CN110330504B - 双并环缩醛类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

双并环缩醛类化合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双并环缩醛类化合物及其制备方法和应用。本发明双并环缩醛类化合物分子结构通式为说明书中通式(Ⅰ)所述。发明所述的双并环缩醛类化合物包括5/5、5/6、5/7和6/6四种双并环结构；同时，通过对结构的调整修饰，增加此类并环缩醛化合物在酸性条件下的稳定性，提高其成药可能性。

Description

双并环缩醛类化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机化合物合成技术领域，尤其涉及一种双并环缩醛类化合物及其制备方法和应用。
背景技术
双并环缩醛类结构是一类在天然产物，药物分子中非常重要的结构。这一类结构不仅具备相对刚性的骨架结构，分子量小，而且结构中的氧原子可作为内源性的氢键受体，可以通过氢键相互作用与特定的酶结合。另外，双并环缩醛结构与普通的缩醛类化合物相比，在酸性条件下具有一定的稳定性，使其在体内胃酸的条件下可以稳定存在，从而具备潜在的成药可能性。
双并环类缩醛化合物具备独特的3D结构，对于药物中间体和天然产物片段来说是一类重要的构建单元。合成双并环类缩醛化合物的经典方法主要是金属介导的自由基关环反应，但是这些方法存在着许多缺点：1)绝大部分反应中需要使用金属作为催化剂来产生自由基进行关环或是需要自由基引发剂，不利于产物在药物化学及化学生物学方面的后续应用；2)在已报道的方法中，对底物预官能团化需要多步反应，限制了双并环缩醛类化合物的合成应用；3)双并环缩醛类化合物具有多取代基可以增加分子在酸性条件下的稳定性，目前报道的方法学仅限于分子内的关环反应，限制了具备多取代的双并环缩醛类化合物的合成，如糖类衍生物。
因此，迫切需要一种普适性方法学，用以构建双并环缩醛类化合物，特别是具备多取代基的双并环缩醛类化合物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双并环缩醛类化合物，旨在解决现有技术中制备得到的双并环缩醛类化合物结构受限，无法进行多种取代反应的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种双并环缩醛类化合物，所述双并环缩醛类化合物的分子结构通式为
Figure BDA0002126232540000021
其中，所述R1、R2、R3各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R4、R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；
所述n选自0、1、2的任意一种。
以及，一种双并环缩醛类化合物的制备方法，包括如下步骤：
提供亲核试剂类化合物，所述亲核试剂类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000022
提供烯丙基醇类化合物，所述烯丙基醇类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000023
将所述亲核试剂类化合物、所述烯丙基醇类化合物与吖啶盐类光催化剂和氢转移试剂混合，加入溶剂进行溶解得到反应液；
将所述反应液在可见光的照射下进行环化反应，得到所述双并环缩醛类化合物；
所述双并环缩醛类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000024
其中，所述R1、R2、R3各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R4、R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；
所述n选自0、1、2的任意一种。
以及，根据所述的双并环缩醛类化合物或者由所述的制备方法制备的双并环缩醛类在药物中间体的合成和功能材料制备中的应用。
与现有技术相比，本发明所述的双并环缩醛类化合物可形成5/5、5/6、5/7和6/6四种双并环结构，同时，通过对结构的调整修饰，增加此类并环缩醛化合物在酸性条件下的稳定性，提高其成药可能性。
所述制备方法采用亲核试剂类化合物和烯丙基醇类化合物作为有机小分子反应物，同时提供吖啶盐类光催化剂及氢转移试剂，基于吖啶盐类光催化剂与烯丙基醇底物形成自由基正离子中间体，通过接受简单的亲核试剂的亲核进攻，在氢转移试剂的辅助下，实现催化剂的循环，且可以选择不同的亲核试剂，可进行多种取代反应，合成三并环结构及环上多取代的双并环缩醛类化合物，从而高效而绿色地制备具有范围极其广泛的具有潜在应用价值的双并环缩醛类化合物，实现整体反应体系的严格无金属化，反应过程安全可控，避免加热或者高压条件，简化了制备生产过程中操作。本反应物选用简单易得的化合物以及由商业化烯丙基醇化合物作为反应底物，原料非常容易获得，且反应前该类反应物无需进行额外的修饰保护，可以直接用于制备生产，简化了操作步骤，缩短了反应路线；而且正向反应速率高，底物原子利用率高，显著提高了其生产效率，降低生产成本。
同时，本发明还提供了上述双并环缩醛类化合物或者由上述双并环缩醛类化合物的制备方法制备的双并环缩醛类化合物在药物中间体的合成和功能材料制备中的应用。正是由于本发明双并环缩醛类化合物具有并环刚性结构使其在酸性条件下具备一定的稳定性以及本发明制备方法的优越性，其严格无金属化可广泛用于药物中间体的合成和功能材料的制备，因而加强了其在药物领域中的应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例中所涉及的化合物及其衍生物均是按照IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)或CAS(化学文摘服务社，位于俄亥俄州哥伦布市)命名系统命名的。因此，本发明实施例中具体涉及到的化合物基团做如下阐述与说明：
“烷基”是指直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链，包括但不限于如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、己基以及其它类似基团。烷基是一类仅含有碳、氢两种原子的链状有机基团，其通式为CnH2n+1。C1-C20烷基是指所述烷基通式中“n”的数量为1～20的饱和烃基。
“烷氧基”是指与一氧原子键合的直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链，包括但不限于如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基以及其它类似基团。“(C1-C20)烷氧基”指任何含“1”至“20”个碳原子的烷基与一氧原子键合的直链或带有支链的、单价的、饱和脂肪链。
“芳基”是指一种环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。
“杂芳基”是指单环或多环或稠环芳香烃，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代。如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、呋喃基、咪唑基、吲唑基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异恶唑基、萘啶基、噁二唑基、噁嗪基、噁唑基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶[3,4-b]吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹嗪基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻三唑基、噻唑基、噻吩基、三嗪基、三唑基、呫吨基以及其它类似基团。
“杂烷基”是指直链或带有支链的、单价的、与至少一个杂原子连接的饱和脂肪链，例如但不限于甲基氨基乙基或其它类似基团。
“炔基”是指带有一个或多个三键的直链或支链烃，包括但不限于如乙炔基、丙炔基以及其它类似基团。
“环烷基”是指饱和的单环或多环烷基，可能与芳烃基团稠合。环烷基包括但不限于如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、茚满基、四氢化萘基以及其它类似基团。
