CN110862348A - 一种6-腈基菲啶类化合物的合成方法 - Google Patents

一种6-腈基菲啶类化合物的合成方法 Download PDF

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CN110862348A CN201810991170.9A CN201810991170A CN110862348A CN 110862348 A CN110862348 A CN 110862348A CN 201810991170 A CN201810991170 A CN 201810991170A CN 110862348 A CN110862348 A CN 110862348A
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刘运奎
陆露露
鲍汉扬
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    • C07D221/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom, not provided for by groups C07D211/00 - C07D219/00
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Abstract

本发明提供了一种6‑腈基菲啶类化合物的合成方法，所述合成方法是：以式Ⅰ所示的取代邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和式Ⅱ所示的Togni’s试剂为原料，在有机溶剂中，在25℃～50℃下反应4～12h，得到反应液，经后处理得到式Ⅲ所示的6‑腈基菲啶类化合物。本发明的合成方法具有原料简单易得,对环境危害小，反应条件温和，操作简便,底物普适性好等特点。

Description

一种6-腈基菲啶类化合物的合成方法
技术领域
本发明涉及一种有机化合物的合成方法，具体地说涉及一种使用邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和Togni’s试剂合成6-腈基菲啶类化合物的方法。
背景技术
菲啶及其衍生物作为重要的含氮杂环化合物是许多天然产物,生物碱以及其它合成的具有生物活性和应用价值的核心部分，因其生物活性和光电性质引起了广大的关注。因此，已经发展出很多方法来构建这类多环化合物。特别是在6位具有一些特殊基团如CN的菲啶环由于氰基的通用性而极具合成价值。但是在已有的6-腈基菲啶的合成方法中，其底物严重限制于预先形成的含氮杂环，更糟糕的是，在这些方案中仅合成了母体6-腈基菲啶。所以研究并开发一种官能团化的合成6-腈基菲啶的方法是很有必要的。
α-芳基烯基叠氮可以参与多种反应，广泛用于构建各种含氮杂环化合物，并且此类化合物结构中的离去基团氮气具有很好的离去能力, 使其具有很高的反应活性，在有机合成中具有广泛地应用。此外，烯烃与叠氮相连，使α-芳基烯基叠氮具有独特的性质，能够充当亲电试剂、亲核试剂和自由基接受体。α-芳基烯基叠氮多样的反应途径，能生成高反应活性的中间体，为发展新颖的反应提供了可能。2014年， Chiba课题组发展了α-联芳基烯基叠氮的分子内自由基环化反应，提供了一种简洁的方法来制备多氟烷基取代的菲啶类化合物(见Org. Lett.,2014,16:4272.)2016年，Studer等同样以叠氮烯烃类化合物为原料，Togni’s试剂为三氟甲基源，同样合成了菲啶及其衍生物(见 Chem.Eur.J.,2016,22:1-5.)。
在已有的合成6-腈基菲啶类化合物的方法中,其底物严重限制于预先形成的含氮杂环,且关能团的容忍性很差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通用，简便，高效的使用邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和Togni’s试剂合成6-腈基菲啶类化合物的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种6-腈基菲啶类化合物的合成方法，所述的合成方法具体按照如下步骤进行制备：
以式Ⅰ所示的取代邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和式Ⅱ所示的 Togni’s试剂为原料，在有机溶剂中，在25℃～50℃下反应4～12h，得到反应液，经后处理得到式Ⅲ所示的6-腈基菲啶类化合物，所述的式Ⅰ所示的取代邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和式Ⅱ所示的Togni’s试剂的物质的量之比为1:1～2(优选为1:1.2)，反应式如下：
Figure BDA0001780809280000031
式Ⅰ或式Ⅲ中，R1为H或H被氟或氯单取代或多取代；
R2为H或H被甲基、异丙基、氯、叔丁基或甲氧基单取代或多取代；
n1、n2为取代基的个数，各自独立为1～2。
进一步，优选所述的R1为H或H被氟或氯单取代。
进一步，优选所述的R2为H或H被甲基、异丙基、氯、叔丁基或甲氧基单取代，或被甲基双取代。
进一步，所述有机溶剂为乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷等一种或任意几种的混合物，优选为乙腈。
再进一步，所述的有机溶剂的加入量以式(Ⅰ)所示的物质的量计为8～12ml/mmol。
进一步，所述的反应温度优选为25℃，反应时间优选为6小时。
本发明所述反应液的后处理方法为：反应结束后，将反应液冷却至室温，然后用二氯甲烷萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，得到滤液并加入100-200目柱层析硅胶，通过减压蒸馏除去溶剂，然后进行柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)安全环保，不产生废气废水；
(2)原料易得，底物适应性好，各种取代基都可以实现芳构化；
(3)反应条件温和；
(4)反应步骤简单，且是一种合成各种含取代基的6-腈基菲啶类化合物的新路线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
Figure BDA0001780809280000041
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-1,1'-联苯，0.36mmol Togni叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率70％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.68(d,J＝8.0Hz,1H), 8.64-8.59(m,1H),8.45(d,J＝8.0Hz,1H),8.29-8.22(m,1H),8.00-7.97 (m,1H),7.88-7.82(m,3H)；13C NMR(125MHz,CDCl3):δ143.7,135.9, 132.8,132.3,131.1,123.0,129.7,128.9,126.8,125.5,124.8,122.5, 122.3,115.9.
实施例2
Figure BDA0001780809280000051
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4-氟-1,1'-联苯，0.36mmol Togni 叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率57％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.58-8.50(m,1H),8.44(d,J ＝8.5Hz,1H),8.26-8.17(m,1H),7.93-7.89(m,1H),7.88-7.80(m,2H), 7.47(dd,J1＝10.5Hz,J2＝8.0Hz,1H)；13C NMR(125MHz,CDCl3): δ158.2(d,1JC-F＝257.5Hz),143.6,134.8(d,4JC-F＝1.3Hz),132.8(d, 3JC-F＝11.3Hz),131.0,130.4(d,2JC-F＝23.8Hz),129.5,128.8,123.4(d, 4JC-F＝2.5Hz),122.5,118.5(d,4JC-F＝5.0Hz),117.0,115.3(d,3JC-F＝ 11.3Hz),114.0(d,2JC-F＝21.3Hz).
实施例3
Figure BDA0001780809280000061
将0.3mmol2-(1-乙烯基叠氮)-5-氯-1,1'-联苯，0.36mmol Togni 叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率61％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.62(d,J＝2.0Hz,1H), 8.54-8.50(m,1H),8.39(d,J＝9.0Hz,1H),8.28-8.24(m,1H),7.90-7.84 (m,2H),7.80(dd,J1＝9.0Hz,J2＝2.0Hz,1H).13C NMR(125MHz, CDCl3):δ143.9,139.1,135.2,133.9,131.1,130.4,130.3,129.6,128.3, 123.7,123.6,122.3,122.2,115.5.
