CN110467553A - 一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法 - Google Patents

一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于1,6‑烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法。在溶剂中以1,6‑烯炔化合物和硝酸铜为原料，然后在氧化剂的作用下进行硝化/环化反应，至原料反应完全，再经后处理得到硝基取代的2‑吡咯烷酮类化合物。硝化反应过程中无需溶剂中水的参与及无需经历亚硝酸这种具有较强酸性的中间体，大幅度简化了反应过程且在中性条件下进行，且具有广泛的氢源，实现了在温和的氧化体系下高区域选择性的以较高产率制备获得硝基取代产物。该方法具有操作简便、原料廉价易得、成本低，反应底物适应范围广泛、反应条件温和、高效稳定的优点，特别适合于工业化生产，具有良好的应用前景，同时也为自由基硝化反应提供了一种新思路。

Description

一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法
技术领域
本申请属于有机合成领域，具体涉及一种硝酸铜参与的1,6-烯炔类化合物在温和条件下的高区域选择性硝化/环化反应方法。
背景技术
化合物的硝化反应在医药、农药、染料、炸药等领域具有广泛的应用价值。传统的硝化反应使用硝硫混酸作为硝化试剂的策略得到了普遍发展与应用，该方法工艺成熟，成本低，但原子经济性低，严重污染环境，副产物较多。20世纪90年代以后，随着人们对环境保护，可持续发展意识的增强，硝化反应开始从传统硝化方法向清洁绿色方向发展。自由基硝化反应由于反应体系不需要酸，副产物少，反应条件温和等优点受到了化学家的广泛关注，并已经成为现代有机合成的研究热点，其可以将普通的C-H键直接转化为C-NO2骨架，为硝基化合物的制备提供了一条简洁高效的路径。此外，自由基硝化策略能避免传统亲核及亲电取代中NO2 -和NO2 +的使用，使得制备过程更加简洁和通用。
1,n-烯炔衍生物参与的自由基环化反应是构建复杂环状化合物的重要手段。近年来，科研工作者开发出了1,n-烯炔衍生物的自由基硝化反应方法。例如，可参见如下文献：(1)Cascade nitration/cyclization of 1,7-enynes with t-BuONO and H2O:one-potself-assembly of pyrrolo[4,3,2-de]quinolinones.Yu Liu et.al.,Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,9017-9020；(2)Nitrative cyclization of 1-ethynyl-2-(vinyloxy)benzenes to access1-[2-(nitromethyl)benzofuran-3-yl]ketones throughdioxygen activation.Ming Hu et.al.,Adv.Synth.Catal.2015,357,3332-3340；(3)Metal-free nitro-carbocyclization of 1,6-enynes with t-BuONO and TEMPO.Xin-Hua Hao et.al.,Chem.Commun.2015,51,6839-6842；(4)Regioselective nitrativecyclization of 1,6-enynes with t-BuONO under metal-free conditions.Wen-TingWei et.al.,ACS Sustainable Chem.Eng.2018,6,15301-15305；发明专利CN201810884140.8公开了一种无任何外来添加剂条件下2-吡咯烷酮类化合物的绿色合成方法。该方法通过向Schlenk反应瓶中加入1，6-烯炔(1)、式2a的亚硝酸叔丁酯和溶剂1，4-二氧六环，将反应瓶置于一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，经后处理得到目标产物2-吡咯烷酮类化合物，该反应氢源只是来源于叔丁醇，其反应收率低(83％)，反应时间长(12h)。
然而，在上述现有技术报道的1,n-烯炔衍生物的自由基硝化反应中，均使用不稳定的亚硝酸叔丁酯作为硝化试剂，因为亚硝酸叔丁酯可以均裂产生叔丁基自由基和NO自由基，NO自由基还可以进一步氧化得到NO2自由基，但该过程需溶剂中水的参与，还会产生具有较强酸性的中间体-亚硝酸，并且使用亚硝酸叔丁酯作为硝基源在产生硝基自由基的同时会一并产生活泼的亚硝基自由基，不仅反应原子经济性低，而且使得反应体系不具可控性。此外，上述报道在发生硝化反应的同时还引入了其他官能团，反应的区域选择性不高，限制了化学合成多样性的需求。
因此，寻找一种高效、高选择性的1,n-烯炔自由基硝化反应仍然是一个挑战性的课题。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供了一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，解决现有烯炔自由基硝化反应存在反应原子经济性低，反应体系不可控，反应的区域选择性不高以及反应效率低和反应时间长的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，包括如下步骤：
在溶剂中以1,6-烯炔化合物和硝酸铜为原料，然后在氧化剂的作用下进行硝化/环化反应，至原料反应完全，再经后处理得到硝基取代的2-吡咯烷酮类化合物，反应式如下所示；
式1及式I表示的化合物中，R1选自氢、C5-C14芳基、C1-C10烷基或C1-C6酰基；
R2选自氢、C1-C6烷基或C5-C14芳基；
R3选自氢、C1-C8烷基、C5-C14芳基或C5-C14杂芳基；
所述R1、R2或R3取代基中所述碳原子数目的芳基、烷基、酰基和杂芳基可以进一步的被取代基取代，所述取代基每次出现时独立地选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-或C1-C6烷基-OC(O＝)-。
进一步，所述氧化剂选自过硫酸钾、醋酸碘苯、过硫酸氢钾复合盐、二叔丁基过氧化物和过氧化叔丁醇中的任意一种或几种的混合物；优选为过硫酸氢钾复合盐。
