CN110183382A - 新型三氟甲基吡唑类化合物合成方法 - Google Patents

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CN110183382A CN201910490572.5A CN201910490572A CN110183382A CN 110183382 A CN110183382 A CN 110183382A CN 201910490572 A CN201910490572 A CN 201910490572A CN 110183382 A CN110183382 A CN 110183382A
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孙越
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Abstract

本发明属于有机合成化学技术领域,涉及三氟甲基吡啶类化合物的合成方法,介于此类化合物可用于合成多种药物,农药以及生物活性分子,故其合成和应用备受关注。本发明通过利用一种简单,易得的原料乙炔类化合物与N‑三氟乙醛苯磺酰腙在无金属催化的条件下一步高效合成立体专一的三氟甲基吡唑类化合物。本发明具有原料简便易得,范围广,无需金属催化剂,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,可实现工业化合成。

Description

新型三氟甲基吡唑类化合物合成方法
技术领域
本发明属于有机合成化学技术领域,涉及三氟甲基吡啶类化合物的合成方法。
背景技术
含氟基团的引入在药物改性和功能材料制备中具有重要的作用。其中,三氟甲基吡唑是一种重要的结构单元,存在于许多药物、农药以及生物活性分子中,例如Celecoxib和Mavacoxib(非甾体抗炎药物),SC-560(抗肿瘤药物),Razaxaban(抗凝血剂),Fuluazolate(除草剂)以及Penthiopyrad(杀真菌剂)。
目前,制药工业中含三氟甲基吡唑类药物的合成方法通常需要使用4,4,4-三氟-1,3-二羰基化合物与相应的肼进行环缩合。首先,此类方法所需原料不易得,需要预先制备三氟甲基取代的二羰基化合物;此外,此方法可能生成两种立体选择的吡唑,且混合物不易分离。
本发明利用工业起始原料炔烃作为反应物,开发了一种简洁高效、立体选择性单一的三氟甲基吡唑类化合物合成方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三氟甲基吡唑化合物新型合成方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
将反应物炔烃、N-三氟乙醛苯磺酰腙和碱用溶剂混合,在氮气下进行反应,反应结束后经过萃取、干燥、硅胶柱层析最终得到具有式Ⅰ的三氟甲基吡唑类化合物。
式Ⅰ中,R1~R2独立地为取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷基、取代或未取代的C3~10的吸电子基、取代或未取代的C1~10的烷氧基、-H或-二茂铁;
当所述R1~R2独立地为取代或未取代的芳基时,所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的苯基、取代或未取代的C5-C10杂芳基或取代或未取代的C10-C16稠芳基;
所述R1~R2中的取代基团为C1~8的烷基、C1~10的环烷基、C1~10的烷氧基、-NO2、-CX3、-CN、-OMe、-CHO、-COR、-COOH、-COOR、-X和-OPh中的一种或几种;
所述R为烷基;所述X为Cl、Br或F。
优选的,当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C5-C10杂芳基时所述杂芳基中的杂原子为S和N中的一种或几种;
所述杂原子的个数为1~3。
优选的,所述当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C10-C16稠芳基时,所述稠芳基为萘基、蒽基或菲基。
优选的,所述三氟甲基吡唑为:
优选的,所述的三氟甲基吡唑类化合物的制备方法中,N-三氟乙醛苯磺酰腙具有式Ⅱ所示结构:
优选的,所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或几种。
优选的,所述N-三氟乙醛苯磺酰腙中R基团为2-硝基、4-硝基、2,4-二硝基、2-三氟甲基、2-氰基、2-氨基、4-溴、4-氯、4-氟、2,3,4,5,6-五氟,2,3,4,6-四氟、2,4,6-三氟、3,4,5-三氟的一种。
优选的,所述溶剂为1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、三氟甲苯、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
优选的,所述炔烃、具有式Ⅱ所示结构的N-三氟乙醛苯磺酰腙化合物、碱的摩尔比为1:(1~4):(1~6);所述反应的温度为40~140℃,所述反应的时间为1~36h。
本发明属于有机合成化学技术领域,涉及三氟甲基吡啶类化合物的合成方法,介于此类化合物可用于合成多种药物,农药以及生物活性分子,故其合成和应用备受关注。本发明通过利用一种简单,易得的原料乙炔类化合物与N-三氟乙醛苯磺酰腙在无金属催化的条件下一步高效合成立体专一的三氟甲基吡唑类化合物。本发明具有原料简便易得,范围广,无需金属催化剂,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,可实现工业化合成。
