CN110698431B - 一种1,2-苯并噻嗪类化合物的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1,2‑苯并噻嗪类化合物的合成方法,以亚砜亚胺作为导向基团,以过渡金属钯作为催化剂,在氟化物存在下,以亚砜亚胺类化合物和芳炔前体作为反应底物,经C‑H或N‑H键活化的环化反应,合成了一系列1,2‑苯并噻嗪类化合物。本发明原料简单易得,反应条件温和,实现了C‑C和C‑N键的构建,同时缩短了合成路线,符合绿色环保的理念。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成1,2-苯并噻嗪类化合物的方法。
背景技术
杂环化合物在有机化学中占据着重要的地位,苯并噻嗪是指由苯环和硫氮的杂环并合而成的一类杂环化合物,具有广泛的生理活性和应用价值,因而在医药、农药等领域发挥着不可替代的作用。非甾体抗炎药作为一种治疗疼痛和风湿性疾病的药物被广泛使用(Nature 2002,420,860-867),其中1,2-苯并噻嗪类药物是一类具有苯噻嗪环的非甾体抗炎药,代表药物有美洛昔康、吡罗昔康,临床发现此类药物具有多种药理活性,例如抗炎、抗菌、抑制肿瘤细胞增殖、调节免疫能力、低血管通透性等(ArchPharm.2012,345,841-851;Vet.Comp.Oncol.2012,10(3),184-193;Critical Reviews inOncology/Hematology.2007,61(1),1-25;Breast Cancer Res Treat,2008,109(3),533-543)。因此,1,2-苯并噻嗪类化合物的合成及应用引起了国内外化学工作者的研究兴趣(Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,11573-11576;Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,12349-12352)。
现有文献报道的合成1,2-苯并噻嗪类化合物的主要方法有:(1)2001年,WrightS.W.等人采用硫光气和硫单质作为硫源,在较为苛刻的条件下,合成苯并噻嗪类化合物(Heterocyclic Chem.,2001,38,723-726);(2)铜催化的邻二卤代苯与2-氨基苯硫酚通过C-S键偶联和C-N键偶联反应合成苯并噻嗪类化合物(Org.Lett.2013,15(11),2594-2597;Angew.Chem.2013,125(12),3562-3564;);(3)Pd催化的邻卤代亚砜亚胺与端炔发生Sonogashira交叉偶联反应和分子内的烷基酰胺化或与芳基碘化物环化生成苯并噻嗪类化合物(Org.Lett,2005,7(1),143-145;Org.Lett.2018,20(9),2590-2594);(4)钴、铑、钌等过渡金属催化的C-H/N-H活化环化反应得到苯并噻嗪类化合物(Chem.Eur.J.2014,20(48),15732-15736;Chem.Commun.2015,51,12992-12995;Org.Lett.2016,18(14),3498-3501);(5)钯催化的邻位预先卤化的N-乙酰基磺酰亚胺或硫醚类化合物与硼酸化物先发生Suzuki偶联反应,再经过分子内的氧化环化反应得到苯并噻嗪类化合物(Org.Lett.2017,19(3),726-729;Chem.Sci,2016,7,2587-2591)。这些苯并噻嗪类化合物的合成方法都是分子内环化反应,不同程度存在一些缺点:需要预官能团化特别是卤化的底物,底物适用范围小,催化剂昂贵,环境不友好等。因此发展操作简便、反应条件温和、绿色高效的反应途径合成苯并噻嗪类化合物具有重要的理论意义和应用价值。
C-H键活化是构建C-C及C-R键(R=N、S、O等)的有效方法,在过渡金属催化下,可以一步实现C-C键和C-R键的构造,进而提高反应效率。在钯、铑、钴等金属的催化下,采用C-H/N-H活化、通过环化的方式可以有效的合成硫氮杂环化合物,极大的提高了反应效率,符合原子利用率的理念。苯并噻嗪类化合物可以在导向基团亚砜亚胺的作用下通过C-H/N-H键官能团化与不饱和烃类化合物发生环化反应生成一系列的高区域选择性的苯并噻嗪类化合物(Chem.Eur.J.2014,20(17),4896-4900;Angew.Chem.Int.Ed.2015,54(42),12349-12352;Chem.Eur.J.2014,20(48),15732-15736;Org.Lett.2017,19(7),1706-1709;Org.Lett.2017,19(21),
6020-6023)。同时,苯炔作为一种高活性瞬态中间体,也被广泛应用于杂环化合物和复杂的天然产物的合成中。近年来,苯炔逐渐被引入过渡金属催化的C-H键活化环化反应中,但这方面的报道相对较少,主要是因为苯炔中间体非常活泼,在过渡金属的存在下会发生很多副反应(Chem.Commun.2014,50,12116-12119;Org.Lett.2014,16(20),5354-5357;J.Org.Chem.2015,80(5),2835-2841)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述1,2-苯并噻嗪类化合物合成方法的缺点,提供一种原料简单易得、反应操作简单、底物适用性广、原子利用率高、绿色高效的合成1,2-苯并噻嗪类化合物的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案为:将式I所示的亚砜亚胺类化合物与式II或式III或式IV所示的芳炔前体、氧化铜、氟化铯、1-金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯加入有机溶剂中,在惰性气体保护及密闭条件下90~120℃反应,得到式V或式VI或式VII所示的1,2-苯并噻嗪类化合物;
式I~VII中,R1代表H、C1~C3烷基、苯基、苄基中任意一种,R2代表苯环上的取代基,w代表R2的取代个数,w=1或2,即R2具体代表苯环上单取代或双取代的H、C1~C4烷基、C1~C4烷氧基、卤素、硝基中任意一种;R3、R4各自独立的代表H、C1~C3烷基、卤素中任意一种,OTf代表三氟甲磺酰基,TMS代表三甲基硅基。