进一步，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈、1,2-二氯乙烷、氯苯中的任意一种或几种的混合物；优选为N,N-二甲基甲酰胺。
进一步，所述1,6-烯炔化合物、硝酸铜与氧化剂的摩尔比为1:1～3:1～2。
进一步，所述反应温度为60～100℃。
进一步，所述反应的气氛为空气。
进一步，所述后处理的具体操作如下：将反应完成后的反应液用乙酸乙酯萃取有机相，再将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离即得到硝基取代的2-吡咯烷酮类化合物。
进一步，所述柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种高效、高选择性的1,6-烯炔类化合物自由基硝化/环化反应的新方法，该方法以硝酸铜作为硝化试剂，硝酸铜在氧化剂的作用下，在加热的反应体系中热裂解产生硝基自由基。该过程无需溶剂中水的参与及无需经历亚硝酸这种具有较强酸性的中间体，大幅度简化了反应过程且在中性条件下进行。再者，烯基自由基中间体可以在溶剂或水中等得到氢原子，具有广泛的氢源。本发明的反应收率可以达到95％，反应时间为4h，大大提高了反应效率，从而实现了在温和的氧化体系下高区域选择性的以较高产率制备获得硝基取代的2-吡咯烷酮类化合物，解决了现有烯炔自由基硝化反应存在反应原子经济性低，反应体系不可控，反应效率低和反应时间长的问题。
2、本发明的制备方法是以1,6-烯炔类化合物与硝酸铜为反应原料，在氧化剂的促进下，经自由基过程高区域选择性硝化/环化反应得到一系列的目标产物，在发生硝化反应的同时不会引入其他官能团，反应的区域选择性高，能够满足化学合成多样性的需求，扩大了其应用范围。该方法具有操作简便、原料廉价易得、成本低，反应底物适应范围广泛、反应条件温和、高效稳定的优点，特别适合于工业化生产，具有良好的应用前景，同时也为自由基硝化反应提供了一种新思路。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细的描述，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如无特殊说明，均可以从商业途径获得和/或根据已知的方法制备获得。
实施例1-14为反应条件优化实验。
实施例1
向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,6-烯炔化合物(39.8mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸钾(K2S2O8,64.8mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中的洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-1(90％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.68(d,J＝8.0Hz,2H),7.40(t,J＝8.0Hz,2H),7.20(t,J＝7.5Hz,1H),5.30(t,J＝2.0Hz,1H),5.20(t,J＝3.5Hz,1H),4.97(d,J＝14.0Hz,1H),4.57-4.53(m,2H),4.49-4.45(m,1H),1.36(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.6,142.0,138.7,129.1,125.4,120.5,109.3,79.3,51.8,48.7,23.4。
实施例2
不加氧化剂过硫酸钾，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为0％。
实施例3
氧化剂用醋酸碘苯(PhI(OAc)2,77.3mg,0.24mmol)代替过硫酸钾，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为21％。
实施例4
氧化剂用过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)代替过硫酸钾，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为95％。
实施例5
氧化剂用二叔丁基过氧化物(DTBP,35.0mg,0.24mmol)代替过硫酸钾，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为24％。
实施例6
氧化剂用过氧化叔丁醇(TBHP,21.6mg,0.24mmol)代替过硫酸钾，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为18％。
实施例7
氧化剂过硫酸氢钾复合盐用量为1当量(Oxone,122.8mg,0.20mmol)，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为71％。
实施例8
氧化剂过硫酸氢钾复合盐用量为2当量(Oxone,245.6mg,0.40mmol)，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为92％。
实施例9
溶剂用四氢呋喃(THF,2mL)代替N,N-二甲基甲酰胺，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为78％。
实施例10
溶剂用乙腈(MeCN,2mL)代替N,N-二甲基甲酰胺，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为5％。
实施例11
溶剂用1,2-二氯乙烷(DCE,2mL)代替N,N-二甲基甲酰胺，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为62％。
实施例12
溶剂用氯苯(PhCl,2mL)代替N,N-二甲基甲酰胺，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为8％。
实施例13
反应温度降低至60℃，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为27％。
实施例14
反应温度升高至100℃，其余条件同实施例4，得到目标产物I-1的收率为82％。