附图说明
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2a的19F-NMR的核磁共振谱;
图4为2b的1H-NMR的核磁共振谱;
图5为2b的13C-NMR的核磁共振谱;
图6为2b的19F-NMR的核磁共振谱;
图7为2c的1H-NMR的核磁共振谱;
图8为2c的13C-NMR的核磁共振谱;
图9为2c的19F-NMR的核磁共振谱;
图10为2d的1H-NMR的核磁共振谱;
图11为2d的13C-NMR的核磁共振谱;
图12为2d的19F-NMR的核磁共振谱;
图13为2e的1H-NMR的核磁共振谱;
图14为2e的13C-NMR的核磁共振谱;
图15为2e的19F-NMR的核磁共振谱;
图16为2f的1H-NMR的核磁共振谱;
图17为2f的13C-NMR的核磁共振谱;
图18为2f的19F-NMR的核磁共振谱;
图19为2g的1H-NMR的核磁共振谱;
图20为2g的13C-NMR的核磁共振谱;
图21为2g的19F-NMR的核磁共振谱;
图22为2h的1H-NMR的核磁共振谱;
图23为2h的13C-NMR的核磁共振谱;
图24为2h的19F-NMR的核磁共振谱。
具体实施方式
本发明提供了一种三氟甲基吡唑化合物的合成方法,将反应物炔烃、N-三氟乙醛苯磺酰腙和无机碱用溶剂混合,用氮气置换三次后进行反应,反应结束后经过萃取、干燥、硅胶柱层析最终得到具有式Ⅰ的三氟甲基吡唑类化合物。
式Ⅰ中,式Ⅰ中,R1~R2独立地为取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷基、取代或未取代的C3~10的吸电子基、取代或未取代的C1~10的烷氧基、-H或-二茂铁;
本发明中,当所述R1~R2独立地为取代或未取代的芳基时,所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的苯基、取代或未取代的C5-C10杂芳基或取代或未取代的C10-C16稠芳基;
所述R1~R2中的取代基团为C1~8的烷基、C1~10的环烷基、C1~10的烷氧基、-NO2、-CX3、-CN、-OMe、-CHO、-COR、-COOH、-COOR、-X和-OPh中的一种或几种;
所述R为烷基;所述X为Cl、Br或F。
本发明中,当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C5-C10杂芳基时所述杂芳基中的杂原子为S和N中的一种或几种;
所述杂原子的个数为1~3。
本发明中,所述当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C10-C16稠芳基时,所述稠芳基为萘基、蒽基或菲基。
本发明中,所述三氟甲基吡唑化合物优选为:
本发明所提到的N-三氟乙醛苯磺酰腙具有式Ⅱ所示结构:
本发明中,所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或几种;所述N-三氟乙醛苯磺酰腙中R基团为2-硝基、4-硝基、2,4-二硝基、2-三氟甲基、2-氰基、2-氨基、4-溴、4-氯、4-氟、2,3,4,5,6-五氟,2,3,4,6-四氟、2,4,6-三氟、3,4,5-三氟的一种;所述溶剂为1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、三氟甲苯、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种;当所述溶剂为上述具体选择中的两种以上时,本发明对所述具体物质的配比没有任何特殊的限定。
所述炔烃、具有式Ⅱ所示结构的N-三氟乙醛苯磺酰腙化合物、碱的摩尔比为1:(1~4):(1~6);更优选为1:(1.5~3):(2~5);最优选为1:(1.8~2.2):(3.9~4.1)。在本发明中,所述炔烃化合物在反应液中的浓度优选为0.1~0.5mol/L,更优选为0.2~0.4mol/L,最优选为0.3mol/L。
在本发明中,所述混合优选在搅拌的条件下进行,本发明对所述搅拌没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的搅拌过程并达到混合均匀的目的即可。本发明对所述混合的顺序没有任何特殊的限定,在本发明的具体实施例中,可以具体选择为先将炔烃、具有式Ⅱ所示结构的N-三氟乙醛苯磺酰腙类化合物和碱混合后,氮气气氛下再与溶剂混合。
所述反应的温度为40~140℃,所述反应的时间为1~36h。
在本发明中,所述反应的温度优选为40~140℃,更优选为90~110℃;所述反应的时间优选为1~36h,更优选为9~11h。在本发明中,所述反应的时间优选通过TLC检测反应底物的含量来确定。
在本发明中,所述反应优选在油浴锅或杜瓦瓶中进行。
反应完成后,本发明优选对产物体系进行后处理;处理过程先将得到的产物体系抽滤,再利用减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析,得到三氟甲基吡唑化合物。
本发明还提供了所述三氟甲基吡唑类化合物的大量制备。
下面结合实施例对本发明提供的三氟甲基吡唑化合物及其制备方法和应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
