CN108440379B - 一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法 - Google Patents

一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法，将邻氨基苯乙烯、芳香胺、溶剂和氧化剂加入反应器中，在催化剂的存在下搅拌反应，反应完成后分离提纯，获得含氮杂环类化合物。本发明首次实现了使用低价碘催化剂来催化邻氨基苯乙烯与芳香胺的烯烃双氨基化反应，选择性的生成含氮杂环类化合物。此方法可以使用双氧水等作为氧化剂，可以在纯水中进行反应，是绿色高效的双氨基化方法。

Description

一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法
技术领域
本发明属于有机合成方法学领域，特别是指一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法。
背景技术
作为一个基本的结构基元，邻二胺类化合物可以在许多的天然产物和生物活性物质中找到。而制备该类化合物的一个强有力的方法就是烯烃的双氨基化[1]。
近年来，国内外发展了一些在铜、钯等过渡金属的催化下，采用醋酸碘苯等作为氧化剂的烯烃双氨基化方法[2]。另一方面，在绿色化学观念的倡导下，无金属催化的双氨基化反应也得到了一定的发展，不过，该类方法同样需要使用醋酸碘苯等高价碘试剂作为氧化剂，不可避免的产生大量的有毒的还原副产物[3]。
双氧水作为最为环保的氧化剂之一，可以与催化量的碘离子，在反应体系中原位生成具有一定反应活性的次碘酸类化合物。发展基于双氧水作为氧化剂的合成方法学反应，对于绿色化学具有重要的意义。
在本发明中，通过邻氨基苯乙烯与芳香胺在碘和双氧水的作用下发生反应，可以得到含氮杂环类化合物。
参考文献：
[1](a)D.Lucet,T.Le Gall and C.Mioskowski,Angew.Chem.Int.Ed.,1998,37,2580,(b)E. Bogatcheva,C.Hanrahan,B.Nikonenko,R.Samala,P.Chen,J.Gearhart,F.Barbosa,L.Einck,C.
A.Nacy and M.Protopopova,J.Med.Chem.,2006,49,3045.
[2](a)F.C.Sequeira,B.W.Turnpenny and S.R.Chemler,Angew.Chem.Int.Ed.,2010,49,6365. (b)B.W.Turnpenny and S.R.Chemler,Chem.Sci.,2014,5,1786.(c)K.Shen and Q.Wang,Chem. Sci.,2015,6,4279.(d)J.Streuff,C.H.Hovelmann,M.Niegerand K.Muniz,J.Am.Chem.Soc., 2005,127,14586.(e)C.Martinez and K.Muniz,Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,7031.(f)C. Martínez,E.G.Pérez,
Figure BDA0001643588770000011
Iglesias,E.C.Escudero-
Figure BDA0001643588770000013
and K.
Figure BDA0001643588770000014
Org.Lett.,2016,18,2998. (g)C.Martínez,E.G.Pérez,
Figure BDA0001643588770000012
Iglesias,E.C.Escudero-
Figure BDA0001643588770000015
and K.
Figure BDA0001643588770000016
Org.Lett.,2016,18, 2998.
[3]C.Roben,J.A.Souto,Y.Gonzalez,A.Lishchynskyi and K.Muniz,Angew.Chem.Int.Ed., 2011,50,9478.(b)K.Muniz,L.Barreiro,R.M.Romero andC.Martinez,J.Am.Chem.Soc.,2017, 139,4354.(c)K.B.Hong and J.N.Johnston,Org.Lett.,2014,16,3804.(d)M.W.Danneman,K.B.Hong and J.N.Johnston,Org.Lett.,2015,17,2558.(e)M.W.Danneman,K.B.Hong and J.N. Johnston,Org.Lett.,2015,17,3806.(f)C.H.Muller,R.Frohlich,C.G.Daniliuc and U.Hennecke, Org.Lett.,2012,14,5944.