由上述实施例1～14可以看出，本发明最佳的反应条件为实施例4的反应条件，即氧化剂选择过硫酸氢钾复合盐(Oxone,1.2当量)、溶剂选择N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，反应温度为80℃。在获得最佳反应条件的基础上，发明人进一步在该最佳反应条件下，选择不同取代基的1,6-烯炔化合物为原料以发展高区域选择性自由基硝化/环化反应方法。
实施例15
向Schlenk瓶中加入式1b所示的1,6-烯炔化合物(45.8mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中的洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-2(96％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.56(d,J＝9.0Hz,2H),6.93(d,J＝9.0Hz,2H),5.30-5.20(m,2H),4.97(d,J＝14.5Hz,1H),4.55-4.49(m,2H),4.45-4.40(m,1H),3.81(s,3H),1.37(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.2,157.3,142.4,131.8,122.5,114.3,109.2,79.4,55.5,52.3,48.5,23.4。
实施例16
向Schlenk瓶中加入式1c所示的1,6-烯炔化合物(42.5mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-3(95％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.55(d,J＝8.5Hz,2H),7.21(d,J＝8.5Hz,2H),5.30(t,J＝2.0Hz,1H),5.21(t,J＝3.0Hz,1H),4.97(d,J＝14.5Hz,1H),4.56-4.50(m,2H),4.48-4.44(m,1H),2.35(s,3H),1.37(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.3,142.3,136.1,135.2,129.6,120.6,109.2,79.4,52.0,48.6,23.4,20.9。
实施例17
向Schlenk瓶中加入式1d所示的1,6-烯炔化合物(46.6mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中的洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-4(87％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.65(d,J＝9.0Hz,2H),7.37(d,J＝9.0Hz,2H),5.32(t,J＝2.5Hz,1H),5.23(t,J＝3.5Hz,1H),4.98(d,J＝14.0Hz,1H),4.59-4.51(m,2H),4.47-4.44(m,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.7,141.6,137.2,130.5,129.1,121.5,109.5,79.3,51.7,48.7,23.4。
实施例18
向Schlenk瓶中加入式1e所示的1,6-烯炔化合物(55.4mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将所述有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-5(85％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.60(d,J＝9.0Hz,2H),7.52(d,J＝8.5Hz,2H),5.32(t,J＝2.0Hz,1H),5.23(t,J＝2.5Hz,1H),4.97(d,J＝14.5Hz,1H),4.59-4.51(m,2H),4.47-4.44(m,1H),1.37(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.7,141.6,137.7,132.1,121.8,118.2,109.6,79.3,51.6,48.7,23.4。
实施例19
向Schlenk瓶中加入式1f所示的1,6-烯炔化合物(53.4mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-6(84％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.86(d,J＝8.5Hz,2H),7.66(d,J＝8.5Hz,2H),5.35(t,J＝2.5Hz,1H),5.25(t,J＝2.0Hz,1H),4.99(d,J＝14.5Hz,1H),4.65-4.56(m,2H),4.54-4.51(m,1H),1.38(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.2,141.6,141.3,126.5(q,JC-F＝32.8Hz),126.2(q,JC-F＝2.8Hz),122.9,119.7,109.7,79.3,51.4,48.8,23.4；19F NMR(471MHz,CDCl3)δ:-62.2。
实施例20
向Schlenk瓶中加入式1g所示的1,6-烯炔化合物(44.8mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将所述有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-7(83％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.88(d,J＝8.5Hz,2H),7.70(d,J＝8.0Hz,2H),5.37(t,J＝3.0Hz,1H),5.27(t,J＝2.0Hz,1H),4.99(d,J＝14.5Hz,1H),4.65-4.56(m,2H),4.53-4.50(m,1H),1.39(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.4,142.4,140.9,133.2,119.7,118.6,109.9,108.0,79.3,51.2,48.9,23.5；HRMS m/z(ESI)calcd for C14H14N3O3([M+H]+)272.1030,found 272.1034。
