CN110372613A - 一种2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的高效制备方法 - Google Patents

一种2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的高效制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2,3,6‑三取代吡嗪氮氧类化合物的高效制备方法，属于精细化工技术领域。本发明方法以式(I)化合物作为底物，以特定亚硝酸酯为氧化剂，在氧气气氛下，反应温度为室温25℃，反应30min，合成目标产物。该合成方法简单，条件温和，收率较好，具有良好的应用前景。

Description

一种2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的高效制备方法
技术领域
本发明涉及一种2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的高效制备方法,属于精细化工技术领域。
背景技术
吡嗪作为一类非常重要的六元含氮杂环化合物，广泛存在于天然产物和生物活性药物分子骨架中；是医药、农药、新型高分子材料、香料和染料等生产的重要中间体。近几十年来，吡嗪衍生物在农药和医药研发领域得到了广泛研究，得到了高度重视。因此，吡嗪化合物的合成及其在新药、农药中的应用，已经成为科学研究的热点。
文献中关于吡嗪衍生物的合成报道已经很多，主要分为两类合成方法。一类是通过分子间缩合环化/氧化成吡嗪骨架，另一类直接以吡嗪为原料对其进行官能团衍生化。目前为止，大多取代的吡嗪衍生物的合成仍需要在强酸强碱催化或强氧化条件下进行，这些因素大大限制了其在药物合成领域的广泛应用(Florencio Zaragozaand AnnabelleGantenbein，Org.Process Res.Dev.2017,21,448-450；张玉秀，陈绘如，陈文华，5-甲基吡嗪-2-羧酸的合成工艺，化工时刊，2018,32(6):14-16；孟培培，赵红倩，刘可民，陈斌峰，田永寿,(S)-3-苯基-2-(吡嗪-2-甲酰胺基)丙酸的合成工艺研究,精细化工中间体，2019,49(1):26-28.)。因此，开发反应条件温和的无金属、无酸碱参与的绿色合成新技术用来合成多取代的吡嗪衍生物显得尤其重要。
综上所述，虽然吡嗪衍生物的合成方法很多，但无金属、无酸碱参与的合成方法报道的却很少，目前已有的方法大都需要在酸碱条件下进行，造成了一定的环境污染。因此开发反应条件温和、适用范围广泛、符合绿色技术要求的吡嗪衍生物合成方法非常重要。
发明内容
技术问题：提供一种温和、绿色、高效、适用范围广的吡嗪氮氧类化合物的制备方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种制备吡嗪氮氧类化合物的方法，所述吡嗪氮氧类化合物如式(II)所示，所述方法的合成路线为：
在氧气环境下，以亚硝酸酯化合物作为氧化剂，利用式(I)化合物与亚硝酸酯化合物反应得到式(II)化合物；
其中，R1选自氢、卤素、氰基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、酯基、卤素取代的C-4烷基；R2选自C1-4烷基、C1-4烷氧基、卤素取代的C-4烷基、芳基、取代芳基；所述取代芳基中的取代基包括卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基；R3选自C1-4烷基；R4选自叔丁基、异戊基。
所述亚硝酸酯化合物为叔丁基亚硝酸酯(又称亚硝酸特丁酯或亚硝酸叔丁酯，CAS号：540-80-7)。
在本发明的一种实施方式中，所述溶剂包括二氯乙烷、三氟乙醇、乙腈、二甲亚砜。
在本发明的一种实施方式中，氧化剂与底物的摩尔比为3.0:1-1.0:1。
在本发明的一种实施方式中，底物的反应浓度为0.05-0.1mmol/L。
在本发明的一种实施方式中，反应的温度为室温，所述室温为25±5℃。
在本发明的一种实施方式中，所述反应的时间为30min-60min。
在本发明的一种实施方式中，所述方法中的底物如下结构的化合物：
其中，R1为氢、甲基、叔丁基、甲氧基、氟、氯、溴、三氟甲基或硝基。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括如下步骤：
以二氯乙烷为反应溶剂，反应底物式(I)化合物与叔丁基亚硝酸酯(TBN)在室温下氧气气氛反应30min，反应结束后加水淬灭，水相乙酸乙酯萃取两次，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压浓缩除去溶剂，粗产品经过柱层析分离得到目标吡嗪氮氧类化合物(式(II)化合物)。
上述反应体系中，叔丁基亚硝酸酯的用量为1.0-3.0倍量。反应体系的浓度为0.05-0.1M。
本发明的第二个目的是提供一种2,3,6-三取代吡嗪氮氧化合物，所述化合物的结构式如式(II)所示：
其中，R1选自氢、卤素、氰基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、酯基、卤素取代的C-4烷基；R2选自C1-4烷基、C1-4烷氧基、卤素取代的C-4烷基、芳基、取代芳基；所述取代芳基中的取代基包括卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基；R3选自C1-4烷基。
有益效果：
本发明方法无需金属催化剂和酸碱参与，反应温度为室温，条件更温和；反应30min即可有效制备得到多取代吡嗪氮氧化合物，且产率较高可达71％。
附图说明
图1为实施例1中化合物的核磁氢谱图；
图2为实施例1中化合物的核磁氟谱图；
图3为实施例1中化合物的核磁碳谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：2-乙氧羰基-6-(4-氟苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-氟苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.162g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(119mg，产率71％)。
熔点：135-137℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.74(s,1H),7.96–7.88(m,2H),7.79(dd,J＝8.1,1.5Hz,2H),7.59–7.49(m,3H),7.20(dd,J＝11.9,5.3Hz,2H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):185.4,167.8,165.3,160.7,156.1,146.5,139.4,137.3,134.5,132.1(d,J＝9.8Hz),131.5(d,J＝2.9Hz),131.0,128.9,128.3,63.3,13.6.19F NMR(376MHz,CDCl3):-101.67(s).IR(cm-1):3065,2986,1738,1672,1597,1565,1507,1436,1411,1371,1338,1297,1271,1230,1176,1155,1119,1078,1012,979,934,878,850,800,768,737,699,661,637,610.
实施例2：2-乙氧羰基-6-苯甲酰基-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-苯丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.153g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(105mg，产率66％)。
熔点：103-105℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.72(s,1H),7.87-7.89(m,2H),7.76-7.78(m,2H),7.64-7.67(m,1H),7.50-7.55(m,5H),4.35(q,J＝8.0Hz,2H),1.23(t,J＝8.0Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):187.1,160.8,155.9,146.5,139.7,137.4,135.0,134.7,134.6,130.9,129.3,129.0,128.9,128.4,63.2,13.7；IR(cm-1):3060,2982,1739,1671,1597,1582,1565,1515,1435,1371,1337,1317,1317,1293,1270,1226,1181,1119,1076,1013,1001,978,928,878,858,802,755,699,650,615.
实施例3：2-乙氧羰基-6-(4-甲基苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-甲基苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.160g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(103mg，产率62％)。
熔点：85-87℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.71(s,1H),7.78(t,J＝9.4Hz,4H),7.57–7.49(m,3H),7.33(d,J＝8.0Hz,2H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),2.47(s,3H),1.25(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):186.5,160.8,155.7,146.3,146.0,139.8,137.4,134.6,132.5,130.8,129.7,129.4,128.9,128.4,126.9,63.2,21.85,13.62.IR(cm-1):3058,2982,2925,1738,1668,1604,1584,1566,1515,1435,1409,1371,1337,1315,1295,1271,1228,1185,1171,1119,1077,1013,978,927,978,927,878,858,835,763,735,699,660,610.
