CN109096226A - 以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法 - Google Patents
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Abstract
一种以2,1,3‑苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法,所述方法为:将原料式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸和醋酸酐的混合溶剂中,得到反应混合物,所得反应混合物在不同的反应条件下,制得产物式(II)所示化合物或式(III)所示化合物;本发明方法反应体系简单,所用溶剂廉价易得;底物制备简单且收率高,进而本发明反应的收率良好;本发明的创新点在于,在导向基团的作用下,可一步对2,1,3‑苯并噻二唑共轭分子进行定点修饰引入乙酰氧基,使得反应路线大大缩短;本发明所得相应产物的收率最高为99%;
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种芳基碳氢活化乙酰氧基化的方法,具体涉及一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法。
(二)背景技术
2,1,3-苯并噻二唑(BTD)广泛应用于共轭有机分子的构建,其共轭分子可作为液晶材料,有特殊的光电性能,也是一种新型的有机光电材料,可用于光电器件,在光伏太阳能电池,离子识别材料,荧光探针和发光二极管等有着广泛的应用。因此在材料方面有很大的开发与利用价值(Chem.Rev.,2004,104(3):1687-1716;J.Am.Chem.Soc.,2000,122(37):8956-8967; Eur.J.Org.Chem.,2013(2):228-255.)。
目前,使用Suzuki反应是对该类化合物的构筑以及修饰的最常见的途径(Chem.Commun., 2000,11:939-940;Liquid Crystals.,2006,4(33):459-467;Dyes andPigments,2012,95(2): 229-235.),对于使用传统的交叉偶联反应进行构筑和修饰,往往无法在需要的位点发生反应,或者产生单取代和多取代的混合物,分离难度大。从合成的角度上讲,无法提高产物的选择性,因此造成预期的产物收率普遍较低。如果能利用2,1,3-苯并噻二唑结构中氮原子对其附近的碳氢键的活化有导向作用,从而可以定点引入新的官能团,无论是从原料的易得性、原子的经济性还是从合成方法的角度上来讲,都是对以往构筑和修饰方法的一个比较大的突破。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法,该方法是在导向基团的作用下,对2,1,3-苯并噻二唑共轭分子高效地定点引入乙酰氧基,解决以往修饰苯并噻二唑类分子步骤繁琐的问题。
本发明的技术方案如下:
一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法,所述方法为:
将原料式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸和醋酸酐的混合溶剂中,得到反应混合物,所得反应混合物在不同的反应条件下,制得产物式(II)所示化合物或式(III) 所示化合物;
获得产物式(II)所示化合物的反应条件为:
所述反应混合物在室温(20~30℃)下搅拌36h,之后经后处理,得到式(II)所示化合物 (收率在62%~99%);
所述式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1:0.05:1;
所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂的体积用量以式(I)所示化合物的质量计为30~50mL/g;优选所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂中醋酸和醋酸酐的体积比为1:1;
所述后处理的方法为:反应结束后,反应液用乙酸乙酯萃取,萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后进行快速柱层析,以石油醚/乙酸乙酯(体积比10: 1)为洗脱剂,收集含目标化合物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到式(II)所示化合物;
获得产物式(III)所示化合物的反应条件为:
所述反应混合物升温至120℃搅拌16h,之后经后处理,得到式(III)所示化合物(收率在69%~89%);
所述式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1:0.05:3;
所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂的体积用量以式(I)所示化合物的质量计为30~50mL/g;优选所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂中醋酸和醋酸酐的体积比为1:1;
所述后处理的方法为:反应结束后,反应液冷却至室温,用乙酸乙酯萃取,萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后进行快速柱层析,以石油醚/乙酸乙酯(体积比10:1)为洗脱剂,收集含目标化合物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到式(III) 所示化合物;
式(I)、(II)或(III)中,
R1为H或所在苯环上的一个取代基,所述取代基选自CH3、Cl、OCH3、COCH3或CF3;
R2为H或所在苯环上的一个或多个(优选一个)取代基,所述取代基各自独立选自CH3或F。
本发明具有以下优点:本发明方法反应体系简单,所用溶剂廉价易得;底物制备简单且收率高,进而本发明反应的收率良好。本发明的创新点在于,在导向基团的作用下,可一步对2,1,3-苯并噻二唑共轭分子进行定点修饰引入乙酰氧基,使得反应路线大大缩短。本发明所得相应产物的收率最高为99%。
(四)具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
将4-甲基-7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑(45mg,0.2mmol),碘苯二乙酯(64mg,0.2mmol),醋酸钯 (2.2mg,0.01mmol),溶解在1ml的醋酸和1ml的醋酸酐混合溶剂中,室温下搅拌反应36小时,用乙酸乙酯萃取,饱和氯化钠溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,柱层析,得产物4- 甲基-7-(2-乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑48mg,收率为85%,产物为黄色固体。
m.p.:53-55℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.60(dd,J=7.6,1.7Hz,1H),7.52–7.46(m, 2H),7.45–7.36(m,2H),7.29(dd,J=8.0,1.2Hz,1H),2.80(d,J=1.2Hz,3H),1.91(s,3H)ppm. 13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.97,155.40,153.53,148.16,131.64,131.19,130.50,129.53, 129.21,128.22,127.88,125.94,122.90,20.75,17.86ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C15H13N2O2S [M+H]+285.0692,found 285.0696.