上述合成方法中,所述亚砜亚胺类化合物与芳炔前体、氧化铜、氟化铯、1-金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯的摩尔比为1:1.5~2.5:1.5~3:3~5:0.5~1.5:0.5~2.5:0.05~0.20,优选砜亚胺类化合物与芳炔前体、氧化铜、氟化铯、金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯的摩尔比为1:2~2.5:2~2.5:4~4.5:1~1.5:1~1.5:0.15~0.20。
上述合成方法中,所述的有机溶剂为干燥的1,4-二氧六环、1,2二氯乙烷、乙腈中任意一种或1,4二氧六环与乙腈体积比为3:1的混合溶液。
上述合成方法中,进一步优选在惰性气体保护及密闭条件下100~110℃反应18~24小时。
本发明的有益效果如下:
本发明以亚砜亚胺作为导向基团,在过渡金属钯催化下,建立了一种简单、高效的合成1,2-苯并噻嗪类化合物的新方法。以亚砜亚胺类化合物和芳炔前体作为反应底物,经C-H/N-H键活化的环化反应,合成了一系列1,2-苯并噻嗪类化合物。该方法原料简单易得,反应条件温和,一步实现了C-C/C-N键的构建,同时缩短了合成路线,符合绿色环保的理念。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明,但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
在25mL耐压管中依次加入15.02mg(0.1mmol)式I-I所示的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺、4.49mg(0.02mmol)醋酸钯、15.91mg(0.2mmol)氧化铜、18.21mg(0.1mmol)1-金刚烷甲酸、60.60mg(0.4mmol)氟化铯、19.15mg(0.1mmol)乙酸铯、2mL二氧六环、59.60mg(0.2mmol)式II-I所示的2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯,在氩气保护的密闭体系下110℃搅拌24h,反应结束后冷却至室温,用乙酸乙酯萃取,合并有机相,用无水Na2SO4干燥,减压除去乙酸乙酯,粗产物经柱层析分离(以石油醚与乙酸乙酯体积比为1:3的混合液为洗脱剂),得到式V-1所示的5-甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为72%,结构表征数据如下:
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.13(d,J=8.3Hz,1H),7.94(d,J=8.0Hz,1H),7.84(d,J=7.9Hz,1H),7.67(t,J=7.8Hz,1H),7.51(t,J=7.6Hz,1H),7.33-7.30(m,1H),7.19(d,J=8.0Hz,1H),7.02(t,J=7.6Hz,1H),3.45(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ142.85,134.08,132.94,130.76,127.91,124.90,124.87,123.92,123.91,123.54,120.89,117.42,44.73;HRMS(ESI)m/z:C13H11NOS[M+Na]+理论值252.0454,实测值252.0452。
实施例2
本实施例中,用等摩尔式I-II所示的4-甲氧基-S-甲基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-II所示的4-甲氧基-5-甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为74%,结构表征数据如下:
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.92(d,J=8.1Hz,1H),7.84(d,J=8.8Hz,1H),7.56(d,J=2.1Hz,1H),7.37(t,J=8.2Hz,1H),7.23(d,J=8.1Hz,1H),7.10(d,J=8.7Hz,1H),7.05(t,J=7.0Hz,1H),3.96(s,3H),3.45(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ163.00,143.45,136.52,130.84,126.33,124.82,123.51,120.54,117.58,117.15,115.43,106.92,55.71,45.57;HRMS(ESI)m/z:C14H13NOS[M+Na]+理论值282.0599,实测值282.0560。
实施例3
本实施例中,用等摩尔式I-III所示的4-甲基-S-甲基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-IIII所示的4-甲基-5-甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为73%,结构表征数据如下:
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.01-7.97(m,2H),7.80(d,J=8.1Hz,1H),7.39-7.35(m,2H),7.24(d,J=7.9Hz,1H),7.07(t,J=7.5Hz,1H),3.49(s,3H),2.54(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ142.64,142.05,133.06,129.56,127.99,123.77,122.99,122.87,122.44,121.27,119.66,116.31,76.24,76.03,75.82,43.98,21.12;HRMS(ESI)m/z:C14H13NOS[M+Na]+理论值266.0610,实测值266.0612。
实施例4
本实施例中,用等摩尔式I-IV所示的4-氯-S-甲基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-IV所示的4-氯-5-甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为63%,结构表征数据如下:
