CN110105318A - 一种α-吡喃酮类化合物的绿色合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种α‑吡喃酮类化合物的绿色合成方法，以α‑碘代环戊烯酮类化合物为原料，以空气作为氧化剂，在溶剂中进行加热反应，能够高效构建多官能团化的α‑吡喃酮类化合物。整个反应具有操作简便、条件温和、底物官能团兼容性好、杂质少、产物易分离等优点。研发制得的一种α‑吡喃酮类化合物具有潜在的生物活性，可经过后续测试其药物活性，进行药物的筛选。也可以作为一类重要的有机中间体应用于医药、农药等领域。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种α-吡喃酮类化合物的绿色合成方法。
背景技术
α-吡喃酮是一种六元环状不饱和内酯，广泛存在于很多天然产物中，并且在医药、农药、香料、染料等领域具有极其广泛的应用，同时吡喃酮也是有机合成中重要的中间体。决明子内酯是由决明子中提取分离出萘并吡喃酮化合物，具有保肝、降血脂、抗氧化、降血压、预防糖尿病等作用；佛手柑内酯具有治疗白癜风和银屑病的作用；蛇床子素广泛应用医药领域中，具有增强免疫功能、抗心律失常、降血压等功效；杀鼠灵是我国主要使用的香豆素类杀鼠剂之一，具有高效、毒性相对较低，对人畜无害等特点；从锯缘青蟹叶中分离的杂色曲霉Y10菌株的提取物，主要用来治疗一种常见的痴呆症——阿尔茨海默病，对脑乙酰胆碱酯酶具有抑制活性，使大脑中的乙酰胆碱恢复正常水平。
由于α-吡喃酮类衍生物在医药、农药、香料、染料等领域具有极其广泛的应用，因此吸引了许多化学家的关注，发展了各种合成此类化合物的方法。现行的吡喃酮化合物的合成方法有很多，过渡金属催化的环加成和环化反应是α-吡喃酮的的通常方法，但大多数方法具有区域选择性差或反应条件苛刻等缺点((a)Angew.Chem.Int.Ed.2007，46：8250-8253；(b)Chem.Commun.，2000：1987-1988；(c)Org.Lett.2015，17：5706-5709；(d)Adv.Synth.Catal.2017，359：2729-2734；(e)Org.Chem.Front.，2018，5：3574)。本发明使用α-碘代环戊烯酮类化合物原料，以空气作为氧化剂的Baeyer-Villiger类型扩环内酯化的策略，高效构建多官能团化的α-吡喃酮类化合物。
发明内容
本部分的目的在于提供一种α-吡喃酮绿色合成方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种式(1)所示的α-吡喃酮类化合物的绿色合成方法，其特征在于：在空气氛围下，以式(2)所示的α-碘代环戊烯酮类化合物为原料，在溶剂中进行加热反应，薄板层析跟踪反应直至反应完全，得到反应混合物，所述反应混合物经后处理得到式(1)所示α-吡喃酮类化合物；其化学反应式如下所示
其中，R1为C1-C6烷基、环烷基、芳基、萘基、单或多取代芳基；
R2代表一个取代基，选自C1-C10烷基、环烷基、羰基、酯基、苯甲酰基、苯磺酰基、含氮杂环基团中的一种或者几种的组合。
进一步，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMA)，甲苯，四氢呋喃，乙腈，二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)，优选为DMA。
进一步，所述反应温度为50-130℃，反应时间为3-12小时。
进一步，所述空气取自所处环境，不受任何其它因素影响。
进一步，其特征在于，所述反应后处理方法为：反应结束后，将反应混合物用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取，再用饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析，以石油醚∶乙酸乙酯体积比10∶1-1∶1的混合溶液为洗脱剂进行梯度洗脱，得到式(1)所示α-吡喃酮类化合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：
(1)本发明以空气作为氧化剂，无需任何催化剂，只需在溶剂中进行加热就能反应，且杂质较少，处理简单，反应高效。
(2)本发明以α-碘代环戊烯酮类化合物为原料，原料易得，各种官能团耐受性相对较好。
(3)本发明的提供的α-吡喃酮类化合物，可以作为一类重要的有机中间体应用于医药、农药等领域。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2a(89.5mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶5)分离得到产物1a(42mg，0.23mmol)，产率为75％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.56-7.55(m，2H)，7.47-7.45(m，3H)，6.34(s，1H)，6.30(s，1H)，2.31(s，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ163.5，162.2，155.5，135.8，130.6，129.2，126.7，108.2，103.5，20.2；HRMS(ESI)calcd.for C12H11O2[M+H]+：187.0759，found187.0757.