实施例2
将4-甲基-7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑(45mg,0.2mmol),碘苯二乙酯(193mg,0.6mmol),醋酸钯(2.2mg,0.01mmol),溶解在1ml的醋酸和1ml的醋酸酐混合溶剂中,加热到120℃搅拌反应 16小时,冷却至室温用乙酸乙酯萃取,饱和氯化钠溶液洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩,柱层析,得产物4-甲基-7-(2,6-二乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑60mg,收率为89%,产物为黄色固体。
m.p.:123-125℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.51(t,J=8.2Hz,1H),7.43–7.38(m,2H), 7.19(d,J=8.2Hz,2H),2.80(d,J=1.0Hz,3H),1.82(s,6H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ 168.70,155.18,153.51,149.43,131.78,130.41,129.31,127.73,124.40,123.33,120.46,20.54, 17.97ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C17H15N2O4S[M+H]+343.0747,found 343.0752.
实施例3
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑 (48mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2-乙酰氧基-4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑49mg,收率为 82%,产物为黄色凝胶。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.47(dd,J=8.8,7.4Hz,2H),7.42(dd,J=7.0,1.2Hz,1H), 7.21(ddd,J=7.8,1.7,0.8Hz,1H),7.10(dd,J=1.7,0.9Hz,1H),2.79(d,J=1.1Hz,3H),2.46(d, J=0.9Hz,3H),1.91(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.21,155.47,153.75,148.00, 139.70,131.40,130.98,129.41,128.32,127.96,127.55,126.91,123.44,21.20,20.83,17.92ppm. HRMS m/z(ESI):calcd for C16H15N2O2S[M+H]+299.0849,found 299.0853.
实施例4
按实施例2所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(48mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2,6-二乙酰氧基-4-甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑58mg,收率为81%,产物为黄色固体。
m.p.:111-112℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.43–7.33(m,2H),7.04–6.96(m,2H),2.79 (d,J=1.0Hz,3H),2.45(s,3H),1.80(s,6H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.71,155.09, 153.58,149.01,140.00,131.48,130.33,127.68,123.38,121.30,121.05,21.25,20.44,17.86ppm. HRMS m/z(ESI):calcd for C18H17N2O4S[M+H]+357.0904,found334.0908.
实施例5
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-氯)苯基-2,1,3-苯并噻二唑 (52mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2-乙酰氧基-4-氯)苯基-2,1,3-苯并噻二唑51mg,收率为80%,产物为黄色固体。
m.p.:126-127℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.54(d,J=8.3Hz,1H),7.47(d,J=7.0Hz, 1H),7.45–7.41(m,1H),7.37(dd,J=8.3,2.1Hz,1H),7.32(d,J=2.1Hz,1H),2.80(d,J=1.1Hz, 3H),1.92(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.59,155.45,153.38,148.56,134.44, 132.46,131.69,129.60,129.16,127.89,127.19,126.33,123.53,20.74,17.96ppm.HRMS m/z (ESI):calcd for C15H12ClN2O2S[M+H]+319.0303,found 319.0308.