“杂环烷基”是指饱和的单环或多环烷基，可能与一芳烃基团稠合，其中至少有一个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取替。如果杂环烷基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂环烷基包括但不限于如氮杂二环庚烷基、氮杂环丁烷基、二氢吲哚基、吗啉基、派嗪基、哌啶基、吡咯烷基、四氢呋喃基、四氢喹啉基、四氢吲唑基、四氢吲哚基、四氢异喹啉基、四氢吡喃基、四氢喹喔啉基、四氢噻喃基、噻唑烷基、硫代吗啉基、噻吨基、噻恶烷基以及其它类似基团。
“取代的芳基”是取代环状的芳香烃中的氢原子，其中环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。芳基上的取代基可以是但不限于邻位、间位、对位单个或多个取代的苯基。取代基包括但不限于烷基、取代的烷基、卤素、烷氧氨基、硝基。其中，取代基为烷基时，所述烷基例如但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基；取代基为取代的烷基时，所述取代的烷基例如但不限于三氟甲基、三氯甲基、五氟乙基、五氯乙基；取代基为卤素时，所述卤素例如但不限于氟、氯、溴、碘；取代基为烷氧基时，所述烷氧基例如但不限于甲基氧基、乙基氧基、丙基氧基。在一实施例中，该取代的芳基还可以是氰基(C1-C10)烷基(C3-C8)芳基、取代的(C3-C8)芳基。
“取代的杂芳基”是指取代杂芳基中的氢原子，其中杂芳基是指单环或多环或稠环芳香烃，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代。如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、呋喃基、咪唑基、吲唑基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异恶唑基、萘啶基、噁二唑基、噁嗪基、噁唑基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶[3,4-b]吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹嗪基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻三唑基、噻唑基、噻吩基、三嗪基、三唑基、呫吨基以及其它类似基团。
“芳氧基”是指芳香性基团上连上氧形成的基团，其中，芳香性基团指一种环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。
“杂芳基氧基”是指单环或多环或稠环芳香烃，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代的基团上连上氧形成的基团，如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、呋喃基、咪唑基、吲唑基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异恶唑基、萘啶基、噁二唑基、噁嗪基、噁唑基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶[3,4-b]吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹嗪基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻三唑基、噻唑基、噻吩基、三嗪基、三唑基、呫吨基以及其它类似基团
“芳基(C1-C20)烷基”芳香性基团上连上烷基形成的基团，其中，芳香性基团指一种环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。烷基是一类仅含有碳、氢两种原子的链状有机基团，其通式为CnH2n+1。C1-C20烷基是指所述烷基通式中“n”的数量为1～20的饱和烃基。
“杂芳基(C1-C20)烷基”指单环或多环或稠环芳香烃基团连上烷基形成的基团，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代。如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、呋喃基、咪唑基、吲唑基、吲嗪基、吲哚基、异苯并呋喃基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、异恶唑基、萘啶基、噁二唑基、噁嗪基、噁唑基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡喃基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶[3,4-b]吲哚基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、喹嗪基、喹啉基、喹喔啉基、噻二唑基、噻三唑基、噻唑基、噻吩基、三嗪基、三唑基、呫吨基以及其它类似基团。烷基是一类仅含有碳、氢两种原子的链状有机基团，其通式为CnH2n+1。C1-C20烷基是指所述烷基通式中“n”的数量为1～20的饱和烃基。
“芳基(C1-C20)炔基”芳香性基团上连上炔基形成的基团，其中，芳香性基团指一种环状的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基以及其它类似基团。带有一个或多个三键的直链或支链烃，包括但不限于如乙炔基、丙炔基以及其它类似基团。C1-C20炔基是指所述烷基通式中“n”的数量为1～20的炔基
“5/5、5/6、5/7和6/6双并环结构”双并环结构为两个饱和环系连在一起形成的结构，其中两个氧原子取代碳原子，连接在同一碳原子上，构成缩醛结构，包括但不限于五元环并五元环，五元环并六元环，五元环并七元环，六元环并六元环及其他类似结构。
本发明实例提供一种双并环缩醛类化合物，所述双并环缩醛类化合物的分子结构通式为
Figure BDA0002126232540000071
其中，所述R1、R2、R3各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R4、R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；
所述n选自0、1、2的任意一种。
在一些实施例中，所述C1-C20烷基选自C1-C10烷基、所述C1-C20烷氧基选自C1-C10烷氧基、所述芳基(C1-C20)烷基选自芳基(C1-C10)烷基、所述杂芳基(C1-C20)烷基选自杂芳基(C1-C10)烷基、所述芳基(C1-C20)炔基选自芳基(C1-C10)炔基、所述C1-C20杂烷基选自C1-C10杂烷基、所述C5-C20杂环烷基选自C5-C10杂环烷基。
在一些实施例中，所述双并环缩醛类化合物中，所述R1、R3为相同的C1-C5烷基；R2选自C1-C5烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C5)烷基、杂芳基(C1-C5)烷基、芳基(C1-C5)炔基中的任意一种；R4、R5、R6选自C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、C1-C5杂烷基、C5-C7杂环烷基的任意一种；所述n选自0、1、2的任意一种。