实施例21
向Schlenk瓶中加入式1h所示的1,6-烯炔化合物(42.6mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-8(70％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.35(t,J＝7.5Hz,2H),7.30(t,J＝7.0Hz,3H),5.13-5.12(m,2H),4.94(d,J＝14.5Hz,1H),4.66(d,J＝15.0Hz,1H),4.53-4.48(m,2H),3.92-3.85(m,2H),1.31(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.1,142.9,135.6,128.8,128.2,127.8,109.0,79.1,49.8,47.6,46.7,23.5。
实施例22
向Schlenk瓶中加入式1i所示的1,6-烯炔化合物(57.4mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将所述有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-9(79％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:6.82-6.77(m,3H),5.12(d,J＝20.5Hz,2H),4.85(d,J＝14.5Hz,1H),4.44(d,J＝14.0Hz,1H),3.91(t,J＝2.0Hz,2H),3.87(s,3H),3.86(s,3H),3.64(t,J＝7.5Hz,2H),2.90-2.84(m,2H),1.19(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.1,149.0,147.7,143.1,131.1,120.6,112.0,111.4,108.9,79.2,55.9,55.9,50.9,47.5,44.2,33.0,23.2。
实施例23
向Schlenk瓶中加入式1j所示的1,6-烯炔化合物(51.0mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-10(68％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.28(d,J＝7.5Hz,2H),7.19-7.17(m,3H),5.19(t,J＝2.0Hz,1H),5.13(t,J＝3.0Hz,1H),4.88(d,J＝14.0Hz,1H),4.45(d,J＝14.0Hz,1H),3.98(t,J＝2.0Hz,2H),3.49-3.45(m,1H),3.39-3.34(m,1H),2.66(t,J＝7.0Hz,2H),1.70-1.61(m,4H),1.26(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.0,143.2,142.0,128.4,128.3,125.8,109.0,79.3,50.3,47.6,42.4,35.4,28.4,26.3,23.4；HRMS m/z(ESI)calcd for C17H23N2O3([M+H]+)303.1703,found303.1707。
实施例24
向Schlenk瓶中加入式1k所示的1,6-烯炔化合物(55.4mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将所述有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-11(75％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.95(d,J＝8.5Hz,2H),7.35(d,J＝8.0Hz,2H),5.26(d,J＝1.5Hz,1H),5.15(d,J＝1.0Hz,1H),4.76(d,J＝15.0Hz,1H),4.64(d,J＝16.5Hz,1H),4.44-4.39(m,2H),2.44(s,3H),1.29(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:173.5,145.6,140.5,134.1,129.7,128.3,110.3,79.0,50.2,48.6,23.2,21.8。
实施例25
向Schlenk瓶中加入式1l所示的1,6-烯炔化合物(42.6mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，然后将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-12(66％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.71(d,J＝8.0Hz,2H),7.41(t,J＝8.0Hz,2H),7.21(t,J＝7.5Hz,1H),5.62-5.58(m,1H),4.95(d,J＝14.0Hz,1H),4.51-4.46(m,3H),1.70(d,J＝7.0Hz,3H),1.34(s,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:174.1,138.9,133.2,129.1,125.3,120.7,119.6,79.9,50.1,48.5,23.9,13.7。
实施例26
