CN112441961A - 一种3-吡咯琳-2-酮类化合物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

一种合成3‑吡咯琳‑2‑酮类化合物的方法,所述方法为:惰性气体保护下,将起始物(I)、金催化剂、四(3,5‑二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、溶剂混合,升温至110~130℃反应5~10h,之后反应液经后处理,得到3‑吡咯琳‑2‑酮类化合物(II);本发明安全环保,不产生废气,操作危险性低;底物适应性好,各种取代基都可以实现环化;同时,该反应具有一定的创新性,采用金催化的方式来替代传统钯催化模式,减少了催化剂的用量,提高了催化剂的催化活性,更加符合现代化学发展的理念;

Description

一种3-吡咯琳-2-酮类化合物的合成方法
(一)技术领域
本发明涉及一种合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法。
(二)背景技术
3-吡咯啉-2-酮与吡咯类化合物有着极其相似的结构,它不仅可以用于合成吡咯类化合物以及构建γ-内酰胺类化合物及其衍生物,而且是一种非常重要的具有生物活性的化学骨架,它广泛存在于各种天然产物,药物以及农药品中,是天然产物和药物的重要组成部分。例如,NMDA受体甘氨酸拮抗剂(1a)和NK1受体拮抗剂(1b)都是慢性疼痛和CNS疾病的潜在治疗药物。作为一种重要的有机合成子,3-吡咯啉-2-酮已经被修饰成各种各样的具有功能性的分子。正因为3-吡咯啉-2-酮类化合物有着广阔的应用前景,以及在生活中扮演着重要的角色,吸引了一大批研究爱好者去开发和拓展3-吡咯啉-2-酮类化合物及其衍生物的合成路径。同时正因为3-吡咯啉-2-酮类化合物的重要性,寻求一种有效的合成方法去合成此类化合物是非常有必要性的。
Figure BDA0002180439860000011
目前,合成3-吡咯啉-2-酮的方法已经很多了,例如,还原马来酰亚胺(J.Am.Chem.Soc.1996,118,2825),吡咯或吡咯-2-甲醛的氧化(J.Org.Chem.2011,76,8203),β-氰基酯的还原环化(J.Org.Chem.2008,73,9174)等,但是采用简单的原料一步合成多取代的3-吡咯啉-2-酮类化合物的方法目前还是比较少的,2010年Hiroaki Sasai(Chem.Commun.,2010,46,9064–9066)等人报道了一种方法,以β,γ-不饱和羧酸类化合物为底物,10%醋酸钯为催化剂,11%恶唑啉类化合物为配体,2倍当量的对苯醌为氧化剂,1,2-二氯乙烷为溶剂,在30℃或者75℃条件下反应24小时,得到目标产物,这种方法虽然能高效的合成目标产物3-吡咯啉-2-酮类化合物,但是反应过程中需要加入的催化剂醋酸钯的量相对较大,与此同时还要加入大大过量的较强的氧化剂对苯醌,不是很符合现代绿色化学发展的理念。2017年,jiang(J.Org.Chem.2017,82,8191-8198)等人同样采用钯催化的方式,肉桂基对甲苯磺酰胺为底物,2倍当量的醋酸银为添加剂,乙酸与乙酸酐(1:1)为混合溶剂,在95℃条件下反应得到了目标产物3-吡咯啉-2-酮类化合物,此方法同样采用了较多量的催化剂醋酸钯,大量的金属盐作为添加剂,与绿色化学的理念相违背。而本发明采用金催化的方式,4-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺类化合物为起始物,在金催化剂(AuLCl)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(NaBArF4)、溶剂存在条件下,加热至120℃反应8h,所得反应液经分离纯化制备得到3-吡咯琳-2-酮类化合物,此方法以极少量的催化剂条件下就可以得到较高的产率,实现底物的环化,更具应用价值。
(三)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、高效的合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法。
本发明的技术方案如下:
一种合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法,所述方法为:
惰性气体保护下,将起始物(I)、金催化剂、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(NaBArF4)、溶剂混合,升温至110~130℃(优选120℃)反应5~10h(优选8h),之后反应液经后处理,得到3-吡咯琳-2-酮类化合物(II);
所述起始物(I)、金催化剂、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠的物质的量之比为1:0.01~0.05:0.05~0.15,优选1:0.02:0.1;
所述溶剂的体积用量以起始物(I)的物质的量计为10~20mL/mmol;
所述金催化剂为AuLCl,其中:
Figure BDA0002180439860000021
所述溶剂为1,2-二氯乙烷、甲苯、三氟甲苯中的一种或两种以上任意比例的混合溶剂,优选1,2-二氯乙烷;
所述后处理的方法为:反应结束后,待反应液冷却至室温(20~30℃),在反应液中加入柱层析硅胶(100~200目),减压蒸除溶剂,进行柱色谱分离,以石油醚与乙酸乙酯体积比3:1的混合液作为洗脱剂洗脱,收集含目标产物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到3-吡咯琳-2-酮类化合物(II);
反应式如下:
Figure BDA0002180439860000022
式(I)或式(II)中,R为苯基、3-甲基苯基、2-萘基或4-苯基苯基。
具体的,优选本发明所述3-吡咯琳-2-酮类化合物(II)为下列化合物之一:
Figure BDA0002180439860000023
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,操作危险性低;
(2)底物适应性好,各种取代基都可以实现环化;
(3)同时,该反应具有一定的创新性,采用金催化的方式来替代传统钯催化模式,减少了催化剂的用量,提高了催化剂的催化活性,更加符合现代化学发展的理念。
(四)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 BDA0002180439860000031
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺类化合物(0.2mmol,0.0626g)和2mL 1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应液中加入两药匙(0.5g)柱层析硅胶(100-200目),并通过减压蒸馏除去溶剂,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率70%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.44-7.42 7.43(d,J=8.4Hz,2H),7.37–7.34(m,1H),7.33–7.28(m,2H),7.16–7.09(m,5H),6.15(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.84(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H).13C NMR 125MHz,CDCl3)δ168.52,151.01,144.56,135.59,133.32,129.15,128.94,128.74,127.81,127.68,124.79,67.44,21.66.
实施例2
Figure BDA0002180439860000032