进一步的，在所述双并环缩醛类化合物结构中，所述R1、R3与R4、R5、R6彼此可以选自相同或不同的基团；所述R2与R4、R5、R6彼此可以选自相同或不同的基团。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C1-C20)烷基时，R4、R5、R6为相同或不同的C1-C20烷基，在本发明优选实施例中，所述(C1-C20)烷基包括但不限于(C1-C10)烷基、(C1-C5)烷基、(C1-C4)烷基、(C1-C3)烷基、(C1-C2)烷基；在本发明优选实施例中，(C1-C20)烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C1-C20)杂烷基时，R4、R5、R6为相同或不同的C1-C20杂烷基，在本发明优选实施例中，所述(C1-C20)杂烷基包括但不限于(C1-C10)杂烷基、(C1-C5)杂烷基、(C1-C4)杂烷基、(C1-C3)杂烷基、(C1-C2)杂烷基；在本发明优选实施例中，所述杂烷基中的杂原子包括但不限于卤素、氧原子、氮原子、硫原子。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C3-C20)环烷基时，在本发明优选实施例中，所述(C3-C20)环烷基包括但不限于(C3-C10)环烷基、(C3-C5)环烷基、(C3-C4)环烷基。在本发明优选实施例中，所述(C3-C20)环烷基包括但不限于环丙基，环丁基，环戊基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C3-C20)杂环烷基时，R4、R5、R6为相同或不同的C5-C20杂环烷基，在本发明优选实施例中，所述(C3-C20)杂环烷基包括但不限于(C3-C10)杂环烷基、(C3-C10)杂环烷基、(C3-C5)杂环烷基、(C3-C4)杂环烷基。在本发明优选实施例中，所述杂环烷基中的杂原子包括但不限于氧原子、氮原子、硫原子。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C2-C20)炔基时，在本发明优选实施例中，所述(C2-C20)炔基包括但不限于(C2-C10)炔基、(C3-C10)炔基、(C3-C5)炔基、(C3-C4)炔基、(C2-C3)炔基。在本发明优选实施例中，(C2-C20)炔基包括但不限于乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的(C1-C20)烷氧基时，R4、R5、R6为相同或不同的(C1-C20)烷氧基基，在本发明优选实施例中，所述(C1-C20)烷氧基包括但不限于(C1-C10)烷氧基、(C1-C8)烷氧基、(C1-C6)烷氧基、(C1-C4)烷氧基、(C1-C3)烷氧基、(C1-C2)烷氧基。在本发明优选实施例中，所述(C1-C20)烷氧基包括不限于甲基氧基、乙基氧基、丙基氧基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的芳基时，在本发明优选实施例中，所述芳基包括但不限于单环芳基、多环芳基、稠环芳基；在本发明具体实施例中，所述芳基选自单环芳基或苯基的任意一种。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的取代的芳基时，在本发明优选实施例中，所述取代的芳基包括但不限于邻位、间位、对位单个或多个取代的苯基，所述取代芳基的取代基包括但不限于烷基、取代的烷基、卤素、烷氧氨基、硝基、-NR9R10、-NR9-CO-NR10、-OCONR9、-PR9R10、-SOR9、-SO2-R9、-SiR9R10R11、-BR9R10、其中R9、R10、R11各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R4、R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；所述n选自0、1、2的任意一种。优选的，所述R9、R10、R11与上述R1、R2彼此可以选自相同或不同的基团。优选的，当所述取代基为烷基时，所述烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基；当所述取代基为取代的烷基时，所述取代的烷基包括不限于三氟甲基、三氯甲基、五氟乙基、五氯乙基；当所述取代基为卤素时，所述卤素包括但不限于氟、氯、溴、碘；当所述取代基为烷氧基时，所述烷氧基包括但不限于甲基氧基、乙基氧基、丙基氧基。在本发明具体实施例中，所述取代的芳基选自氰基(C1-C10)烷基(C3-C8)芳基、取代的(C3-C8)芳基的任意一种。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的杂芳基时，在本发明优选实施例中，该杂芳基可以是(C3-C8)杂芳基、呋喃基、噻吩基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的取代的杂芳基时，在本发明优选实施例中，所述取代的杂芳基包括但不限于取代的(C3-C8)杂芳基、烷氧基取代的呋喃基、(C3-C8)杂芳基取代的呋喃基、脂肪链取代的噻吩基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的芳氧基时，在本发明优选实施例中，所述芳氧基包括但不限于苯氧基，萘氧基，蒽氧基，菲氧基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的芳基(C1-C20)烷基时，在本发明优选实施例中，所述芳基(C1-C20)烷基包括但不限于芳基(C1-C10)烷基、苯基(C1-C10)烷基、苯基(C1-C5)烷基、苯基(C1-C4)烷基、苯基(C1-C3)烷基、苯基(C1-C2)烷基。在本发明具体实施例中，所述芳基(C1-C20)烷基包括但不限于苯基甲基、苯基乙基、苯基丙基、苯基丁基、苯基异丁基、苯基戊基、苯基异戊基、苯基新戊基。
优选的，当R1、R2、R3为相同或不相同的杂芳基(C1-C20)烷基时，在本发明优选实施例中，所述杂芳基(C1-C20)烷基包括但不限于杂芳基(C1-C10)烷基、杂芳基(C1-C10)烷基、杂芳基(C1-C5)烷基、杂芳基(C1-C4)烷基、杂芳基(C1-C3)烷基、杂芳基(C1-C2)烷基。具体的，所述杂芳基包括但不限于(C3-C8)杂芳基、呋喃基、吡啶基、吡嗪基、噻唑基、吲哚基、喹啉基。
本发明所述的双并环缩醛类化合物可形成5/5、5/6、5/7和6/6四种双并环结构，同时，通过对结构的调整修饰，增加此类并环缩醛化合物在酸性条件下的稳定性，提高其成药可能性。
本发明实施例所述双并环缩醛类化合物可以通过下述方法制备获得。
相应的，本发明实施例还提供了一种双并环缩醛类化合物的制备方法。该方法包括如下步骤：
S01.提供亲核试剂类化合物，所述亲核试剂类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000111
S02.提供烯丙基醇类化合物，所述烯丙基醇类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000112
S03.将所述亲核试剂类化合物、所述烯丙基醇类化合物与吖啶盐类光催化剂和氢转移试剂混合，加入溶剂进行溶解得到反应液；
S04.将所述反应液在可见光的照射下进行环化反应，得到所述双并环缩醛类化合物；
所述双并环缩醛类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000113
其中，所述R1、R2、R3各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R4、R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；
所述n选自0、1、2的任意一种。
具体的，在上述步骤S01、S02中，提供亲核试剂类化合物，所述亲核试剂类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000121
R4、R5、R6选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种。
提供烯丙基醇类化合物，所述烯丙基醇类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000122
R1、R2选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；具体的，R1、R2、R3、R4、R5、R6彼此可以选自相同或不同的基团。为了节约篇幅，在此不再阐述。
具体的，在上述步骤S03中，将所述亲核试剂类化合物、所述烯丙基醇类化合物与吖啶盐类光催化剂和氢转移试剂混合，加入溶剂进行溶解得到反应液。
优选的，所述吖啶盐类光催化剂的结构通式为
Figure BDA0002126232540000123
其中，所述Q选自阴离子，具体的，所述阴离子选自四氟硼酸根阴离子、氯离子、高氯酸根离子的任意一种；
所述R7选自C1-C20烷基、C1-C20杂烷基、C3-C20环烷基、C3-C20杂环烷基、C2-C20烯基、C2-C20杂烯基、C3-C20环烯基、C3-C20杂环烯基、C2-C20炔基、C2-C20杂炔基、C3-C20环炔基、C3-C20杂环炔基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基中的任意一种。在本发明具体实施例中，所述吖啶盐光催化剂选用氮-烷基取代、阴离子选自高氯酸根离子、氯负离子或四氟硼酸根离子任意一种的结构；或氮-芳基取代，阴离子选自高氯酸根离子、氯负离子或四氟硼酸根离子任意一种的结构。在本发明优选实施例中个，所述吖啶盐光催化剂选自以下所示的吖啶盐光催化剂化合物的任意一种：