实施例6
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2-乙酰氧基-4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑51mg,收率为81%,产物为黄色固体。
m.p.:74-76℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.52(d,J=8.6Hz,1H),7.45(d,J=7.0Hz,1H), 7.40(dd,J=7.0,1.2Hz,1H),6.95(dd,J=8.5,2.6Hz,1H),6.83(d,J=2.5Hz,1H),3.87(s,3H), 2.78(d,J=1.2Hz,3H),1.92(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.86,160.22,155.45, 153.78,148.94,132.15,130.71,129.30,128.09,127.92,122.82,111.98,108.60,55.48,20.76,17.83 ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C16H15N2O3S[M+H]+315.0798,found 315.0802.
实施例7
按实施例2所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2,6-乙酰氧基-4-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑51mg,收率为69%,产物为黄色固体。
m.p.:159-161℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.43–7.33(m,2H),6.74(s,2H),3.85(s,3H), 2.78(d,J=1.1Hz,3H),1.79(s,6H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.57,160.21,155.20, 153.83,149.95,131.45,130.60,127.78,123.41,116.77,106.77,55.73,20.53,17.93ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C18H16N2O5S[M+H]+373.0853,found 373.0857.
实施例8
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-乙酰基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(54mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2-乙酰氧基-4-乙酰基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑54mg,收率为83%,产物为黄色固体。
m.p.:95-96℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.55(d,J=8.1Hz,1H),7.49(d,J=7.0Hz,1H), 7.45–7.40(m,2H),7.27(d,J=1.9Hz,1H),2.80(d,J=1.1Hz,3H),1.93(s,3H),1.40(s,9H) ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.18,155.53,153.69,152.97,147.96,131.15,130.98, 129.46,128.33,128.00,127.52,123.19,120.01,34.81,31.22,20.86,17.93ppm.HRMS m/z(ESI): calcd for C17H15N2O3S[M+H]+327.0798,found 327.0802.
实施例9
按实施例2所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(4-乙酰基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(54mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2,6-二乙酰氧基-4-乙酰基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑60mg,收率为78%,产物为黄色固体。
m.p.:186-188℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.39(s,2H),7.16(s,2H),2.78(s,3H),1.79(s, 6H),1.37(s,9H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ168.62,155.10,153.47,153.26,148.94, 131.43,130.39,127.69,123.46,121.28,117.57,34.91,30.98,20.45,17.84ppm.HRMS m/z(ESI): calcd for C19H17N2O5S[M+H]+385.0853,found 385.0856.
实施例10
按实施例1所述的方法,不同的是:4-甲基-7-(2-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg, 0.2mmol),得产物4-甲基-7-(2-甲氧基-6-乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑58mg,收率为92%,产物为黄色固体。
m.p.:126-127℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.49–7.39(m,3H),6.97(d,J=8.4Hz,1H), 6.89(d,J=8.2Hz,1H),3.72(s,3H),2.80(s,3H),1.82(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ 169.15,158.32,155.30,154.01,149.41,131.02,130.43,129.62,127.87,124.42,120.00,115.06, 108.91,56.01,20.52,17.92ppm.HRMS m/z(ESI):calcd forC16H15N2O3S[M+H]+315.0798, found 315.0801.
实施例11
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-苯基-5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑(50mg, 0.2mmol),得产物4-(2-乙酰氧基)苯基-5,6-二氟-2,1,3-苯并噻二唑40mg,收率为65%,产物为黄色固体。
m.p.:85-87℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.58(ddd,J=7.4,6.0,1.9Hz,2H),7.44(td,J= 7.6,1.2Hz,1H),7.41–7.38(m,1H),2.02(s,3H)ppm.13C NMR(151MHz,CDCl3)δ168.38, 151.94(dd,JC-F=251.0,19.4Hz),151.06(JC-F=20.1Hz),149.52(dd,JC-F=53.3,5.4Hz),149.37 (JC-F=20.8Hz),148.48,131.94,130.81,125.92,123.26,122.24(JC-F=2.5Hz),115.64(JC-F=16.0 Hz),99.30(dd,JC-F=22.7,3.0Hz),20.88ppm.
实施例12
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(3-甲氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(51mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(3-甲氧基-6-乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑39mg,收率为62%,产物为黄色固体。
m.p.:64-66℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.49(d,J=7.0Hz,1H),7.43(dd,J=7.0,1.2Hz, 1H),7.19(d,J=8.9Hz,1H),7.11(d,J=3.0Hz,1H),7.01(dd,J=8.9,3.0Hz,1H),3.85(s,3H), 2.80(d,J=1.1Hz,3H),1.89(s,3H)ppm.13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.54,157.20,155.51, 153.55,141.82,131.41,131.36,129.61,128.27,127.95,123.70,116.79,114.54,55.69,20.80,17.99 ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C16H15N2O3S[M+H]+315.0798,found 315.0802.
