3cm椭圆形磁力搅拌棒的100mL的圆底烧瓶中加入对甲苯乙炔1a(50mmol)，然后加入二甲基亚砜(DMSO)(50mL)。之后通过10mL的注射器向其中加入三甲基硅基叠氮(75mmol)和水(100mmol)。最后向其中加入新制备的白色的叠氮化银(2.5mmol)，空气条件下搅拌均匀。随后将烧瓶放置在温度为80℃的油浴锅中进行反应。100min后，TLC 检测底物消失。将圆底烧瓶从油浴中取出，反应冷却至室温后，将黑褐色溶液转移到250mL 的烧杯中，向其中加入80mL二氯甲烷和100mL水进行萃取。并将上层水相，用50mL二氯甲烷继续萃取，如此重复三到五次。合并有机相，再用水反洗三次。最终合并所有有机相，并用无水硫酸镁干燥，过滤，然后用旋转蒸发仪减压浓缩除去有机溶剂二氯甲烷，最后最后经过硅胶柱层析，得到6.36g黄色油状液体α-乙乙烯基叠氮类化合物2a，收率为80％。
谱图解析数据2a(C9H9N3)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.48(d,J＝7.8Hz,2H),7.19(d,J＝8.4Hz,2H),5.40(d,J＝ 2.4Hz,1H),4.93(d,J＝2.4Hz,1H),2.38(s,3H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ145.01,139.10,131.49,129.09,125.44,97.12,21.16.
实施例2：
α-乙烯基叠氮类化合物2b的制备
Figure BDA0001532080080000032
用苯乙炔1b代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为120 min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2b(C8H7N3)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.61-7.55(m,2H),7.39-7.34(m,3H),5.44(d,J＝2.4Hz,1H), 4.97(d,J＝2.4Hz,1H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ145.04,134.26,129.08,128.42,125.54,97.95.
实施例3：
α-乙烯基叠氮类化合物2c的制备
Figure BDA0001532080080000041
用对氯苯乙炔1c代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为 80min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2c(C8H6ClN3)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.49(d,J＝8.4Hz,2H),7.32(d,J＝9.0Hz,2H),5.43(d,J＝ 3.0Hz,1H),4.97(d,J＝2.4Hz,1H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ144.08,135.03,132.73,128.61,126.83,98.13.
实施例4：
α-乙烯基叠氮类化合物2d的制备
Figure BDA0001532080080000042
用环己烯基乙炔1d代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为150min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2d(C8H11N3)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ6.22(s,1H),4.95(d,J＝1.2Hz,1H),4.70(d,J＝1.8Hz,1H), 2.17-2.12(m,4H),1.73-1.63(m,2H),1.60-1.55(m,2H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ145.99,130.73,127.20,95.21,25.47,25.27,22.46,21.88.
实施例5：
α-乙烯基叠氮类化合物2e的制备
Figure BDA0001532080080000043
用1-辛炔1e代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为90min, 其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2e(C8H15N3)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ4.65-4.59(m,2H),2.10-2.04(m,2H),1.50-1.45(m,2H),1.35-1.24(m,6H),0.89(t,J＝7.2Hz,3H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ146.79,97.96,33.63,31.54,28.51,27.26,22.54,14.02.
实施例6：
α-乙烯基叠氮类化合物2f的制备
Figure BDA0001532080080000051
用苯基炔丙基醚1f代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为90min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2f(C9H9N3O)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.33(t,J＝8.4Hz,2H),7.02(t,J＝7.2Hz,1H),6.97(d,J＝ 8.4Hz,2H),5.07(s,1H),4.93(d,J＝1.2Hz,1H),4.48(s,2H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ157.90,142.03,129.48,121.50,114.85,100.90,67.55.
实施例7：
α-乙烯基叠氮类化合物2g的制备
Figure BDA0001532080080000052
用苯基丙炔基硫醚1g代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为90min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2g(C9H9N3S)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.40-7.38(m,2H),7.31-7.27(m,2H),7.24-7.21(m,1H),4.67-4.69(m,2H),3.47(s,2H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ142.38,134.64,131.16,128.90,127.12,100.89,38.04
实施例8：
α-乙烯基叠氮类化合物2h的制备
Figure BDA0001532080080000053
用1-苯基-2-丙炔-1-醇1h代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为90min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2h(C9H9N3O)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.43-7.37(m,4H),7.36-7.33(m,1H),5.15-5.07(m,2H),4.86 (d,J＝2.4Hz,1H),2.51(d,J＝3.0Hz,1H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ147.99,139.99,128.52,128.31,126.50,98.72,74.17.
实施例9：
α-乙烯基叠氮类化合物2i的制备
Figure BDA0001532080080000061
用N-炔丙基-对甲苯磺酰胺1i代替“实例1”中的对甲苯乙炔1a，反应条件把“实例1”中反应时间改为90min,其它步骤、用量均不变。实验结果见表1。
谱图解析数据2i(C10H12N4O2S)
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.74(d,J＝7.8Hz,2H),7.30(d,J＝7.8Hz,2H),4.95-4.80(m, 2H),4.64(d,J＝2.4Hz,1H),3.54(d,J＝6.6Hz,2H),2.42(s,3H)；
13C NMR(150MHz,CDCl3)δ143.72,142.07,136.89,129.61,127.17,100.26,45.32,21.49.
表1表示底物的普适性
Figure BDA0001532080080000071

Claims (3)

1.一种制备α-乙烯基叠氮类化合物的合成方法，其特征包括下述步骤：向溶有末端炔烃的有机溶剂中加入叠氮化物和水，以及叠氮化银催化剂，进行氢叠氮化反应，反应结束后经过萃取、干燥、硅胶柱层析最终得到α-乙烯基叠氮类化合物，反应方程式如下：
Figure FDA0002363522990000011
方程式中化合物2具体为
Figure FDA0002363522990000012
所述的溶剂为二甲基亚砜；
所述的氢叠氮化的反应温度为50℃-120℃；
所述的叠氮化物为叠氮基三甲基硅烷。
2.如权利要求1所述的一种制备α-乙烯基叠氮类化合物的合成方法，其特征在于，所述的氢叠氮化的反应时间为0.5-8h。
3.如权利要求1所述的一种制备α-乙烯基叠氮类化合物的合成方法，其特征在于，所述的末端炔烃和叠氮化物的摩尔比为1:1-5。
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