Figure BDA0002126232540000131
优选的，所述氢转移试剂选自以下所示的化合物的任意一种：
Figure BDA0002126232540000132
在本发明优选实施例中，所述溶剂包括但不限于甲苯、乙醚、四氢呋喃、二氯甲烷的至少一种，添加所述溶剂是用于溶解各反应物，促使各反应物溶解，使反应在均相条件下继续进行，有利于反应。
优选的，所述吖啶盐类光催化剂、氢转移试剂、亲核试剂类化合物、烯丙基醇类化合物添加的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(1-100):(1-100)，且，所述溶剂与所述吖啶盐类光催化剂的摩尔比为(1000-1000000)：1；若随意修改反应物添加的摩尔比的量，则会影响反应的效率，使产率下降，不利于反应进行。具体的，所述吖啶盐光催化剂与所述氢转移试剂的摩尔比为(0.1-20):10，在本发明具体实施例中，所述吖啶盐光催化剂与所述氢转移试剂的摩尔比为1:2，在所述摩尔比下进行反应，使协同催化体系发挥更有效的催化作用，可以使产物的产率达到比较高。
具体的，在上述步骤S04中，将所述反应液在可见光的照射下进行环化反应，得到所述双并环缩醛类化合物；
所述双并环缩醛类化合物的结构通式为
Figure BDA0002126232540000141
具体的，上述环化反应过程中，反应物烯丙基醇类化合物具有双键结构，与光催化剂发生单电子转移能够产生自由基正离子中间体，亲核试剂类化合物可以亲核进攻烯丙基醇类化合物原双键的β位，形成新的碳-碳原子键；再加入吖啶盐光催化剂、氢转移试剂协同作用，发生单电子转移，从而完成催化循环，得到所述双并环缩醛类化合物。
优选的，在所述环化反应过程中，所述反应温度为25-35℃，若反应温度过高会使反应速度过快，使得底物分解，不利于产物生成；若反应温度过低会使得反应速度减慢，降低反应产率。
优选的，在所述环化反应过程中，所述反应时间为6-48小时，若反应时间过短则反应不完，若反应时间过长会使得产物分解，均会导致产率下降。
优选的，在所述环化反应过程中，所述可见光波段为400-500nm，基于所选的光催化剂为吖啶盐类光催化剂，所述吖啶盐类光催化剂在该波长下有比较强的吸收，选择可见光波段为400-500nm，有利于可见光催化剂发挥催化作用，有利于反应进行。
所述制备方法采用亲核试剂类化合物和烯丙基醇类化合物作为有机小分子反应物，同时提供吖啶盐类光催化剂及氢转移试剂，基于吖啶盐类光催化剂与烯丙基醇底物形成自由基正离子中间体，通过接受简单的亲核试剂的亲核进攻，在氢转移试剂的辅助下，实现催化剂的循环，且可以选择不同的亲核试剂，可进行多种取代反应，合成三并环结构及环上多取代的双并环缩醛类化合物，从而高效而绿色地制备具有范围极其广泛的具有潜在应用价值的双并环缩醛类化合物，实现整体反应体系的严格无金属化，反应过程安全可控，避免加热或者高压条件，简化了制备生产过程中操作。本反应物选用简单易得的化合物以及由商业化烯丙基醇化合物作为反应底物，原料非常容易获得，且反应前该类反应物无需进行额外的修饰保护，可以直接用于制备生产，简化了操作步骤，缩短了反应路线；而且正向反应速率高，底物原子利用率高，显著提高了其生产效率，降低生产成本。
基于上文所述的双并环缩醛类化合物及其制备方法，本发明另一实施例提供了该双并环缩醛类化合物的应用范围。由于该双并环缩醛类化合物如上文描述的其具有典型的刚性并环结构和严格无金属化，可广泛用于药物中间体的合成和功能材料的制备，且能有效降低药物中间体和功能材料制备的经济成本，并提供了其对环境的友好性。
下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种3-(4-甲氧基苄基)2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]呋喃及其制备方法。该3-(4-甲氧基苄基)2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]呋喃的结构式如下分子结构式I1所示：
Figure BDA0002126232540000151
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、4-甲氧基肉桂醇(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，2,3-二氢呋喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率60％，dr值为1.9:1。相关表征分析，其结果为:Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.11–7.05(m,2H),6.83(dd,J＝8.6,2.0Hz,2H),5.71(d,J＝4.9Hz,1H),3.97–3.92(m,1H),3.88–3.83(m,2H),3.79(s,3H),3.54(dd,J＝10.2,8.4Hz,1H),2.77(tt,J＝10.9,5.2Hz,1H),2.68(dd,J＝11.0,4.5Hz,1H),2.62(dd,J＝8.2,3.3Hz,1H),2.28–2.19(m,1H),2.08–1.95(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.11–7.05(m,2H),6.83(dd,J＝8.6,2.0Hz,2H),5.74(d,J＝5.1Hz,1H),3.97–3.92(m,1H),3.88–3.83(m,2H),3.79(s,3H),3.61(dd,J＝9.0,3.9Hz,1H),2.62(dd,J＝8.2,3.3Hz,2H),2.55(ddt,J＝8.5,5.5,3.0Hz,1H),2.28–2.19(m,1H),2.08–1.95(m,1H),1.89–1.83(m,1H),1.66–1.57(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ158.05,158.03,131.99,131.96,129.76,129.21,113.96,113.90,109.82,109.17,72.21,72.19,69.13,67.76,55.25,48.36,47.47,45.43,44.00,38.69,32.88,31.91,25.12.HRMS calculated for C14H18O3(M+Na+):257.1148,found:257.1150。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I1。
实施例2
本实施例提供了一种3-苄基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-苄基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I2所示：
Figure BDA0002126232540000161
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、反式肉桂醇(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率81％，dr值为1.8:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.32–7.26(m,2H),7.24–7.19(m,1H),7.19–7.14(m,2H),5.29(d,J＝3.7Hz,1H),3.92–3.85(m,1H),3.82–3.74(m,2H),3.65(t,J＝8.1Hz,1H),2.79–2.55(m,3H),1.96(m,1H),1.86-1.53(m,4H).Cis-anti:1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.32–7.26(m,2H),7.24–7.19(m,1H),7.19–7.14(m,2H),5.04(d,J＝3.6Hz,1H),4.18(t,J＝8.2Hz,1H),3.92–3.85(m,1H),3.65(t,J＝8.1Hz,1H),3.43(td,J＝11.3,2.4Hz,1H),2.87(dd,J＝13.3,5.2Hz,1H),2.79–2.55(m,2H),1.86-1.53(m,4H),1.38–1.32(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ140.12,140.08,128.51,128.49,128.36,126.22,126.18,102.13,101.96,73.64,69.87,64.37,60.98,43.84,42.52,39.42,38.73,36.58,33.38,23.17,22.45,20.74,19.57.HRMS calculatedfor C14H18O2(M+Na+):241.1149,found:241.1202。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I2。