向Schlenk瓶中加入式1m所示的1,6-烯炔化合物(55.0mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-13(94％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.33(d,J＝4.0Hz,3H),7.23-7.19(m,4H),7.18-7.15(m,3H),5.36(t,J＝2.5Hz,1H),5.24(t,J＝2.5Hz,1H),5.17(d,J＝14.5Hz,1H),4.70-4.66(m,1H),4.13(d,J＝13.5Hz,1H),3.56-3.52(m,1H),3.14(d,J＝13.0Hz,1H),2.69(d,J＝12.5Hz,1H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:172.1,140.4,138.2,133.7,130.3,129.0,128.2,127.6,125.6,121.3,109.9,78.6,54.7,52.6,42.7；HRMS m/z(ESI)calcd for C19H19N2O3([M+H]+)323.1390,found 323.1394。
实施例27
向Schlenk瓶中加入式1n所示的1,6-烯炔化合物(52.2mg,0.2mmol)、式2a所示的硝酸铜(74.8mg,0.4mmol)、过硫酸氢钾复合盐(Oxone,147.4mg,0.24mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(2mL)，然后将反应器在空气气氛、80℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为4小时)，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取有机相，将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷，得到目标产物I-14(62％yield)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ:7.67(d,J＝8.0Hz,2H),7.59(d,J＝7.5Hz,2H),7.40-7.34(m,5H),7.18(t,J＝7.5Hz,1H),5.59(t,J＝2.0Hz,1H),5.43-5.38(m,2H),4.82(d,J＝14.5Hz,1H),4.55-4.47(m,2H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ:171.2,140.0,138.7,134.7,129.3,129.0,128.7,126.7,125.3,120.4,111.7,78.3,56.6,52.0。
实施例28反应机理控制试验
向实施例4的反应中加入2.4当量的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)或对苯二酚或四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)作为自由基清除剂，该反应的目标产物收率都为0％，表明该反应经历自由基反应过程。
由此可知，本发明的可能的反应机理可以推导如下式所示：
由上述反应可知：首先，商业化可购买的且在常温下能稳定的硝酸铜在氧化剂的作用下，在加热的反应体系中热裂解产生硝基自由基。该过程无需溶剂中水的参与及无需经历亚硝酸这种具有较强酸性的中间体，大幅度简化了反应过程且在中性条件下进行。接着，硝基自由基高选择性的与1,6烯炔中的碳碳双键发生自由基加成反应得到烷基自由基中间体A，其经进一步的分子内环化得到烯基自由基中间体B。最后，中间体B攫取溶剂中的氢原子得到目标产物I-1。其中由中间体转化为产物时需攫取一个氢原子，氢原子可以来自于溶剂及水等，故而本发明具有更广泛的氢源，反应收率可以达到95％，而且反应时间可以缩短到4小时，大大的提高了反应效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，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 (8)

1.一种基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，包括如下步骤：
在溶剂中以1,6-烯炔化合物和硝酸铜为原料，然后在氧化剂的作用下进行硝化/环化反应，至原料反应完全，再经后处理得到硝基取代的2-吡咯烷酮类化合物，反应式如下所示；
式1及式I表示的化合物中，R1选自氢、C5-C14芳基、C1-C10烷基或C1-C6酰基；
R2选自氢、C1-C6烷基或C5-C14芳基；
R3选自氢、C1-C8烷基、C5-C14芳基或C5-C14杂芳基；
所述R1、R2或R3中所述碳原子数目的芳基、烷基、酰基和杂芳基可以进一步的被取代基取代，所述取代基每次出现时独立地选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-或C1-C6烷基-OC(O＝)-。
2.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，所述氧化剂选自过硫酸钾、醋酸碘苯、过硫酸氢钾复合盐、二叔丁基过氧化物和过氧化叔丁醇中的任意一种或几种的混合物；优选为过硫酸氢钾复合盐。
3.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙腈、1,2-二氯乙烷、氯苯中的任意一种或几种的混合物；优选为N,N-二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，所述1,6-烯炔化合物、硝酸铜与氧化剂的摩尔比为1:1～3:1～2。
5.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，所述反应温度为60～100℃。
6.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，所述反应的气氛为空气。
7.根据权利要求1所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，所述后处理的具体操作如下：将反应完成后的反应液用乙酸乙酯萃取有机相，再将得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离即得到硝基取代的2-吡咯烷酮类化合物。
8.根据权利要求7所述基于1,6-烯炔类化合物硝化/环化反应的新方法，其特征在于，所述柱层析中洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷。
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