CN111253334A - 一种温和的c2醚取代2h-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法 - Google Patents

一种温和的c2醚取代2h-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法 Download PDF

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翁建全
孔瑶蕾
谭成侠
刘幸海
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Abstract

本发明公开了一种温和的C2醚取代2H‑苯并噻唑衍生物的光催化合成方法。它将如式(II)所示的2H‑苯并噻唑与如式(III)所示的醚混合，加入氧化剂Selectfluor、添加剂三氟乙酸、溶剂乙腈，在氮气保护和LED蓝光灯照射下进行常温搅拌反应，TLC监测至反应结束后，反应液分离纯化制得如式(I)所示的C2醚取代2H‑苯并噻唑衍生物。本发明提供了一种以Selectfluor为氧化剂、三氟乙酸为添加剂、乙腈为溶剂，经可见光诱导的合成C2醚取代2H‑苯并噻唑衍生物的新方法，该方法具有催化体系简单、反应条件温和、底物范围广等优点。

Description

一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法。
背景技术
C2取代的2H-苯并噻唑衍生物具有广谱的生物学活性及高度的结构多样性，在农业、医药等领域有着宽阔的应用前景。例如，在农药领域具有杀虫(Pharmazie,2003,58,527)、杀菌(Molecules,1997,2,36)、除草(Bioorg.Med.Chem.Lett.,2016,26,1854)、抗病毒(Chin.J.Org.Chem.,2007,27,279)等生物活性；在医药领域具有抗菌(Eur.J.Med.Chem.,2010,45,1323)、抗肿瘤(Brit.J.Cancer,88,470)、抗癌(Eur.J.Med.Chem.,54,447)等生物活性。其中，C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的合成研究近几年也受到越来越多的关注。2013年，Jiang课题组报道了铜催化下，K2S2O8氧化的苯并噻唑与环醚的交叉脱氢偶联反应(Org.Lett.,2013,15,4600)；2019年，Chen课题组报道了在CuBr和Selectfluor催化体系下的苯并噻唑和环醚的官能化反应(Org.Chem.Front.,2019,6,1594)。但是，这些方法需要过渡金属催化，存在价格昂贵、有一定的毒性以及难以避免的金属残留等问题。此外，上述反应均需在加热条件下进行。
近年来,可见光因其储量丰富、廉价易得、清洁安全等优点已被广泛应用于有机合成领域(Science,1912,36,385、Tetrahedron Lett.,2016,57,3801)。可见光催化苯并噻唑和醚的交叉脱氢偶联反应也得以实现。2016年，Shah课题组通过氢原子转移途径，以K2S2O8作氧化剂，报道了可见光促进下苯并噻唑和醚的官能化反应(Chem.Commun.,2016,52,1490)。同年，Ji课题组报道了光激发下苯甲醛介导(NH4)2S2O8分解的苯并噻唑和醚的交叉脱氢偶联反应(Chem.Sci.,2016,7,2111)。此类反应有效的合成了C2醚取代苯并噻唑衍生物，但是前者反应时间过长，底物适用性不高；后者反应催化体系复杂，操作过程繁琐。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于包括如下步骤：如式(II)所示的2H-苯并噻唑与如式(III)所示的醚混合，加入氧化剂Selectfluor、添加剂三氟乙酸、溶剂乙腈，在氮气保护和LED蓝光灯照射下进行常温搅拌反应，TLC监测至反应结束后，反应液分离纯化制得如式(I)所示的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物；
Figure BDA0002388030680000021
式(I)和式(III)中，取代基R1、R2各自独立地选自C1～C5烷基，C1～C2氧亚烷基，选自R1、R2的两个基团可以形成环状化合物。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于式(I)和式(III)中，取代基R1、R2各自独立地选自C1～C5烷基，C1～C3亚烷基，或C1～C2氧亚烷基，选自R1、R2的两个基团可以形成环状化合物。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于式(I)和式(III)中，R1为乙基，正丙基，异丙基，异丁基，亚甲基或亚乙基，R2为乙基，正丙基，异丙基，异丁基，亚乙基或氧亚甲基。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于如式(II)所示的2H-苯并噻唑、如式(III)所示的醚、氧化剂Selefluor以及添加剂三氟乙酸的投料物质的量之比为1:5.0～50.0:1.0～8.0:0.5～1.5，优选为1:15.0～25.0:2.0～4.0:0.8～1.2。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于如式(II)所示的2H-苯并噻唑与溶剂乙腈的投料物质的量之比为1:80.0～300.0，优选为1:150.0～250.0。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于所述LED蓝光灯功率为10～40W，优选为20～30W；搅拌反应的时间为8～30小时，优选为16～24小时。
所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于反应液分离纯化的方法为：反应结束后，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离得到如式(I)所示的C2醚取代苯并噻唑衍生物，柱层析采用的洗脱剂为体积比1～10:1的石油醚与乙酸乙酯混合溶剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明提供了一种以Selectfluor为氧化剂、三氟乙酸为添加剂、乙腈为溶剂，经可见光诱导的合成C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的新方法，该方法具有催化体系简单、反应条件温和、底物范围广等优点。
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，但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例中，衍生物Ia-Ig的结构式如式(I)所示，并在相应实施例中分别公开了取代基R1、R2的具体类型。
Figure BDA0002388030680000041
实施例1衍生物Ia(R1＝乙基,R2＝乙基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、乙醚(6.0mmol,444.72mg)、Selectfluor(0.9mmol,318.9mg)和三氟乙酸(0.30mmol,34.2mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(58mmol,2.4g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约16h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比1:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到黄色固体，即衍生物Ia。收率70％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.00(d,J＝8.5Hz,1H),7.91(d,J＝8.0Hz,1H),7.50–7.46(m,1H),7.39(td,J＝8.5,1.5Hz,1H),4.87(q,J＝6.5Hz,1H),3.66–3.61(m,2H),1.66(d,J＝6.5Hz,3H),1.28(t,J＝7.0Hz,3H).
HRMS(ESI)calcd C11H14NOS[M+H]+209.0718,found 209.0717.