实施例2：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2b(99.8mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶5)分离得到产物1b(45mg，0.21mmol)，产率为70％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.49(d，J＝8.6Hz，2H)，7.42(d，J＝8.5Hz，2H)，6.30(s，1H)，6.25(s，1H)，2.31(s，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ163.2，162.5，154.2，136.9，134.2，129.4，128.0，108.2，103.1，20.2；HRMS(ESI)calcd.for C12H10O2 35Cl[M+H]+：221.0369，found 221.0371.
实施例3：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2c(94mg，0.2mmol)，2ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶3)分离得到产物1c(52mg，0.145mmol)，产率为72％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.84-7.82(m，2H)，7.71-7.69(m，2H)，7.57-7.56(m，2H)，7.47-7.45(m，3H)，6.39(d，J＝0.5Hz，1H)，6.31(d，J＝1.4Hz，1H)，3.80(t，J＝6.8Hz，2H)，2.63(t，J＝7.5Hz，2H)，2.16-2.11(m，2H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ168.3，164.0，163.2，155.3，135.7，134.1，132.0，130.7，129.2，126.7，123.3，108.5，103.3，37.0，31.4，25.8；HRMS(ESI)calcd.for C22H17NO4Na[M+Na]+：382.1050，found：382.1053.
实施例4：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2d(115mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶3)分离得到产物1d(62mg，0.228mmol)，产率为76％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)δ7.56-7.55(m，2H)，7.47-7.45(m，3H)，6.35(s，1H)，6.33(s，1H)，4.13(t，J＝6.2Hz，2H)，2.64(t，J＝7.7Hz，2H)，2.08-2.03(m，5H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)δ171.0，164.3，163.3，155.4，135.7，130.7，129.2，126.7，108.6，103.2，63.16，30.78，26.04，20.88；HRMS(ESI)calcd.for C16H16O4Na[M+Na]+：295.0941，found：295.0943.
实施例5：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2e(87mg，0.25mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶4)分离得到产物1e(38mg，0.16mmol)，产率为65％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.93-7.91(m，3H)，7.56-7.50(m，3H)，7.42(dd，J＝7.1，1.0Hz，1H)，6.31(s，1H)，6.21(d，J＝0.8Hz，1H)，2.34(s，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ163.1，161.5，156.9，135.3，133.7，130.0，129.9，128.7，127.0，126.5，125.9，125.3，124.9，112.1，106.8，20.1；HRMS(ESI)calcd.for C16H12O2Na[M+Na]+：259.0730，found：259.0732.
实施例6：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2f(115mg，0.33mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶4)分离得到产物1f(48mg，0.21mmol)，产率为64％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.29(t，J＝7.4Hz，2H)，7.21-7.15(m，3H)，5.94(s，1H)，5.83(s，1H)，2.65(t，J＝7.6Hz，2H)，2.37(t，J＝7.6Hz，2H)，2.20(s，3H)，1.91-1.86(m，2H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ163.3，161.5，160.0，141.2，128.5，128.4，126.2，109.8，105.5，35.1，34.6，29.6，19.9；HRMS(ESI)calcd.for C15H16O2Na[M+Na]+：251.1045，found：251.1043.
实施例7：
反应式为：
取50mL茄形瓶，依次加入2g(237mg，0.70mmol)，7ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶4)分离得到产物1g(83mg，0.37mmol)，产率为53％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.41-7.38(m，3H)，7.25-7.23(m，2H)，6.04(s，1H)，2.57(td，J＝6.5，0.6Hz，2H)，2.20(tt，J＝6.1，1.6Hz，2H)，1.82-1.78(m，2H)，1.64-1.60(m，2H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ162.6，159.9，159.4，136.7，129.0，128.5，127.6，112.1，112.1，27.9，25.0，22.4，21.7；HRMS(ESI)calcd.for C15H14O2Na[M+Na]+：249.0886，found：249.0890.
实施例8：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2h(121mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶5)分离得到产物1h(54mg，0.18mmol)，产率为61％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)：δ7.49(d，J＝8.6Hz，2H)，7.42(d，J＝8.5Hz，2H)，6.30(s，1H)，6.25(s，1H)，2.31(s，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)：δ163.2，162.5，154.2，136.9，134.2，129.4，128.0，108.2，103.1，20.2；HRMS(ESI)calcd.for C17H24O4Na[M+Na]+：315.1567，found：315.1569.