实施例4
Figure BDA0001780809280000062
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4'-甲基-1,1'-联苯，0.36mmol Togni 叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率55％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.54(d,J＝8.5Hz,1H),8.39 (d,J＝8.5Hz,1H),8.34(d,J＝8.0Hz,1H),7.95(s,1H),7.93-7.87(m, 1H),7.76(t,J＝7.5Hz,1H),7.60(dd,J1＝8.5Hz,J2＝1.5Hz,1H),2.60 (s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ143.7,140.1,135.6,132.7, 132.1,131.7,130.3,128.3,126.5,125.1,122.4,122.2,121.9,115.9,21.5.
实施例5
Figure BDA0001780809280000071
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4'-异丙基-1,1'-联苯，0.36mmol Togni叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目) 并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率 65％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.63(d,J＝8.5Hz,1H),8.53 (d,J＝8.5Hz,1H),8.42(d,J＝8.0Hz,1H),8.10(d,J＝1.5Hz,1H), 7.99-7.92(m,1H),7.81(t,J＝8.0Hz,1H),7.74(dd,J1＝8.5,J2＝2.0Hz, 1H),3.20(m,1H),1.42(d,J＝6.5Hz,6H).13C NMR(125MHz, CDCl3):δ151.0,144.0,135.6,132.8,132.1,129.7,128.4,127.7,126.7,125.3,122.9,122.3,122.2,116.0,34.1,23.8.
实施例6
Figure BDA0001780809280000081
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4'-(叔丁基)-1,1'-联苯，0.36mmol Togni叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目) 并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率 52％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.63(d,J＝8.0Hz,1H),8.53 (d,J＝8.5Hz,1H),8.42(d,J＝8.0Hz,1H),8.24(d,J＝1.5Hz,1H), 7.98-7.89(m,2H),7.84-7.78(m,1H),1.49(s,9H).13C NMR(125MHz, CDCl3)δ153.3,143.7,135.5,132.6,132.1,128.4,128.4,126.7,126.6, 125.2,122.4,122.2,121.9,115.9,35.1,31.2.
实施例7
Figure BDA0001780809280000091
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4'-甲氧基-1,1'-联苯，0.36mmol Togni叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目) 并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率 54％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.59(d,J＝8.5Hz,1H),8.51 (d,J＝9.5Hz,1H),8.43(d,J＝8.0Hz,1H),7.99-7.93(m,1H),7.82 -7.76(m,1H),7.64(d,J＝2.5Hz,1H),7.47(dd,J1＝9.0,J2＝2.5Hz, 1H),4.02(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ160.8,145.4,136.0, 133.0,132.3,127.8,126.7,124.8,123.4,121.9,121.6,119.1,116.0, 110.1,55.8.
实施例8
Figure BDA0001780809280000101
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-4'-氯-1,1'-联苯，0.36mmol Togni 叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率60％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.65(d,J＝8.0Hz,1H),8.56 (d,J＝9.0Hz,1H),8.48(d,J＝8.0Hz,1H),8.26(d,J＝2.0Hz,1H), 8.03(t,J＝7.5Hz,1H),7.90(t,J＝7.5Hz,1H),7.80(dd,J1＝9.0Hz,J2＝2.0Hz,1H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ144.2,1371,135.7,132.8, 132.5,130.6,130.1,129.3,127.0,125.5,123.7,123.3,122.4,115.6.
实施例9
Figure BDA0001780809280000102
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-2'-甲基-1,1'-联苯，0.36mmol Togni 叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目)并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率62％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.91(d,J＝8.5Hz,1H),8.47 (d,J＝8.0Hz,1H),8.12(d,J＝8.0Hz,1H),7.96-7.93(m,1H),7.83(t,J ＝7.5Hz,1H),7.7(t,J＝7.5Hz,1H),7.64(d,J＝7.0Hz,1H),3.1(s, 3H).13C NMR(125MHz,CDCl3):δ145.1,135.8,135.5,134.1,133.9, 131.4,123.0,128.7,127.9,126.8,126.7,126.1,124.4,115.9,26.6.
实施例10
Figure BDA0001780809280000111
将0.3mmol 2-(1-乙烯基叠氮)-3'，5'-二甲基-1,1'-联苯，0.36mmol Togni叠氮加入到25mL厚壁耐压反应管中，加入3mL乙腈作溶剂。接着，于25℃下磁力搅拌6小时。停止反应后，将反应液冷却至室温。反应液用二氯甲烷(10mL×3)萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤。在滤液中加入两药匙柱层析硅胶(100-200目) 并通过减压蒸馏除去溶剂。经柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。该物质为黄色固体，产率60％。
表征数据：1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.59(d,J＝10.0Hz,1H), 8.38(d,J＝10.0Hz,1H),8.16(s,1H),7.90(t,J＝7.5Hz,1H),7.79(t,J ＝7.5Hz,1H),7.49(s,1H),2.82(s,3H),2.62(s,3H).13C NMR(125 MHz,CDCl3):δ141.1,140.1,139.0,133.1,132.6,132.1,131.5,128.4, 126.4,125.4,124.7,122.6,119.5,116.3,22.3,18.2。