实施例2衍生物Ib(R1＝正丙基,R2＝正丙基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、正丙醚(6.0mmol,613.02mg)、Selectfluor(0.9mmol,318.9mg)和三氟乙酸(0.30mmol,34.2mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(75mmol,3.1g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约18h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比4:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到黄色液体，即衍生物Ib。收率65％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.00(s,2H),7.91(s,2H),7.43(d,J＝4.8Hz,4H),4.48(s,2H),3.35–3.31(m,4H),1.82(s,2H),1.76(s,2H),1.53–1.49(m,3H),1.04–1.00(m,6H),0.99–0.95(m,6H).
HRMS(ESI)calcd C13H18NOS[M+H]+236.1031,found 236.1029.
实施例3衍生物Ic(R1＝异丙基,R2＝异丙基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、异丙醚(4.5mmol,459.765mg)、Selectfluor(0.6mmol,212.6mg)和三氟乙酸(0.24mmol,27.3mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(58mmol,2.4g)，置于20W LED蓝光灯下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约20h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比5:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到黄色液体，即衍生物Ic。收率68％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.01(d,J＝8.0Hz,1H),7.90(d,J＝8.0Hz,1H),7.49–7.45(m,1H),7.40–7.36(m,1H),3.88(dt,J＝12.0,6.0Hz,1H),1.75(s,6H),1.20(d,J＝6.0Hz,6H).
HRMS(ESI)calcd C13H18NOS[M+Na]+258.0929,found 258.0623.
实施例4衍生物Id(R1＝异丁基,R2＝异丁基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、异丁醚(6.0mmol,780.8mg)、Selectfluor(0.9mmol,318.9mg)和三氟乙酸(0.36mmol,41.0mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(45mmol,1.8g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约24h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比6:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到黄色固体，即衍生物Id。收率50％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.06–7.87(m,2H),7.57–7.29(m,2H),4.38(d,J＝10.3Hz,1H),3.50(dd,J＝12.3,7.1Hz,1H),3.32(dd,J＝12.5,7.1Hz,1H),2.60–2.45(m,1H),2.23–2.04(m,1H),1.10(d,J＝6.4Hz,6H),1.03(d,J＝6.4Hz,6H).
HRMS(ESI)calcd C15H22NOS[M+H]+264.1344,found 264.1345.
实施例5衍生物Ie(R1＝亚甲基,R2＝亚乙基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、氧杂环戊烷(7.5mmol,540.8mg)、Selectfluor(1.2mmol,425.2mg)和三氟乙酸(0.30mmol,34.2mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(58mmol,2.4g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约17h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比8:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到无色油状物，即衍生物Ie。收率39％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,DMSO)δ8.08(dd,J＝8.0,0.5Hz,1H),7.96(d,J＝8.0Hz,1H),7.53–7.48(m,1H),7.45–7.40(m,1H),5.30(dd,J＝8.0,5.5Hz,1H),4.02(td,J＝7.5,5.5Hz,1H),3.91(dd,J＝15.0,7.0Hz,1H),2.45(ddd,J＝15.0,12.5,8.0Hz,1H),2.17–2.09(m,1H),2.01–1.91(m,2H).
HRMS(ESI)calcd C11H11NOS[M+H]+206.0561,found 206.0570.
实施例6衍生物If(R1＝亚甲基,R2＝氧亚甲基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、1,3-二氧五环(7.5mmol,555.6mg)、Selectfluor(1.2mmol,425.2mg)和三氟乙酸(0.30mmol,34.2mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(58mmol,2.4g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约22h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比10:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到黄色液体，即衍生物If。收率67％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.09(d,J＝8.0Hz,1H),7.93(d,J＝8.0Hz,1H),7.54–7.49(m,1H),7.46–7.41(m,1H),6.26(s,1H),4.25–4.19(m,2H),4.18–4.12(m,2H).
HRMS(ESI)calcd C11H11NOS[M+H]+206.0561,found 206.0570.
实施例7衍生物Ig(R1＝亚乙基,R2＝氧亚甲基)的合成
称取2H-苯并噻唑(0.3mmol,40.6mg)、1,4-二氧六环(7.5mmol,660.8mg)、Selectfluor(1.2mmol,425.2mg)和三氟乙酸(0.30mmol,34.2mg)于25mL反应管中，再加入乙腈(58mmol,2.4g)，置于30W功率的LED蓝光灯照射下反应，室温下搅拌反应，TLC监测，约16h后反应结束，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离(洗脱剂为体积比3:1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂)得到无色油状物，即衍生物Ig。收率55％。
该化合物的1H NMR和HRMS(ESI)分析数据如下所述，
1H NMR(500MHz,DMSO)δ8.12(dd,J＝8.0,0.5Hz,1H),8.00(d,J＝8.0Hz,1H),7.52(ddd,J＝8.0,7.0,1.0Hz,1H),7.45(td,J＝8.0,1.0Hz,1H),5.07(dd,J＝9.5,3.0Hz,1H),4.18(dd,J＝11.5,3.0Hz,1H),3.99–3.96(m,1H),3.91–3.86(m,1H),3.79(d,J＝12.0Hz,1H),3.66–3.60(m,2H).
HRMS(ESI)calcd C11H12NO2S[M+H]+222.0510,found 222.0511.
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。

