CN109320512A - 一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法 - Google Patents

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    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
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Abstract

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，该方法以N‑芳基‑7‑氮杂吲哚化合物和偶氮二甲酸二乙酯为原料，醋酸钯为催化剂，醋酸银为氧化剂，对甲苯磺酸为反应添加剂，1,2‑二氯乙烷为溶剂，通过催化合成氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物。本方法通过直接的C‑H活化官能化反应，原子经济性高；避免了使用常规操作中的CO，大大增加了反应的安全性、可操作性和应用性。

Description

一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法。
背景技术
氮杂吲哚骨架结构广泛存在于天然产物生物碱及药物中，同时也常作为有机合成的重要中间体。因此近年来化学工作者在对该结构的合成、化学修饰方面的研究也比较多。例如对7-氮杂吲哚的氰基化、卤代、酰氧化、炔基化、烯基化反应等[Mishra,A.；Vats,T.K.；Deb,I.J.Org.Chem.2016,81,6525；Mishra,A.；Vats,T.K.；Nair,M.P.；Das,A.；Deb,I.；J.Org.Chem.2017,82,12406；Li,W.-H.；Li,S.-S.；Liu,C.-F.；Zhang,G.-T.；Dong,L.Chem.Eur.J.2016,22,17926；Liu,B.；Wang,X.；Ge,Z.；Li,R.Org.Biomol.Chem.2016,14,2944；Qian,G.；Hong,X.；Liu,B.；Mao,H.；Xu,B.Org.Lett.2014,16,5294]。
羧酸及其衍生物(酯、酰胺等)是一类非常有商业价值的化学品，同时也是重要的有机合成结构单元。通常情况下，合成羧酸或者羧酸衍生物的方法是在过渡金属催化下对含有碳卤键或者碳碳双键的底物的羰基化反应实现的。但是这类一种催化羰基化反应有自身的缺陷：(1)反应涉及毒性气体且需要在高压下进行；(2)需要使用预官能化的底物。从原子经济性的角度考察，对C-H键的直接活化羰基化是一个更优的选择。然而已报道的这方面的工作，大都是使用了CO作为羰基化试剂，毒性大，操作难度大[Orito,K.；Horibata,A.；Nakamura,T.；Ushito,H.；Nagasaki,H.；Yuguchi,M.；Yamashita,S.；Tokuda,M.J.Am.Chem.Soc.2004,126,14342；Asaumi,T.；Matsuo,T.；Fukuyama,T.；le,Y.；Kakiuchi,F.；Chatani,N.J.Org.Chem.2004,69,4433]。
偶氮二甲酸二乙酯(DEAD)是非常常见的有机试剂，性质较为稳定，操作方便，且已经成功应用于对2-芳基吡啶芳基的C-H活化乙氧羰基化反应中[Yu,W.-Y.；Sit,W.N.；Lai,K.-M.；Zhou,Z.；Chan,A.S.C.J.Am.Chem.Soc.2008,130,3304]。
发明内容
本发明主要提供了一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，该方法通过直接的C-H活化官能化反应，原子经济性高；避免了使用常规操作中的CO，大大增加了反应的安全性、可操作性和应用性。其技术方案如下：
以N-芳基-7-氮杂吲哚为原料，偶氮二甲酸二乙酯为乙氧羰基化试剂，在钯催化下，实现芳基C-H活化乙氧羰基化反应，得到一系列具有乙氧羰基的氮杂吲哚化合物。
具体的为，在反应溶剂中，以N-芳基-7-氮杂吲哚化合物和偶氮二甲酸二乙酯为原料，通过催化合成氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物；具体反应条件为：醋酸钯为催化剂，醋酸银为氧化剂，对甲苯磺酸为反应添加剂，1,2-二氯乙烷为溶剂。具体合成路线如下：
优选的，合成反应的温度为100-120℃，反应时间为12-24h。
优选的，N-芳基-7-氮杂吲哚化合物与偶氮二甲酸二乙酯的摩尔量比为1:2-4。
优选的，所述N-芳基-7-氮杂吲哚化合物芳环上的取代基为甲基、叔丁基、苯基、甲氧基、氟、氯、溴或三氟甲基。
所述氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物可以有如下结构：
优选的，所述氧化剂醋酸银的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的2倍。
优选的，所述催化剂醋酸钯的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的10％。
优选的，所述反应添加剂对甲苯磺酸的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的50％。
采用上述方案，本发明具有以下优点：
本发明的合成方法以性质稳定、廉价易得的偶氮二甲酸二乙酯为原料，通过直接的C-H活化官能化反应，原子经济性高；避免了使用常规操作中的CO，大大增加了反应的安全性、可操作性和应用性，高产率得到一系列具有氮杂吲哚结构的芳基甲酸酯。底物适用范围广，后处理方便，通过简单的柱色谱即可得到纯净的产物。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
实施例1
氮气下，将N-苯基-7-氮杂吲哚1a(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.4mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3a，产率为73％。
实施例2