实施例3
本实施例提供了一种3-(3-氟-4-甲氧基苄基)-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(3-氟-4-甲氧基苄基)-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I3所示：
Figure BDA0002126232540000171
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率69％，dr值为1.1:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.90–6.86(m,1H),6.87–6.84(m,2H),5.27(d,J＝3.7Hz,1H),3.86(s,4H),3.75(ddd,J＝12.8,10.2,7.9Hz,2H),3.67–3.55(m,1H),2.70–2.45(m,3H),1.94(dtd,J＝10.3,6.3,3.9Hz,1H),1.85–1.70(m,2H),1.67–1.51(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ6.87–6.82(m,3H),5.02(d,J＝3.3Hz,1H),4.16(t,J＝8.2Hz,1H),3.86(s,4H),3.67–3.55(m,1H),3.46–3.37(m,1H),2.77(dd,J＝13.3,5.1Hz,1H),2.70–2.45(m,2H),1.85–1.70(m,2H),1.67–1.51(m,2H),1.33(dq,J＝13.1,2.9,2.5Hz,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ153.49(d,J＝246.3Hz),153.47(d,J＝246.9Hz),145.98(d,J＝5.7Hz),145.93(d,J＝5.7Hz),133.16,133.11,123.99(d,J＝19.6Hz),123.96(d,J＝12.6Hz),116.22(d,J＝32.4Hz),116.08(d,J＝3.5Hz),113.51(d,J＝2.0Hz),113.49(d,J＝2.0Hz),102.09,101.92,73.48,69.73,64.36,60.99,56.31,56.30,43.75,42.45,39.44,37.77,36.51,32.47,23.10,22.46,20.71,19.53.HRMS calculated for C15H19FO3(M+Na+):289.1210,found:289.1203。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I3。
实施例4
本实施例提供了一种3-(芴-2-基)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(芴基-2-基)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I4所示：
Figure BDA0002126232540000181
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，白色固体，产率57％，dr值为1.4:1。相关表征分析，其结果为:Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.80–7.73(m,1H),7.70(d,J＝7.7Hz,1H),7.53(dq,J＝7.4,1.0Hz,1H),7.40–7.32(m,2H),7.29(td,J＝7.4,1.2Hz,1H),7.17(dt,J＝7.8,1.9Hz,1H),5.32–5.30(d,J＝3.6Hz,1H),3.94–3.86(m,3H),3.85–3.75(m,2H),3.72–3.62(m,1H),2.82(dd,J＝11.8,6.1Hz,1H),2.78–2.61(m,2H),1.99(q,J＝6.2,5.7Hz,1H),1.85–1.53(m,4H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.80–7.73(m,1H),7.70(d,J＝7.7Hz,1H),7.53(dq,J＝7.4,1.0Hz,1H),7.40–7.32(m,2H),7.29(td,J＝7.4,1.2Hz,1H),7.17(dt,J＝7.8,1.9Hz,1H),5.05(d,J＝3.6Hz,1H),4.21(t,J＝8.1Hz,1H),3.94–3.86(m,3H),3.72–3.62(m,1H),3.43(td,J＝11.3,2.3Hz,1H),2.96–2.89(m,1H),2.78–2.61(m,2H),1.99(q,J＝6.2,5.7Hz,1H),1.85–1.53(m,3H),1.33(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ143.69,143.67,143.10,143.08,139.95,138.79,127.14,126.98,126.73,126.48,125.18,125.03,125.03,125.01,119.84,119.82,119.67,119.66,102.19,102.00,73.72,69.94,64.41,61.01,43.89,42.74,39.66,38.91,36.82,36.63,33.54,23.19,22.51,20.76,19.61.HRMS calculated for C21H22O2(M+Na+):329.1512,found:329.1512。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I4。
实施例5
本实施例提供了一种手性3-(1-苯基乙基)-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(1-苯基乙基)-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I5所示：
Figure BDA0002126232540000191
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率77％，dr值为2.4:1:1。相关表征分析，其结果为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.32–7.26(m,2H),7.23–7.12(m,3H),5.00(d,J＝3.4Hz,1H),4.01(t,J＝8.6Hz,1H),3.89(dtd,J＝11.7,3.9,1.4Hz,1H),3.54(dd,J＝8.8,6.7Hz,1H),3.44(ddd,J＝11.5,10.4,2.6Hz,1H),2.75(dq,J＝8.7,6.9Hz,1H),2.50(qd,J＝8.1,6.2Hz,1H),1.97–1.37(m,4H),1.25(m,1H),1.31(d,J＝7.0Hz,3H).13C NMR(three isomers)(101MHz,Chloroform-d)δ145.69,145.25,145.03,128.56,128.52,128.44,127.49,127.12,126.84,126.50,126.47,126.37,102.65,102.38,101.94,72.69,71.81,68.92,64.39,64.14,60.74,48.01,44.60,44.42,44.17,43.30,43.16,42.25,38.14,35.77,25.45,24.06,23.30,22.57,21.46,21.08,20.73,20.56,18.89.HRMScalculated for C15H20O2(M+Na+):255.1356,found:255.1354。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I5。