Claims (6)

1.一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于将如式(II)所示的2H-苯并噻唑与如式(III)所示的醚混合，加入氧化剂Selectfluor、添加剂三氟乙酸、溶剂乙腈，在氮气保护和LED蓝光灯照射下进行常温搅拌反应，TLC监测至反应结束后，反应液分离纯化制得如式(I)所示的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物；
Figure FDA0002388030670000011
式(I)和式(III)中，取代基R1、R2各自独立地选自C1～C5烷基、C1～C3亚烷基或C1～C2氧亚烷基，取代基R1、R2的两个基团能形成环状化合物。
2.根据权利要求1所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于式(I)和式(III)中，R1为乙基，正丙基，异丙基，异丁基，亚甲基或亚乙基，R2为乙基，正丙基，异丙基，异丁基，亚乙基或氧亚甲基。
3.根据权利要求1所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于如式(II)所示的2H-苯并噻唑、如式(III)所示的醚、氧化剂Selefluor以及添加剂三氟乙酸的投料物质的量之比为1:5.0～50.0:1.0～8.0:0.5～1.5，优选为1:15.0～25.0:2.0～4.0:0.8～1.2。
4.根据权利要求1所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于如式(II)所示的2H-苯并噻唑与溶剂乙腈的投料物质的量之比为1:80.0～300.0，优选为1:150.0～250.0。
5.根据权利要求1所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于所述LED蓝光灯功率为10～40W，优选为20～30W；搅拌反应的时间为8～30小时，优选为16～24小时。
6.根据权利要求1所述的一种温和的C2醚取代2H-苯并噻唑衍生物的光催化合成方法，其特征在于反应液分离纯化的方法为：反应结束后，反应液浓缩除去溶剂，浓缩液经柱层析分离得到如式(I)所示的C2醚取代苯并噻唑衍生物，柱层析采用的洗脱剂为体积比1～10:1的石油醚与乙酸乙酯混合溶剂。
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