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.15(d,J=1.7Hz,1H),7.93(d,J=8.1Hz,1H),7.83(d,J=8.4Hz,1H),7.54-7.51(m,1H),7.42-7.39(m,1H),7.26-7.24(m,1H),7.11-7.07(m,1H),3.50(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ143.19,139.55,135.85,131.45,128.15,125.54,125.01,123.84,123.64,122.99,121.10,116.46,44.86;HRMS(ESI)m/z:C13H10ClNOS[M+Na]+理论值286.0064,实测值286.0061。
实施例5
本实施例中,用等摩尔式I-V所示的2-甲氧基-S-甲基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-V所示的2-甲氧基-5-甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为69%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.99(d,J=8.0Hz,1H),7.82(d,J=8.2Hz,1H),7.67(t,J=8.2Hz,1H),7.38(t,J=7.5Hz,1H),7.26(d,J=7.0Hz,1H),7.08-7.03(m,2H),4.07(s,3H),3.72(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ155.60,142.68,135.84,133.38,130.59,124.58,123.98,120.55,116.80,115.98,114.99,109.25,56.30,47.38;HRMS(ESI)m/z:C14H13NOS[M+Na]+理论值282.0599,实测值282.0560。
实施例6
本实施例中,用等摩尔式I-VI所示的S-乙基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-VI所示的5-乙基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为70%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.20(d,J=8.3Hz,1H),7.99(d,J=8.1Hz,1H),7.85(d,J=7.9Hz,1H),7.74-7.70(m,1H),7.57-7.53(m,1H),7.37(d,J=7.2Hz,1H),7.27(d,J=8.3Hz,1H),7.06(d,J=7.2Hz,1H),3.70(m,1H),3.55(m,1H),1.22(t,J=7.3Hz,3H);13CNMR(151MHz,CDCl3)δ143.62,135.27,133.05,130.70,127.85,124.94,124.50,123.78,123.47,121.81,120.52,116.81,50.87,8.65;HRMS(ESI)m/z:C18H15NOS[M+Na]+理论值266.0610,实测值266.0609。
实施例7
本实施例中,用等摩尔式I-VII所示的S-苄基-S-苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-VII所示的5-苄基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为60%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.92(d,J=8.4Hz,1H),7.72(d,J=8.9Hz,1H),7.57(d,J=4.1Hz,2H),7.36-7.33(m,1H),7.25-7.22(m,1H),7.15-7.09(m,2H),7.04(m,4H),6.90-6.86(m,1H),4.50(d,J=14.0Hz,1H),4.41(d,J=14.0Hz,1H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ144.26,135.96,133.53,131.15,130.75,128.75,128.36,127.69,127.49,125.81,124.72,123.42,123.28,121.66,120.31,117.08,64.26;HRMS(ESI)m/z:C19H15NOS[M+Na]+理论值328.0767,实测值328.0772。
实施例8
本实施例中,用等摩尔式I-VIII所示的二苯基亚砜亚胺替换实施例1所用的S-甲基-S-苯基亚砜亚胺,其他步骤与实施例1相同,得到式V-VIII所示的5-苯基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为55%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.24(d,J=8.2Hz,1H),8.11(d,J=8.0Hz,1H),8.04(d,J=7.9Hz,2H),7.66(t,J=7.1Hz,2H),7.58(t,J=7.7Hz,2H),7.44(t,J=7.5Hz,1H),7.39(d,J=6.1Hz,3H),7.16(t,J=7.5Hz,1H);13C NMR(101MHz,CDCl3)δ142.98,139.44,133.81,133.67,132.33,130.66,129.60,129.18,127.72,125.83,125.63,125.51,123.44,123.42,121.11,117.15;HRMS(ESI)m/z:C18H13NOS[M+Na]+理论值314.0610,实测值314.0616。
实施例9
本实施例中,用等摩尔式II-II所示的4,5-二氟-2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯替换实施例1所用的2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯,其他步骤与实施例1相同,得到式V-IX所示的5-甲基-8,9-二氟二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为54%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.00(d,J=8.3Hz,1H),7.91(d,J=7.9Hz,1H),7.78-7.74(m,2H),7.61(t,J=7.6Hz,1H),7.03(d,J=11.6Hz,1H),3.55(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ152.61,152.52,150.94,150.85,146.47,146.37,144.87,144.78,140.03,139.95,133.21,132.68,128.36,124.36,124.00,123.89,113.67,113.65,113.63,113.61,112.69,112.57,111.47,111.46,111.34,111.33,44.57;HRMS(ESI)m/z:C13H9F2NOS[M+Na]+理论值288.0265,实测值288.0262。