Claims (9)

1.一种6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的合成方法具体按照如下步骤进行制备：
以式Ⅰ所示的取代邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和式Ⅱ所示的Togni’s试剂为原料，在有机溶剂中，在25℃～50℃下反应4～12h，得到反应液，经后处理得到式Ⅲ所示的6-腈基菲啶类化合物；所述的式Ⅰ所示的取代邻苯基芳基端烯叠氮类化合物和式Ⅱ所示的Togni’s试剂的物质的量之比为1:1～2，
Figure FDA0001780809270000011
式Ⅰ或式Ⅲ中，R1为H或H被氟或氯单取代或多取代；
R2为H或H被甲基、异丙基、氯、叔丁基或甲氧基单取代或多取代；
n1、n2为取代基的个数，各自独立为1～2。
2.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的R1为H或H被氟或氯单取代。
3.如权利要求1或2所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的R2为H或H被甲基、异丙基、氯、叔丁基或甲氧基单取代，或被甲基双取代。
4.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述有机溶剂为乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷等一种或任意几种的混合物。
5.如权利要求4所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂为乙腈。
6.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的有机溶剂的加入量以式(Ⅰ)所示的物质的量计为8～12ml/mmol。
7.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述的反应温度为25℃。
8.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：反应时间为6小时。
9.如权利要求1所述的6-腈基菲啶类化合物的合成方法，其特征在于：所述反应液的后处理方法为：反应结束后，将反应液冷却至室温，然后用二氯甲烷萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，过滤，得到滤液并加入100-200目柱层析硅胶，通过减压蒸馏除去溶剂，然后进行柱层析分离，以体积比为20:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行洗脱，收集含目标产物的洗脱液，通过减压蒸馏除去溶剂得到目标产物。
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