实施例6
本实施例提供了一种3-苄基-2-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-苄基-2-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I6所示：
Figure BDA0002126232540000201
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率46％，dr值为2.5:2.5:1.8:1。相关表征分析，其结果为：1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.30(s,2H),7.21(d,J＝3.0Hz,3H),5.04(d,J＝3.6Hz,1H),4.57(p,J＝6.7Hz,1H),3.89–3.87(m,1H),3.40(dt,J＝11.3,2.2Hz,1H),2.89–2.82(m,1H),2.70(dd,J＝7.7,3.2Hz,1H),2.60(dd,J＝13.6,8.0Hz,1H),1.94(dd,J＝6.5,3.1Hz,1H),1.74(s,1H),1.56(dt,J＝10.7,3.7Hz,3H),1.10(d,J＝6.1Hz,3H).13C NMR(four isomers)(126MHz,Chloroform-d)δ140.53,140.37,139.79,128.94,128.51,128.47,128.40,126.27,126.19,126.08,126.05,101.56,100.82,100.51,100.18,82.11,73.86,64.44,64.19,61.06,60.92,50.43,46.33,45.08,43.36,42.58,38.03,37.59,37.04,34.62,31.31,30.98,25.39,23.56,23.31,22.63,22.44,22.19,21.40,20.82,20.79,20.72,19.84,18.85,17.38.HRMS calculated for C15H20O2(M+Na+):255.1356,found:255.1355。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I6。
实施例7
本实施例提供了一种3-(苯并呋喃-5-基)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(苯并呋喃)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I7所示：
Figure BDA0002126232540000211
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率69％，dr值为1.4:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.66–7.55(m,1H),7.45–7.33(m,2H),7.09(dt,J＝8.4,1.9Hz,1H),6.74–6.67(m,1H),5.29(d,J＝3.6Hz,1H),3.91–3.83(m,1H),3.79(m,2H),3.70–3.61(m,1H),2.88–2.79(m,1H),2.78–2.62(m,2H),1.96(m,1H),1.82–1.73(m,1H),1.73–1.52(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.66–7.55(m,1H),7.45–7.33(m,2H),7.09(dt,J＝8.4,1.9Hz,1H),6.74–6.67(m,1H),5.04(d,J＝3.6Hz,1H),4.20–4.14(t,J＝8Hz,1H),3.91–3.83(m,1H),3.70–3.61(m,1H),3.42(td,J＝11.4,2.3Hz,1H),2.99–2.89(m,1H),2.78–2.62(m,2H),1.91–1.84(m,1H),1.82–1.73(m,1H),1.73–1.52(m,2H),1.33(ddd,J＝10.0,5.9,2.8Hz,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ153.72,153.68,145.28,145.26,134.56,134.53,127.64,127.63,124.89,124.73,120.64,120.46,111.25,111.22,106.37,106.34,102.17,101.99,73.65,69.91,64.35,60.99,43.80,43.01,39.93,38.64,36.60,33.26,23.18,22.51,20.77,19.58.HRMS calculated for C16H18O3(M+Na+):281.1148,found:281.1148。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I7。
实施例8
本实施例提供了一种3-(苯并噻吩-2-基)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(苯并噻吩)-甲基-2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I8所示：
Figure BDA0002126232540000221
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率69％，dr值为1.4:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.77(d,J＝7.9Hz,1H),7.70–7.65(m,1H),7.35–7.24(m,2H),7.02(t,J＝1.2Hz,1H),5.31(d,J＝3.7Hz,1H),4.02(t,J＝8.1Hz,1H),3.85–3.75(m,2H),3.66(m,1H),3.04(ddd,J＝14.9,8.0,1.0Hz,1H),2.97–2.85(m,2H),2.84–2.69(m,1H),2.09(m,1H),1.86–1.72(m,1H),1.72–1.48(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.77(d,J＝7.9Hz,1H),7.70–7.65(m,1H),7.35–7.24(m,2H),7.02(t,J＝1.2Hz,1H),5.06(d,J＝3.6Hz,1H),4.32(t,J＝8.4Hz,1H),3.93–3.85(m,1H),3.72(dd,J＝8.6,7.4Hz,1H),3.48–3.39(m,1H),3.12(ddd,J＝14.9,5.5,1.1Hz,1H),2.97–2.85(m,1H),2.84–2.69(m,1H),1.91(dp,J＝9.2,2.8Hz,1H),1.86–1.72(m,1H),1.72–1.48(m,2H),1.40–1.33(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ143.79,143.76,139.93,139.93,139.41,139.27,124.27,124.26,123.76,122.89,122.85,122.15,122.14,121.39,121.19,102.03,101.92,73.50,69.76,64.34,61.12,43.93,42.36,39.59,36.60,33.93,28.80,23.06,22.61,20.76,19.52.HRMS calculatedfor C16H18O2S(M+Na+):297.0920,found:297.0920。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I8。
实施例9
本实施例提供了一种3-(2，3，4，5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃)-甲基-二苯[b,d]呋喃及其制备方法。该3-(2，3，4，5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃)-甲基-二苯[b,d]呋喃的结构式如下分子结构式I9所示：
Figure BDA0002126232540000231