氮气下，将N-对甲苯基-7-氮杂吲哚1b(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应12小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3b，产率为40％。
实施例3
氮气下，将N-间甲苯基-7-氮杂吲哚1c(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.6mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应16小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3c，产率为56％。
实施例4
氮气下，将N-(对叔丁基苯基)-7-氮杂吲哚1d(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3d，产率为67％。
实施例5
氮气下，将N-(联苯基)-7-氮杂吲哚1e(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应12小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3e，产率为50％。
实施例6
氮气下，将N-(对甲氧基苯基)-7-氮杂吲哚1f(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应16小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3f，产率为58％。
实施例7
氮气下，将N-(对氟苯基)-7-氮杂吲哚1g(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3g，产率为74％。
实施例8
氮气下，将N-(对氯苯基)-7-氮杂吲哚1h(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.4mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应20小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3h，产率为57％。
实施例9
氮气下，将N-(间氯苯基)-7-氮杂吲哚1i(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应18小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3i，产率为63％。
实施例10
氮气下，将N-(对溴苯基)-7-氮杂吲哚1j(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3j，产率为67％。
实施例11
氮气下，将N-(对乙酰基苯基)-7-氮杂吲哚1k(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3k，产率为53％。
实施例12
氮气下，将N-(对三氟甲基苯基)-7-氮杂吲哚1l(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应12小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3l，产率为32％。
实施例13
氮气下，将N-苯基-4-氯-7-氮杂吲哚1m(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3m，产率为65％。
实施例14
氮气下，将N-苯基-5-溴-7-氮杂吲哚1n(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3n，产率为67％。
实施例15
氮气下，将N-苯基-3-溴-7-氮杂吲哚1o(0.2mmol)、偶氮二甲酸二乙酯(0.8mmol)，醋酸钯(0.02mmol)、醋酸银(0.4mmol)、对甲基苯磺酸(0.1mmol)、1,2-二氯乙烷(2mL)加入至Schlenk管中，密封，在110℃条件下反应24小时。反应结束后减压浓缩，柱层析[300-400目硅胶]分离，得到产物3o，产率为60％。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：该方法以N-芳基-7-氮杂吲哚化合物和偶氮二甲酸二乙酯为原料，以醋酸钯为催化剂，醋酸银为氧化剂，对甲苯磺酸为反应添加剂，1,2-二氯乙烷为溶剂，通过催化合成氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物。
2.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：合成反应的温度为100-120℃，反应时间为12-24h。
3.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：N-芳基-7-氮杂吲哚化合物与偶氮二甲酸二乙酯的摩尔量比为1:2-4。
4.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：所述N-芳基-7-氮杂吲哚化合物芳环上的取代基为甲基、叔丁基、苯基、甲氧基、氟、氯、溴或三氟甲基。
5.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：所述氧化剂醋酸银的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的2倍。
6.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：所述催化剂醋酸钯的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的10％。
7.根据权利要求1所述的氮杂吲哚取代芳基甲酸乙酯化合物的合成方法，其特征在于：所述反应添加剂对甲苯磺酸的使用量为N-芳基-7-氮杂吲哚化合物摩尔数的50％。
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