实施例10
本实施例中,用等摩尔式II-III所示的4,5-二甲基-2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯替换实施例1所用的2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯,其他步骤与实施例1相同,得到式V-X所示的5,8,9-三甲基二苯并[c,e][1,2]噻嗪-5-氧化物,其分离收率为72%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.17(d,J=8.3Hz,1H),7.88(d,J=8.9Hz,1H),7.75(s,1H),7.73-7.69(m,1H),7.53(t,J=8.0Hz,1H),7.06(s,1H),3.50(s,3H),2.32(s,3H),2.30(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ140.74,140.15,134.17,132.80,129.24,127.24,125.48,124.55,124.05,123.87,123.58,115.06,44.62,19.88,19.43;HRMS(ESI)m/z:C15H15NOS[M+Na]+理论值280.0767,实测值280.0765。
实施例11
本实施例中,用等摩尔式III所示的2-(1-三甲基硅基)萘基三氟甲磺酸酯替换实施例1所用的2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯,其他步骤与实施例1相同,得到式VI-I所示的6-甲基苯[e]萘[1,2-c][1,2]噻嗪6-氧化物,其分离收率为59%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.51(d,J=8.5Hz,1H),8.46(d,J=8.2Hz,1H),7.95-7.91(m,1H),7.85(d,J=16.7Hz,2H),7.75-7.71(m,1H),7.64-7.60(m,1H),7.55-7.51(m,1H),7.42(d,J=13.7Hz,2H),3.43(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ142.71,133.66,131.73,131.24,130.47,130.26,129.04,128.80,127.37,126.73,126.01,125.47,124.83,123.78,121.84,114.68,40.78;HRMS(ESI)m/z:C17H13NOS[M+Na]+理论值302.0610,实测值302.0609。
实施例12
本实施例中,用等摩尔式IV所示的6-(三甲基硅基)苯并[1,3]亚甲二氧基苯基-5-三氟甲磺酸酯替换实施例1所用的2-三甲基硅基苯基三氟甲磺酸酯,其他步骤与实施例1相同,得到式VII-I所示的5-甲基-1,3亚甲二氧基[4',5':4,5]苯并[1,2-c][1,2]噻嗪5-氧化物,其分离收率为67%,结构表征数据如下;
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ7.98(d,J=8.3Hz,1H),7.86(d,J=7.8Hz,1H),7.70(t,J=7.4Hz,1H),7.51(t,J=7.5Hz,1H),7.42(s,1H),6.76(s,1H),5.99(d,J=11.6Hz,2H),3.53(s,3H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ149.91,143.00,139.18,132.77,126.82,123.62,123.45,123.20,110.84,110.84,104.86,101.99,101.29,77.21,77.00,76.79,44.20;HRMS(ESI)m/z:C14H11NO3S[M+Na]+理论值296.0357,实测值296.0350。
Claims (3)
1.一种1,2-苯并噻嗪类化合物的合成方法,其特征在于:将式I所示的亚砜亚胺类化合物与式II或式III或式IV所示的芳炔前体、氧化铜、氟化铯、1-金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯加入有机溶剂中,在惰性气体保护及密闭条件下90~120 ℃反应,得到式V或式VI或式VII所示的1,2-苯并噻嗪类化合物;
式I~VII中,R1代表H、C1~C3烷基、苯基、苄基中任意一种,R2代表H、C1~C4烷基、C1~C4烷氧基、卤素、硝基中任意一种,w=1或2;R3、R4各自独立的代表H、C1~C3烷基、卤素中任意一种,OTf代表三氟甲磺酰基,TMS代表三甲基硅基;
所述的溶剂为干燥的1,4-二氧六环;
所述亚砜亚胺类化合物与芳炔前体、氧化铜、氟化铯、1-金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯的摩尔比为1 : 1.5~2.5 : 1.5~3 : 3~5 : 0.5~1.5 : 0.5~2.5 : 0.05~0.20。
2.根据权利要求1所述的1,2-苯并噻嗪类化合物的合成方法,其特征在于:所述亚砜亚胺类化合物与芳炔前体、氧化铜、氟化铯、金刚烷甲酸、乙酸铯、醋酸钯的摩尔比为1 : 2~2.5 : 2~2.5 : 4~4.5 :1~1.5: 1~1.5 : 0.15~0.20。
3.根据权利要求1所述的1,2-苯并噻嗪类化合物的合成方法,其特征在于:在惰性气体保护及密闭条件下100~110 ℃反应18~24小时。
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