三氟甲基吡唑化合物3a的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 4-甲基苯乙炔1a、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3a(白色固体),产率为81%;
1H NMR(600MHz,DMSO)δ14.09(s,1H),7.83(d,J=7.8Hz,2H),7.50(t,J=7.8Hz,2H),7.42(t,J=7.2Hz,1H),7.21(s,1H).13C NMR(150MHz,DMSO)δ144.5,142.5(q,J=36.5Hz),129.6,129.4,128.5,126.0,122.3(q,J=266.1Hz),101.5.19F NMR(564MHz,DMSO)δ-55.70(s).
实施例2
三氟甲基吡唑化合物3b的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 4-溴苯乙炔1b、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3b(白色固体),产率为95%;
1H NMR(600MHz,DMSO)δ14.13(s,1H),7.78(d,J=8.4Hz,2H),7.69(d,J=8.4Hz,2H),7.23(s,1H).13C NMR(150MHz,DMSO)δ143.4,142.6(q,J=36.8Hz),132.6,128.0,127.8,122.6,122.2(q,J=266.6Hz),101.9.19F NMR(564MHz,DMSO)δ-60.55(s).
实施例3
三氟甲基吡唑化合物3c的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 2-甲氧基苯乙炔1c、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL 1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3c(白色固体),产率为84%;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ12.77(s,1H),7.34(t,J=7.8Hz,1H),7.13(d,J=7.8Hz,1H),7.08(t,J=2.4Hz,1H),6.94(d,J=8.4Hz,J=2.4Hz,1H),6.67(s,1H),3.79(s,3H).13CNMR(150MHz,CDCl3)δ160.1,145.0,143.5(q,J=38.7Hz),130.3,129.0,121.0(q,J=267.2Hz),117.9,115.3,110.8,101.1,55.2.19F NMR(470MHz,CDCl3)δ-60.16(s).
实施例4
三氟甲基吡唑化合物3d的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 3-乙炔基噻吩1d、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3d(白色固体),产率为78%;
1H NMR(600MHz,DMSO)δ13.98(s,1H),7.99(s,1H),7.70(d,J=3.0Hz,1H),7.58(d,J=4.8Hz,1H),7.08(s,1H).13C NMR(150MHz,DMSO)δ142.3(q,J=36.9Hz),140.5,129.8,128.3,126.2,123.1,122.3(q,J=266.7Hz),101.3.19F NMR(564MHz,DMSO)δ-60.45(s).
实施例5
三氟甲基吡唑化合物3e的制备:
在空气条件下,将0.3mmol二茂铁乙炔1e、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3e(棕红色固体),产率为71%;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ11.42(s,1H),6.51(s,1H),4.58(t,J=1.8Hz,2H),4.37(s,2H),4.13(s,1H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ144.3,143.7(q,J=36.9Hz),112.3(q,J=267.0Hz),100.6(d,J=1.7Hz,),72.0,69.8,69.5,66.5.19F NMR(470MHz,CDCl3)δ-62.03(s).
实施例6
三氟甲基吡唑化合物3f的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 1-辛炔1f、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL 1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3f(无色液体),产率为59%;
1H NMR(600MHz,DMSO)δ14.30(s,1H),6.44(s,1H),2.62(t,J=7.8Hz,2H),1.59(t,J=6.6Hz,2H),1.29-1.23(m,6H),0.853(t,J=6.6Hz,3H).13C NMR(150MHz,DMSO)δ145.8,141.4(q,J=36.3Hz),122.4(q,J=266.3Hz),101.8,31.3,28.9,28.6,25.0,22.4,14.4.19F NMR(564MHz,DMSO)δ-55.50(s).