发明内容
本发明旨在提供一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法。
本发明首次实现了使用低价碘催化剂来催化邻氨基苯乙烯与芳香胺的烯烃双氨基化反应，选择性的生成含氮杂环类化合物。此方法可以使用双氧水等作为氧化剂，可以在纯水中进行反应，是绿色高效的双氨基化方法。
本发明水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法，包括如下步骤：
将邻氨基苯乙烯、芳香胺、溶剂和氧化剂加入反应器中，在催化剂的存在下搅拌反应，反应完成后分离提纯，获得含氮杂环类化合物。
所述邻氨基苯乙烯的结构式如下：
Figure BDA0001643588770000021
其中，R1选自氢、C1-C4的烷基、卤素、硝基、烷氧基中的一种或几种的组合。
R2选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合。
R3选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合。
R4选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合。
PG选自对甲苯磺酰基、苯甲酰基、苄基、甲基、叔丁氧羰基中的一种或几种的组合。
n＝0或1。
所述芳香胺的结构式如下：
Figure BDA0001643588770000022
其中，R5选自氢、C6-C10的芳基或取代的C6-C10的芳基；R6选自氢、C6-C10的芳基或取代的C6-C10的芳基。
所述溶剂选自甲苯、二甲苯、氯仿、1,4-二氧六环、二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N- 二甲基乙酰胺、乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、水、四氢呋喃、1,2-二氯乙烷或二氯甲烷。
所述氧化剂选自叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、双氧水或氧气；氧化剂的物质的量与邻氨基苯乙烯的物质的量之比为1:1～10:1。
所述催化剂四丁基碘化铵、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵、碘化钾或碘等；催化剂的物质的量为邻氨基苯乙烯的物质的量的5-30％。
邻氨基苯乙烯的物质的量与芳香胺的物质的量之比为1:1-5。
优选地，邻氨基苯乙烯的起始浓度为0.1-0.5mol/L。
优选地，搅拌反应的温度在20-60℃，反应时间1.5-8小时。
本发明获得的目标产物含氮杂环类化合物的结构通式如下：
Figure BDA0001643588770000031
所述分离提纯的方式包括柱层析色谱分离、液相色谱分离、蒸馏、重结晶等分离方式，优选为柱层析色谱分离。
所述柱层析色谱分离的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，体积比8-2:1。这并不是说其它洗脱剂体系就不是本申请的要求，只要符合洗脱目的的试剂均可以使用。
本发明反应过程如下：
Figure BDA0001643588770000032
通过本发明方法，可以一步构建含氮杂环类化合物，由此可以衍生出许多重要的药物中间体。
本发明首次实现了使用低价碘催化剂来催化邻氨基苯乙烯与芳香胺的烯烃双氨基化反应，选择性的生成含氮杂环类化合物。此方法可以使用双氧水等作为氧化剂，可以在纯水中进行反应，是绿色高效的双氨基化方法。
附图说明
图1是实施例1所得产物的1H NMR。
图2是实施例1所得产物的13C NMR。
图3是实施例2所得产物的1H NMR。
图4是实施例2所得产物的13C NMR。
图5是实施例3所得产物的1H NMR。
图6是实施例3所得产物的13C NMR。
图7是实施例4所得产物的1H NMR。
图8是实施例4所得产物的13C NMR。
图9是实施例5所得产物的1H NMR。
图10是实施例5所得产物的13C NMR。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的核磁谱图在附图中示出。
本发明首次实现了使用低价碘催化剂来催化邻氨基苯乙烯与芳香胺的烯烃双氨基化反应，选择性的生成含氮杂环类化合物。此方法可以使用双氧水等作为氧化剂，可以在纯水中进行反应，是绿色高效的双氨基化方法。
以下是本申请的具体实施例，在实施例中所使用邻氨基苯乙烯、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵为根据文献方法合成[4]。所有芳香胺及试剂均为直接购买的分析纯试剂，使用前未经其他处理，所用溶剂或洗脱剂购于国药。
参考文献：
[4]Liyan Liu and Zhiyong Wang,Green Chem.,2017,19,2076。
实施例1：
在一个10mL具塞试管中4-甲基-N-(2-乙烯基苯基)-苯磺酰胺(0.2mmol，54.6mg)、苯胺(0.3mmol,27.9mg)、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵(0.04mmol，14.2mg)、双氧水(0.6mmol，30％in water，68.0mg)和水(1.0mL)，在45℃下搅拌反应。反应完成后(TLC 跟踪检测)，旋干得到的残留物用乙酸乙酯/石油醚体系作为洗脱剂过色谱柱得到产物N-苯基 -1-对甲苯磺酰基吲哚啉-3-胺，产率为93％。
通过核磁共振波谱仪对所述加成产物进行分析，结果参见图1～2，图1为本发明实施例 1提供的加成产物的1H核磁共振(1H-NMR)谱图；图2为本发明实施例1提供的加成产物的13C核磁共振(13C-NMR)谱图。
对所述双氨基化产物进行测定。
其表征数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.74(d,J＝8.2Hz,1H),7.59(d,J＝ 8.0Hz,2H),7.34(t,J＝7.7Hz,1H),7.25(d,J＝7.3Hz,1H),7.21-7.13(m,4H),7.06(t,J＝7.5 Hz,1H),6.76(t,J＝7.3Hz,1H),6.42(d,J＝7.9Hz,2H),4.85(dd,J＝7.4,3.5Hz,1H),4.10(dd, J＝11.6,7.3Hz,1H),3.83(dd,J＝11.7,3.5Hz,1H),3.32(s,1H),2.38(s,3H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ145.5,144.1,142.0,133.6,132.2,129.9,129.7,129.3,127.2,125.5,124.3,118.4, 115.8,113.1,56.6,53.1,21.5.HRMS(ESI)m/z calcd forC21H20N2NaO2S[M+Na]+387.1143, found 387.1140.