实施例9：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2i(174mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶4)分离得到产物1i(84mg，0.18mmol)，产率为60％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)δ7.40(d，J＝8.2Hz，2H)，7.30-7.28(m，3H)，7.21(d，J＝8.2Hz，2H)，7.02-7.01(m，2H)，5.91(s，1H)，5.88(s，1H)，3.55(t，J＝6.4Hz，2H)，2.54(t，J＝7.3Hz，2H)，2.40(s，3H)，2.33(t，J＝7.7Hz，2H)，1.78-1.74(m，2H)，1.54-1.50(m，2H)，1.32-1.27(m，6H)，0.87(t，J＝6.5Hz，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)δ163.4，163.2，160.6，143.6，138.9，134.9，129.4，129.2，128.6，128.1，127.7，110.0，105.9，49.3，35.3，31.5，30.4，28.7，28.0，25.3，22.5，21.5，14.0；HRMS(ESI)calcd.for C27H33NO4SNa[M+Na]+：490.2023，found：490.2025.
实施例10：
反应式为：
取25mL茄形瓶，依次加入2j(178mg，0.3mmol)，3ml N，N-二甲基乙酰胺，在空气氛围下搅拌，反应温度为120℃。TLC监控反应，反应结束后，用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取(25mLx2)，合并有机相，再用饱和氯化钠溶液洗涤(30mLx3)，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析(洗脱剂：乙酸乙酯/石油醚V/V＝1∶2)分离得到产物1j(94mg，0.20mmol)，产率为65％。
1H NMR(600MHz，CDCl3)δ7.53-7.44(m，5H)，7.19(d，J＝8.5Hz，1H)，6.71-6.70(m，1H)，6.63(s，1H)，6.37(s，1H)，6.33(s，1H)，4.01(t，J＝5.6Hz，2H)，2.89-2.86(m，2H)，2.78(t，J＝7.4Hz，2H)，2.52-2.48(m，1H)，2.41-2.35(m，1H)，2.26-1.94(m，8H)，1.66-1.41(m，5H)，0.9l(s，3H)；13C NMR(150MHz，CDCl3)δ220.9，164.8，163.4，156.8，155.4，137.9，135.8，132.3，130.6，129.2，126.7，126.4，114.5，112.2，108.6，103.4，66.3，50.4，48.0，44.0，38.4，35.9，31.6，30.8，29.7，26.7，26.6，25.9，21.6，13.9；HRMS(ESI)calcd.forC32H34O4Na[M+Na]+：505.2349，found：505.2353.
由此可见，本发明所提供的一种以α-碘代环戊烯酮类化合物为原料，以空气作为氧化剂，高效构建多官能团化的α-吡喃酮类化合物的新方法。整个反应具有操作简便、条件温和、底物官能团兼容性好、杂质少、产物易分离等优点。研发制得的一种α-吡喃酮类化合物具有潜在的生物活性，可经过后续测试其药物活性，进行药物的筛选。也可以作为一类重要的有机中间体应用于医药、农药等领域。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种式(1)所示的α-吡喃酮类化合物的绿色合成方法，其特征在于：在空气氛围下，以式(2)所示的α-碘代环戊烯酮类化合物为原料，在溶剂中进行加热反应，薄板层析跟踪反应直至反应完全，得到反应混合物，所述反应混合物经后处理得到式(1)所示α-吡喃酮类化合物；其化学反应式如下所示：
式(2)或式(1)中，所述R1为C1-C6烷基、环烷基、芳基、萘基、单或多取代芳基；
R2代表一个取代基，选自C1-C10烷基、环烷基、羰基、酯基、苯甲酰基、苯磺酰基、含氮杂环基团中的一种或者几种的组合。
2.如权利要求1所述的绿色合成方法，其特征在于，所述溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMA)，甲苯，四氢呋喃，乙腈，二甲基亚砜(DMSO)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)，优选为DMA。
3.如权利要求1所述的绿色合成方法，其特征在于，所述反应温度为50-130℃，反应时间为3-12小时。
4.如权利要求1所述的绿色合成方法，其特征在于，所述空气取自所处环境，不受任何其它因素影响。
5.如权利要求1所述的绿色合成方法，其特征在于，所述反应后处理方法为：反应结束后，将反应混合物用硫代硫酸钠饱和溶液洗涤，乙酸乙酯萃取，再用饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸镁干燥，过滤并旋转蒸发浓缩滤液得到粗品，硅胶柱层析，以石油醚∶乙酸乙酯体积比10∶1-1∶1的混合溶液为洗脱剂进行梯度洗脱，得到式(1)所示α-吡喃酮类化合物。
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