实施例4：2-乙氧羰基-6-(4-叔丁基苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-叔丁基苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.181g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(113mg，产率60％)。
熔点：122-124℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.70(s,1H),7.80(dt,J＝10.3,8.6Hz,4H),7.53(dd,J＝8.0,5.4Hz,5H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),1.37(s,9H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):186.4,160.7,158.8,155.6,146.2,139.9,137.3,134.5,132.3,130.8,129.3,128.8,128.3,127.1,126.8,126.0,63.1,35.3,30.8,13.6.IR(cm-1):3059,2964,2905,2869,1741,1672,1603,1584,1566,1514,1464,1435,1409,1371,1337,1316,1295,1270,1229,1195,1174,1119,1108,1077,1016,980,926,879,850,761,730,698,657.
实施例5：2-乙氧羰基-6-(4-甲氧基苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-甲氧基苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.168g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(110mg，产率63％，黄色液体)。
数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.70(s,1H),7.91–7.84(m,2H),7.78(dd,J＝8.0,1.6Hz,2H),7.54(t,J＝7.4Hz,3H),6.99(d,J＝8.9Hz,2H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),3.90(s,3H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):185.1,164.9,160.8,155.5,146.3,140.0,137.4,134.6,131.9,130.8,128.8,128.3,127.9,114.3,63.1,55.6,13.6.IR(cm-1):2981,2841,1738,1663,1598,1572,1511,1436,1422,1370,1337,1295,1265,1233,1182,1165,1119,1077,1024,979,927,878,844,767,736,699,644,616.
实施例6：2-乙氧羰基-6-(4-氯苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-氯苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.170g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(109mg，产率62％)。
熔点：119-121℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.75(s,1H),7.85–7.74(m,4H),7.59–7.45(m,5H),4.37(q,J＝7.2Hz,2H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):185.9,160.6,156.2,146.7,141.2,139.2,137.3,134.4,133.4,131.0,130.4,129.3,129.1,127.9,128.2,127.9,63.3,13.6.IR(cm-1):3060,2983,1739,1673,1587,1566,1515,1487,1435,1400,1372,1338,1294,1270,1226,1180,1119,1090,1013,979,928,877,844,761,737,699,655.
实施例7：2-乙氧羰基-6-(4-溴苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-溴苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.192g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(125mg，产率63％)。
熔点：118-120℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.74(s,1H),7.79–7.72(m,4H),7.67(d,J＝6.9Hz,2H),7.56–7.52(m,3H),4.37(q,J＝7.2Hz,2H),1.23(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):186.2,160.6,156.2,146.7,139.2,137.3,134.4,133.8,133.3,132.3,131.1,130.5,130.0,128.9,128.4,63.3,13.6.IR(cm-1):3059,2892,1739,1672,1585,1567,1515,1483,1435,1398,1371,1338,1294,1271,1226,1181,1119,1069,1011,978,927,876,841,761,735,698,653.
实施例8：2-乙氧羰基-6-(4-三氟甲基苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-三氟甲基苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.187g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(101mg，产率52％)。
熔点：100-102℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.81(s,1H),7.98(d,J＝8.1Hz,2H),7.80(td,J＝5.4,2.5Hz,4H),7.56(dt,J＝13.9,6.0Hz,3H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),1.63(s,1H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):186.5,160.6,156.6,147.0,138.9,137.9,137.3,135.4(q,J＝33.0Hz),135.2,134.4,131.2,129.3,128.9,128.4,127.4(q,J＝271.0Hz),126.0,125.9,124.7,122.0,119.3,63.4,13.6.19F NMR(376MHz,CDC3):-63.29(s).IR(cm-1):3062,2894,1739,1679,1584,1565,1513,1435,1411,1373,1325,1293,1271,1225,1171,1126,1066,1016,980,927,878,856,768,699,654.
实施例9：2-乙氧羰基-6-(4-硝基苯甲酰基)-3-苯基吡嗪氮氧化物的制备方法
在10mL干燥的反应管中，在氧气气氛下依次加入原料Z-3-苯基-3-(3-(4-硝基苯基)丙炔氨基)丙烯酸乙酯(0.175g，0.5mmol)和叔丁基亚硝酸酯(0.103g，1mmol)，10mL二氯乙烷，混合体系在室温25℃反应30min。TLC检测，原料消失，反应结束，加水淬灭。乙酸乙酯萃取水相两次(20mL×2)，合并有机相用饱和食盐水洗一次，减压旋干除去溶剂。经柱层析得到目标产物(87mg，产率48％)。
熔点>200℃。数据表征：1H NMR(400MHz,CDCl3):8.85(s,1H),8.36(d,J＝8.9Hz,2H),8.01(d,J＝8.9Hz,2H),7.80(d,J＝9.3Hz,2H),7.62–7.51(m,3H),4.37(q,J＝7.1Hz,2H),1.24(t,J＝7.1Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):186.1,160.5,156.9,150.7,147.3,139.8,138.4,137.2,134.3,131.3,129.7,129.0,128.4,124.1,63.4,13.6.IR(cm-1):3355,3117,2922,1958,1728,1684,1600,1583,1567,1520,1433,1409,1368,1349,1337,1324,1298,1268,1223,1180,1163,1117,1076,1009,979,940,930,876,864,851,809,786,770,757,720,704,655,612.
实施例10氧化剂种类对反应进程的影响：
参照实施例1，将TBN替换为过氧叔丁醇(tBuOOH)、过氧叔丁醚(tBuOOtBu)、乙酸碘苯(PhI(OAc)2)、亚硝酸甲酯，其他条件不变，发现4种反应体系均无法制备得到吡嗪产物。结果说明只有TBN才能作为该反应的氧化剂和硝化剂。
实施例11氧化剂用量对反应进程的影响：
参照实施例1，将TBN的摩尔量分别替换为0.5mmol、1.5mmol，其他条件不变，制备得到产物。结果如表1所示：1.0mmol的TBN得到最好收率。
表1不同TBN用量对反应的影响
实施例12溶剂对反应进程的影响：
参照实施例1，将DCE分别替换为三氟乙醇、乙腈、二甲亚砜，其他条件不变，制备得到产物。结果如表2所示：二氯乙烷得到最好产率，三氟乙醇得到51％收率，乙腈得到54％收率，二甲亚砜得到28％产率，六氟异丙醇不反应。
表2不同溶剂对反应的影响