实施例2：
在一个10mL具塞试管中N-(4-丁基-2-乙烯基苯基)-4-甲基苯磺酰胺(0.2mmol，65.9 mg)、苯胺(0.3mmol,27.9mg)、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵(0.04mmol，14.2mg)、双氧水(0.6mmol，30％in water，68.0mg)和水(1.0mL)，在45℃下搅拌反应。反应完成后(TLC跟踪检测)，旋干得到的残留物用乙酸乙酯/石油醚体系作为洗脱剂过色谱柱得到产物5-丁基-N-苯基-1-对甲苯磺酰基吲哚啉-3-胺，产率为92％。
通过核磁共振波谱仪对所述加成产物进行分析，结果参见图3～4，图3为本发明实施例 2提供的加成产物的1H核磁共振(1H-NMR)谱图；图4为本发明实施例2提供的加成产物的13C核磁共振(13C-NMR)谱图。
对所述双氨基化产物进行测定。
其表征数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.63(d,J＝8.3Hz,1H),7.58(d,J＝8.0 Hz,2H),7.21-7.12(m,5H),7.06(s,1H),6.75(t,J＝7.4Hz,1H),6.41(d,J＝7.9Hz,2H),4.79(s, 1H),4.10(dd,J＝11.7,7.2Hz,1H),3.80(dd,J＝11.7,3.4Hz,1H),3.21(s,1H),2.55(t,J＝7.8 Hz,2H),2.38(s,3H),1.50-1.58(m,2H),1.29-1.35(m,2H),0.91(t,J＝7.3Hz,3H).13C NMR (100MHz,CDCl3)δ145.7,144.0,139.8,139.4,133.7,132.3,129.9,129.6,129.3,127.3,125.2, 118.3,115.8,113.1,56.8,53.2,35.0,33.6,22.2,21.5,13.9.HRMS(ESI)m/z calcd for C25H28N2NaO2S[M+Na]+443.1769,found 443.1767.
实施例3：
在一个10mL具塞试管中N-(4-甲氧基-2-乙烯基苯基)-4-甲基苯磺酰胺(0.2mmol，60.6mg)、苯胺(0.3mmol,27.9mg)、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵(0.04mmol，14.2mg)、双氧水(0.6mmol，30％in water，68.0mg)和水(1.0mL)，在45℃下搅拌反应。反应完成后(TLC跟踪检测)，旋干得到的残留物用乙酸乙酯/石油醚体系作为洗脱剂过色谱柱得到产物5-甲氧基-N-苯基-1-对甲苯磺酰基吲哚啉-3-胺，产率为84％。
通过核磁共振波谱仪对所述加成产物进行分析，结果参见图5～6，图5为本发明实施例 3提供的加成产物的1H核磁共振(1H-NMR)谱图；图6为本发明实施例4提供的加成产物的13C核磁共振(13C-NMR)谱图。
对所述双氨基化产物进行测定。
其表征数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.66(d,J＝8.9Hz,1H),7.54(d,J＝8.3 Hz,2H),7.20-7.14(m,4H),6.89(dd,J＝8.8,2.7Hz,1H),6.78(d,J＝3.0Hz,1H),6.74(d,J＝ 7.4,1H),6.70-6.66(m,1H),6.40-6.33(m,2H),4.74(dd,J＝7.2,3.5Hz,1H),4.11(dd,J＝12.1, 7.2Hz,1H),3.80(dd,J＝12.1,3.5Hz,1H),3.75(s,3H),3.09(s,1H),2.40(s,3H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ145.5,144.0,135.3,134.1,133.5,129.7,129.3,127.3,118.4,117.6,115.6,115.1, 113.1,110.4,57.0,55.6,53.5,21.5.HRMS(ESI)m/zcalcd for C22H22N2Na O3S[M+Na]+ 417.1249,found 417.1248.