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率75％，dr值为1.4:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.94(dd,J＝7.7,1.5Hz,1H),7.73(t,J＝2.1Hz,1H),7.56(d,J＝8.2Hz,1H),7.50–7.41(m,2H),7.34(t,J＝7.5Hz,1H),7.27–7.21(m,1H),5.31(d,J＝3.7Hz,1H),3.93–3.84(m,1H),3.84–3.77(m,2H),3.73–3.63(m,1H),2.94–2.85(m,1H),2.82–2.66(m,2H),1.99(q,J＝4.8Hz,1H),1.81–1.58(m,4H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.94(dd,J＝7.7,1.5Hz,1H),7.73(t,J＝2.1Hz,1H),7.56(d,J＝8.2Hz,1H),7.50–7.41(m,2H),7.34(t,J＝7.5Hz,1H),7.27–7.21(m,1H),5.06(d,J＝3.7Hz,1H),4.21(t,J＝8.0Hz,1H),3.93–3.84(m,1H),3.73–3.63(m,1H),3.43(td,J＝11.3,2.4Hz,1H),3.07–2.95(m,1H),2.82–2.66(m,2H),1.96–1.87(m,1H),1.81–1.58(m,3H),1.33(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ156.51,154.91,154.86,134.61,127.64,127.46,127.17,124.42,124.40,124.06,122.66,120.58,120.56,120.17,120.06,111.70,111.54,111.52,102.19,102.00,73.64,69.90,64.37,61.03,43.87,43.00,39.95,38.68,36.66,33.36,23.18,22.55,20.78,19.64.HRMScalculated for C20H20O3(M+Na+):331.1305,found:331.1302。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I9。
实施例10
本实施例提供了一种3-(噻吩-3-基)-甲基--2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-(噻吩)-甲基--2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I10所示：
Figure BDA0002126232540000241
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率67％，dr值为1.3:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.26(dd,J＝5.1,2.8Hz,1H),6.92(ddt,J＝8.6,4.9,1.4Hz,2H),5.28(d,J＝3.7Hz,1H),3.93(t,J＝7.8Hz,1H),3.76(ddd,J＝13.0,10.3,7.7Hz,2H),3.67–3.60(m,1H),2.77(dd,J＝12.4,6.1Hz,1H),2.73–2.55(m,2H),1.98(ddt,J＝8.6,6.6,3.2Hz,1H),1.74–1.66(m,1H),1.62–1.48(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.26(dd,J＝5.1,2.8Hz,1H),6.92(ddt,J＝8.6,4.9,1.4Hz,2H),5.02(d,J＝3.3Hz,1H),4.24(t,J＝8.1Hz,1H),3.87(ddt,J＝11.7,4.3,2.5Hz,1H),3.67–3.60(m,1H),3.46–3.37(m,1H),2.91–2.81(m,1H),2.73–2.55(m,2H),1.85–1.80(m,1H),1.74–1.66(m,2H),1.62–1.48(m,1H),1.34(m,1H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ140.42,140.36,128.03,127.91,125.76,125.71,120.75,120.59,102.11,101.97,73.75,69.98,64.38,61.05,43.88,41.85,38.84,36.63,33.13,27.98,23.13,22.45,20.75,19.47.HRMS calculated for C12H16O2S(M+Na+):247.0763,found:247.0763。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I10。
实施例11
本实施例提供了一种3-苄基--2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]氧杂环庚烷及其制备方法。该3-苄基--2,3,4,5-四氢呋喃并[2,3-b]氧杂环庚烷的结构式如下分子结构式I11所示：
Figure BDA0002126232540000251
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，2,3,4,5-四氢-氧杂环庚三烯(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率54％，dr值为2.1:1。相关表征分析，其结果为：Cis-syn:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.30–7.25(m,2H),7.21–7.13(m,3H),5.22(d,J＝5.5Hz,1H),4.05(td,J＝4.0,1.2Hz,1H),4.02(td,J＝4.0,1.2Hz,1H),3.77(dd,J＝8.5,6.1Hz,1H),3.69(dd,J＝8.5,5.9Hz,1H),2.60(dd,J＝13.4,10.5Hz,1H),2.47–2.30(m,2H),1.86–1.79(m,2H),1.67(ddt,J＝8.8,5.8,3.2Hz,2H),1.44–1.33(m,3H).Cis-trans:1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.30–7.25(m,2H),7.21–7.13(m,3H),5.16(d,J＝5.6Hz,1H),4.15–4.07(m,2H),3.48(t,J＝8.5Hz,1H),3.38(ddd,J＝12.6,6.0,2.6Hz,1H),2.83(dd,J＝13.6,5.3Hz,1H),2.55–2.40(m,2H),2.47–2.30(m,2H),2.04–1.97(m,1H),1.86–1.79(m,2H),1.67(ddt,J＝8.8,5.8,3.2Hz,2H),1.44–1.33(m,2H).13C NMR(trans&cis mixture)(101MHz,Chloroform-d)δ140.92,140.04,128.65,128.58,128.43,126.17,125.96,109.91,109.53,73.29,71.96,69.28,68.91,51.10,48.49,45.29,42.83,38.21,34.07,32.76,32.33,28.85,26.70,25.29,24.72.HRMScalculated for C15H20O2(M+Na+):255.1356,found:255.1355。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I11。
实施例12
本实施例提供了一种3-苯基-2H,5H-四氢吡喃并[2,3-b]吡喃及其制备方法。该3-苯基-2H,5H-吡喃并[2,3-b]吡喃的结构式如下分子结构式I12所示：
Figure BDA0002126232540000261