Claims (10)

1.一种制备2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的方法，所述2,3,6-三取代吡嗪氮氧类化合物的结构式如式(II)所示，所述方法的合成路线为：
在氧气环境下，以亚硝酸酯化合物作为氧化剂，利用式(I)化合物与亚硝酸酯化合物反应得到式(II)化合物；
其中，R1选自氢、卤素、氰基、硝基、C1-4烷基、C1-4烷氧基、酯基、卤素取代的C-4烷基；R2选自C1-4烷基、C1-4烷氧基、卤素取代的C-4烷基、芳基、取代芳基；所述取代芳基中的取代基包括卤素、C1-4烷基、C1-4烷氧基；R3选自C1-4烷基；R4为叔丁基或者异戊基。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括二氯乙烷、三氟乙醇、乙腈、二甲亚砜中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氧化剂与式(I)化合物的摩尔比为(3-1):1。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，式(I)化合物的反应浓度为0.05-0.1mmol/L。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，反应的温度为室温，所述室温为25±5℃。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述反应的时间为30min-60min。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述式(I)化合物的结构式如下所示：
其中，R1为氢、甲基、叔丁基、C-4烷氧基、氟、氯、溴、三氟甲基或硝基。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述反应的时间为30min。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂为二氯乙烷。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R4为叔丁基。
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