实施例4：
在一个10mL具塞试管中N-(4-氯-2-乙烯基苯基)-4-甲基苯磺酰胺(0.2mmol，61.4mg)、苯胺(0.3mmol,27.9mg)、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵(0.04mmol，14.2mg)、双氧水(0.6mmol，30％in water，68.0mg)和水(1.0mL)，在45℃下搅拌反应。反应完成后(TLC 跟踪检测)，旋干得到的残留物用乙酸乙酯/石油醚体系作为洗脱剂过色谱柱得到产物5-氯-N- 苯基-1-对甲苯磺酰基吲哚啉-3-胺，产率为92％。
通过核磁共振波谱仪对所述加成产物进行分析，结果参见图7～8，图7为本发明实施例 4提供的加成产物的1H核磁共振(1H-NMR)谱图；图8为本发明实施例4提供的加成产物的13C核磁共振(13C-NMR)谱图。
对所述双氨基化产物进行测定。
其表征数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.65(d,J＝8.7Hz,1H),7.60-7.55(m, 2H),7.29(dd,J＝8.7,2.2Hz,1H),7.24-7.20(m,3H),7.19-7.14(m,2H),6.75-6.79(m,1H), 6.44-6.37(m,2H),4.82(dd,J＝7.5,3.8Hz,1H),4.12(dd,J＝11.7,7.5Hz,1H),3.81(dd,J＝ 11.7,3.8Hz,1H),3.25(s,1H),2.40(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ145.3,144.4,140.7, 134.1,133.3,129.9,129.8,129.4,129.4,127.2,125.6,118.6,116.9,113.2,56.8,52.9,21.5.HRMS (ESI)m/z calcd for C21H20ClN2O2S[M+H]+399.0934,found 399.0925.
实施例5：
在一个10mL具塞试管中4-甲基-N-(4-硝基-2-乙烯基苯基)苯磺酰胺(0.2mmol，63.6 mg)、苯胺(0.3mmol,27.9mg)、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵(0.04mmol，14.2mg)、双氧水(0.6mmol，30％in water，68.0mg)和水(1.0mL)，在45℃下搅拌反应。反应完成后(TLC跟踪检测)，旋干得到的残留物用乙酸乙酯/石油醚体系作为洗脱剂过色谱柱得到产物5-硝基-N-苯基-1-对甲苯磺酰基吲哚啉-3-胺，产率为60％。
通过核磁共振波谱仪对所述加成产物进行分析，结果参见图9～10，图9为本发明实施例 5提供的加成产物的1H核磁共振(1H-NMR)谱图；图10为本发明实施例5提供的加成产物的13C核磁共振(13C-NMR)谱图。
对所述双氨基化产物进行测定。
其表征数据为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(dd,J＝9.0,2.4Hz,1H),8.13(d,J ＝2.3Hz,1H),7.78(d,J＝9.0Hz,1H),7.71-7.64(m,2H),7.28(d,J＝8.1Hz,2H),7.23-7.15(m, 2H),6.80(t,J＝7.4Hz,1H),6.53-6.47(m,2H),5.03(dd,J＝7.9,4.2Hz,1H),4.25(dd,J＝11.3, 7.8Hz,1H),3.90(dd,J＝11.3,4.3Hz,1H),3.61(s,1H),2.41(s,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3) δ147.4,145.2,145.0,143.9,133.3,133.0,130.1,129.5,127.1,126.4,121.7,119.1,114.2,113.3, 57.2,52.3,21.6.HRMS(ESI)m/z calcd forC21H20N3O4S[M+H]+410.1175,found 410.1175。

Claims (7)

1.一种水相的烯烃双氨基化合成含氮杂环类化合物的方法，其特征在于：
将邻氨基苯乙烯、芳香胺、溶剂和氧化剂加入反应器中，在催化剂的存在下搅拌反应，反应完成后分离提纯，获得含氮杂环类化合物；
所述邻氨基苯乙烯的结构式如下：
Figure FDA0002922767250000011
其中，R1选自氢、C1-C4的烷基、卤素、硝基、烷氧基中的一种或几种的组合；
R2选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合；
R3选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合；
R4选自氢、C1-C8的烷基，取代的C1-C8的烷基、C4-C15的芳基、取代的C4-C15的芳基中的一种或几种的组合；
PG选自对甲苯磺酰基、苯甲酰基、苄基、叔丁氧羰基中的一种或几种的组合；
n＝0；
所述芳香胺的结构式如下：
Figure FDA0002922767250000012
其中，R5选自氢、C6-C10的芳基或取代的C6-C10的芳基；R6选自氢、C6-C10的芳基或取代的C6-C10的芳基；
目标产物含氮杂环类化合物的结构通式如下：
Figure FDA0002922767250000013
所述溶剂为水；
所述氧化剂为双氧水，氧化剂的物质的量与邻氨基苯乙烯的物质的量之比为1:1～10:1；
所述催化剂四丁基碘化铵、N，N，N-三甲基十二烷基碘化铵、碘化钾或碘；催化剂的物质的量为邻氨基苯乙烯的物质的量的5-30％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
邻氨基苯乙烯的物质的量与芳香胺的物质的量之比为1:1-5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
邻氨基苯乙烯的起始浓度为0.1-0.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
搅拌反应的温度在20-60℃，反应时间1.5-8小时。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述分离提纯的方式包括柱层析色谱分离、液相色谱分离、蒸馏或重结晶。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述分离提纯的方式为柱层析色谱分离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述柱层析色谱分离的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，体积比8-2:1。
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