实施例7
三氟甲基吡唑化合物3g的制备:
在空气条件下,将0.3mmol 1-乙炔基环己烯1g、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL 1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3g(无色液体),产率为64%;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ12.17(s,1H),6.40(s,1H),6.24-6.22(m,1H),2.27(d,J=1.8Hz,2H),2.18-2.17(m,2H),1.76-1.72(m,2H),1.66-1.627(m,2H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ146.3,142.9(q,J=38.4Hz),127.3,125.4,121.3(q,J=266.9Hz),99.2,25.8,25.2,22.1,21.6.19F NMR(470MHz,CDCl3)δ-62.20(s).
实施例8
三氟甲基吡唑化合物3h的制备:
在空气条件下,将0.3mmol苯丙炔酸甲酯1h、0.6mmol N-三氟乙醛邻三氟甲基苯磺酰腙2、1.2mmol氢氧化钾混合后,用氮气置换三次,加入1mL1,4-二氧六环溶剂,在100℃下反应10h,经过抽滤、萃取、干燥,减压蒸馏去除溶剂后,采用硅胶柱进行层析得到3h(白色固体),产率为89%;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ11.30(s,1H),7.51-7.42(m,5H),3.78(s,3H).13C NMR(150MHz,CDCl3)δ162.1,148.5,143.2(q,J=38.6Hz),130.3,128.9,128.6,127.0,120.4(q,J=268.1Hz),109.0,51.9.19F NMR(470MHz,CDCl3)δ-62.27(s).
由以上实施例可知,本发明提供的具有式Ⅰ所示结构的三氟甲基吡唑类化合物的制备方法具有原料简便易得,范围广,无需金属催化剂,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,可实现工业化合成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.合成三氟甲基吡唑类化合物,其特征包括下述步骤:将反应物炔烃、N-三氟乙醛苯磺酰腙和碱用溶剂混合,在氮气下进行反应,反应结束后经过萃取、干燥、硅胶柱层析最终得到具有式Ⅰ的三氟甲基吡唑类化合物。
式Ⅰ中,R1~R2独立地为取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷基、取代或未取代的C3~10的吸电子基、取代或未取代的C1~10的烷氧基、-H或-二茂铁;
当所述R1~R2独立地为取代或未取代的芳基时,所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的苯基、取代或未取代的C5-C10杂芳基或取代或未取代的C10-C16稠芳基;
所述R1~R2中的取代基团为C1~8的烷基、C1~10的环烷基、C1~10的烷氧基、-NO2、-CX3、-CN、-OMe、-CHO、-COR、-COOH、-COOR、-X和-OPh中的一种或几种;
所述R为烷基;所述X为Cl、Br或F。
2.如权利要求1所述的三氟甲基吡唑化合物,其特征在于,当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C5-C10杂芳基时所述杂芳基中的杂原子为S和N中的一种或几种;
所述杂原子的个数为1~3。
3.如权利要求1所述的三氟甲基吡唑化合物,其特征在于,所述当所述取代或未取代的芳基为取代或未取代的C10-C16稠芳基时,所述稠芳基为萘基、蒽基或菲基。
4.如权利要求1所述的三氟甲基吡唑化合物,其特征在于,所述三氟甲基吡唑为:
5.权利要求1所述的三氟甲基吡唑类化合物的制备方法中,N-三氟乙醛苯磺酰腙具有式Ⅱ所示结构:
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述N-三氟乙醛苯磺酰腙中R基团为2-硝基、4-硝基、2,4-二硝基、2-三氟甲基、2-氰基、2-氨基、4-溴、4-氯、4-氟、2,3,4,5,6-五氟,2,3,4,6-四氟、2,4,6-三氟、3,4,5-三氟的一种。
8.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述溶剂为1,4-二氧六环、四氢呋喃、甲苯、三氟甲苯、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述炔烃、具有式Ⅱ所示结构的N-三氟乙醛磺酰腙、碱的摩尔比为1:(1~4):(1~6);所述反应的温度为40~140℃,所述反应的时间为1~36h。
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