实施例13
按实施例1所述的方法,不同的是所用底物为:4-甲基-7-(3-三氟甲基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑(59mg,0.2mmol),得产物4-甲基-7-(3-三氟甲基-6-乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑72mg,收率为99%,产物为黄色凝胶。
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.88(d,J=2.2Hz,1H),7.75(ddd,J=8.5,2.3,0.7Hz,1H), 7.52(d,J=7.0Hz,1H),7.48–7.40(m,2H),2.81(d,J=1.2Hz,3H),1.93(s,3H)ppm.13CNMR (126MHz,CDCl3)δ168.44,155.42,153.19,150.76,132.18,131.36,129.90,129.02(JC-F=3.9Hz), 128.31(JC-F=32.9Hz),127.88,126.91,126.26(JC-F=3.8Hz),123.78(JC-F=272.3Hz),123.69, 20.76,17.94ppm.HRMS m/z(ESI):calcd for C16H12F3N2O2S[M+H]+353.0566,found 353.0564.
实施例14
按实施例2所述的方法,不同的是所用底物为:7-苯基-2,1,3-苯并噻二唑(42mg,0.2mmol),得产物7-(6-乙酰氧基)苯基-2,1,3-苯并噻二唑43mg,收率为80%,产物为黄色固体。
m.p.:71-72℃ 1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.04(dd,J=8.8,1.1Hz,1H),7.67(dd,J=8.8, 6.8Hz,1H),7.61(dd,J=7.6,1.7Hz,1H),7.58(dd,J=6.9,1.1Hz,1H),7.53-7.50(m,1H),7.41 (td,J=7.5,1.2Hz,1H),7.30(dd,J=8.1,1.2Hz,1H),1.90(s,3H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ 169.02,154.96,153.61,148.19,131.61,130.96,130.31,129.57,129.34,129.21,126.06,123.00, 121.09,20.77.HRMS m/z(ESI):calcd for C14H11N2O2S[M+H]+:271.0536,found:271.0535。
Claims (5)
1.一种以2,1,3-苯并噻二唑为导向基的芳基碳氢活化乙酰氧基化方法,其特征在于,所述方法为:
将原料式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯溶解在醋酸和醋酸酐的混合溶剂中,得到反应混合物,所得反应混合物在不同的反应条件下,制得产物式(II)所示化合物或式(III)所示化合物;
获得产物式(II)所示化合物的反应条件为:
所述反应混合物在室温下搅拌36h,之后经后处理,得到式(II)所示化合物;
所述式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1:0.05:1;
获得产物式(III)所示化合物的反应条件为:
所述反应混合物升温至120℃搅拌16h,之后经后处理,得到式(III)所示化合物;
所述式(I)所示化合物、醋酸钯、碘苯二乙酯的物质的量之比为1:0.05:3;
式(I)、(II)或(III)中,
R1为H或所在苯环上的一个取代基,所述取代基选自CH3、Cl、OCH3、COCH3或CF3;
R2为H或所在苯环上的一个或多个取代基,所述取代基各自独立选自CH3或F。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得产物式(II)或式(III)所示化合物的反应条件中,所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂的体积用量以式(I)所示化合物的质量计为30~50mL/g。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得产物式(II)或式(III)所示化合物的反应条件中,所述醋酸和醋酸酐的混合溶剂中醋酸和醋酸酐的体积比为1:1。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得产物式(II)所示化合物的反应条件中,所述后处理的方法为:反应结束后,反应液用乙酸乙酯萃取,萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后进行快速柱层析,以石油醚/乙酸乙酯体积比10:1的混合溶剂为洗脱剂,收集含目标化合物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到式(II)所示化合物。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获得产物式(III)所示化合物的反应条件中,所述后处理的方法为:反应结束后,反应液冷却至室温,用乙酸乙酯萃取,萃取液经饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后进行快速柱层析,以石油醚/乙酸乙酯体积比10:1的混合溶剂为洗脱剂,收集含目标化合物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到式(III)所示化合物。
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