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、对应的烯丙基醇化合物(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，3,4-二氢-2H-吡喃(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率60％，dr值为3:1:1:1。相关表征分析，其结果为：1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.35–7.27(m,2H),7.27–7.19(m,3H),4.80(d,J＝2.6Hz,1H),4.11(ddd,J＝11.4,4.6,2.2Hz,1H),3.91–3.84(m,1H),3.72(ddd,J＝11.0,4.5,2.1Hz,1H),3.61–3.54(m,1H),2.94(tt,J＝12.0,4.0Hz,1H),2.21(q,J＝12.6Hz,1H),2.01–1.96(m,1H),1.85–1.80(m,2H),1.69–1.63(m,2H),1.32–1.27(m,1H).13CNMR(four isomers)(101MHz,Chloroform-d)δ142.09,141.54,128.52,127.42,127.36,126.72,97.96,97.22,94.65,67.53,66.02,62.94,42.30,36.96,34.79,34.06,30.69,29.37,28.08,25.45,25.02,23.18,20.53,19.76.HRMS calculated for C14H18O2(M+Na+):241.1199,found:241.1202。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I12。
实施例13
本实施例提供了一种10-苄基-2，2，4，4-四异丙基-6-甲基-四氢呋喃并[3’,2’:5,6]吡喃并[3,4-f][1,3,5,2,4]氧杂硅杂环庚烷及其制备方法。该10-苄基-2，2，4，4-四异丙基-6-甲基-四氢呋喃并[3’,2’:5,6]吡喃并[3,4-f][1,3,5,2,4]氧杂硅杂环庚烷的结构式如下分子结构式I13所示：
Figure BDA0002126232540000262
其制备步骤如下：在干燥的8mL试管中加入氮苯基取代，阴离子为四氟硼酸根的光催化剂(0.01mmol,0.05eq)、二苯二硫醚(0.04mmol,0.2eq)、反式肉桂醇(0.2mmol,1eq)和3.0mL无水1，2-二氯乙烷，氩气置换三次，反应试管密封后，对应的烯糖(0.8mmol,4eq)缓慢加入反应体系中，于室温蓝光照射下搅拌18小时。反应完毕后，反应液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体，产率44％，dr值为2.3:2.2:2.2:1。相关表征分析，其结果为：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.31–7.26(m,2H),7.25–7.12(m,3H),5.44(d,J＝4.5Hz,1H),4.19–3.99(m,1H),3.82–3.67(m,2H),3.40(t,J＝8.9Hz,1H),3.29–3.22(m,1H),2.79–2.59(m,1H),2.25(dt,J＝9.5,5.0Hz,1H),1.98(dd,J＝9.0,4.5Hz,1H),1.37(d,J＝6.2Hz,1H),1.15–1.00(m,31H).13C NMR(four isomers)(101MHz,Chloroform-d)δ140.77,140.22,139.51,129.18,128.78,128.69,128.56,128.50,128.47,128.43,128.21,126.26,126.09,102.31,101.86,101.00,77.91,77.57,77.21,76.74,76.33,75.89,74.01,73.61,73.52,71.10,71.06,70.59,70.54,69.36,68.63,52.26,49.36,48.29,43.41,42.58,41.05,39.82,39.00,35.08,18.14,17.92,17.90,17.81,17.75,17.71,17.67,17.60,17.53,17.49,17.44,17.42,17.38,17.32,17.30,17.30,17.25,17.23,17.21,16.99,13.48,12.98,12.97,12.92,12.87,12.78,12.76,12.73,12.71,12.34,12.24,12.20,12.19.HRMScalculated for C27H46O5Si2(M+Na+):529.2776,found:529.2768。该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构I13。
实施例14
根据上述的双并环缩醛类化合物或者上述的制备方法制备的双并环缩醛类可在药物中间体的合成和功能材料制备中的应用，具体的可制备得到的药物结构式如下分子结构式I14所示：
Figure BDA0002126232540000271
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双并环缩醛类化合物的制备方法，包括如下步骤：
提供亲核试剂类化合物，所述亲核试剂类化合物的结构通式为
Figure 131032DEST_PATH_IMAGE001
；
提供烯丙基醇类化合物，所述烯丙基醇类化合物的结构通式为
Figure 526242DEST_PATH_IMAGE002
；
将所述亲核试剂类化合物、所述烯丙基醇类化合物与吖啶盐类光催化剂和氢转移试剂混合，加入溶剂进行溶解得到反应液，其中，所述吖啶盐类光催化剂选自
Figure 340614DEST_PATH_IMAGE003
，所述氢转移试剂选自二苯二硫醚，所述溶剂选自1，2-二氯乙烷；且，所述吖啶盐类光催化剂、所述氢转移试剂、所述亲核试剂类化合物、烯丙基醇类化合物添加的摩尔比为(0.1-20):(0.1-20):(1-100):(1-100)，所述溶剂与所述吖啶盐类光催化剂的摩尔比为（1000-1000000）：1；
将所述反应液在可见光的照射下进行环化反应，得到所述双并环缩醛类化合物，所述环化反应过程中，反应温度为25-35℃，反应时间为6-48小时，可见光波段为400-500 nm；
所述双并环缩醛类化合物的结构通式为
Figure 726858DEST_PATH_IMAGE004
；其中，所述R1、R2各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C20)烷基、杂芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)炔基中的任意一种；R3选自氢；R4选自C1-C20烷基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；R5、R6各自独立地选自C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20杂烷基、C5-C20杂环烷基的任意一种；
其中，所述芳基选自单环芳基；所述取代的芳基选自氰基(C1-C10)烷基(C3-C8)芳基；所述杂芳基选自呋喃基或噻吩基；所述取代的杂芳基选自烷氧基取代的呋喃基或脂肪链取代的噻吩基；所述芳氧基选自苯氧基，萘氧基，蒽氧基，菲氧基中的任意一种；
所述n选自1、2的任意一种。
2.根据权利要求1所述的双并环缩醛类化合物的制备方法，其特征在于，所述C1-C20烷基选自C1-C10烷基、所述C1-C20烷氧基选自C1-C10烷氧基、所述芳基(C1-C20)烷基选自芳基(C1-C10)烷基、所述杂芳基(C1-C20)烷基选自杂芳基(C1-C10)烷基、所述芳基(C1-C20)炔基选自芳基(C1-C10)炔基、所述C1-C20杂烷基选自C1-C10杂烷基、所述C5-C20杂环烷基选自C5-C10杂环烷基。
3.根据权利要求1-2任一所述的双并环缩醛类化合物的制备方法，其特征在于，所述R1为C1-C5烷基；R2选自C1-C5烷氧基、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、杂芳基氧基、芳基(C1-C5)烷基、杂芳基(C1-C5)烷基、芳基(C1-C5)炔基中的任意一种；R4选自C1-C5烷氧基、C1-C5杂烷基、C5-C7杂环烷基的任意一种；R5、R6各自独立地选自C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、C1-C5杂烷基、C5-C7杂环烷基的任意一种。
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