将金催化剂(0.002mmol,0.0015g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺类化合物(0.2mmol,0.0626g)和2mL1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率58%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.44-7.42 7.43(d,J=8.4Hz,2H),7.37–7.34(m,1H),7.33–7.28(m,2H),7.16–7.09(m,5H),6.15(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.84(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H).13C NMR 125MHz,CDCl3)δ168.52,151.01,144.56,135.59,133.32,129.15,128.94,128.74,127.81,127.68,124.79,67.44,21.66.
实施例3
Figure BDA0002180439860000033
将金催化剂(0.01mmol,0.0076g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺类化合物(0.2mmol,0.0626g)和2mL1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率69%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.44-7.42 7.43(d,J=8.4Hz,2H),7.37–7.34(m,1H),7.33–7.28(m,2H),7.16–7.09(m,5H),6.15(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.84(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H).13C NMR 125MHz,CDCl3)δ168.52,151.01,144.56,135.59,133.32,129.15,128.94,128.74,127.81,127.68,124.79,67.44,21.66.
实施例4
Figure BDA0002180439860000041
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.01mmol,0.0089g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(3-甲基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0654g)和2mL1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率52%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.47–7.42(m,2H),7.21(t,J=7.6Hz,1H),7.17–7.11(m,4H),6.97(t,J=6.2Hz,1H),6.77(s,1H),6.13(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.79(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H),2.23(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.70,151.33,144.58,138.61,135.83,133.20,129.69,129.10,128.78,128.03,127.92,125.15,124.68,67.45,21.57,21.18.
实施例5
Figure BDA0002180439860000042
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.03mmol,0.0266g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(3-甲基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0654g)和2mL1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率70%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.47–7.42(m,2H),7.21(t,J=7.6Hz,1H),7.17–7.11(m,4H),6.97(t,J=6.2Hz,1H),6.77(s,1H),6.13(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.79(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H),2.23(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.70,151.33,144.58,138.61,135.83,133.20,129.69,129.10,128.78,128.03,127.92,125.15,124.68,67.45,21.57,21.18.
实施例6
Figure BDA0002180439860000043
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(3-甲基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0654g)和2mL甲苯。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率55%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.47–7.42(m,2H),7.21(t,J=7.6Hz,1H),7.17–7.11(m,4H),6.97(t,J=6.2Hz,1H),6.77(s,1H),6.13(dd,J=6.0,1.7Hz,1H),5.79(t,J=1.9Hz,1H),2.38(s,3H),2.23(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.70,151.33,144.58,138.61,135.83,133.20,129.69,129.10,128.78,128.03,127.92,125.15,124.68,67.45,21.57,21.18.
实施例7
Figure BDA0002180439860000051
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(4-苯基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0788g)和2mL三氟甲苯。接着,在120℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率60%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.64–7.55(m,2H),7.55–7.45(m,6H),7.41(t,J=7.3Hz,1H),7.22–7.15(m,3H),7.12(d,J=8.2Hz,2H),6.18(dd,J=6.0,1.6Hz,1H),5.89(t,J=1.8Hz,1H),2.37(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.62,151.08,144.68,142.08,140.28,135.87,132.37,129.20,128.95,128.29,127.91,127.78,127.53,127.09,125.03,67.10,21.60.
实施例8
Figure BDA0002180439860000052
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(4-苯基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0778g)和2mL 1,2-二氯乙烷。接着,在110℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率65%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.64–7.55(m,2H),7.55–7.45(m,6H),7.41(t,J=7.3Hz,1H),7.22–7.15(m,3H),7.12(d,J=8.2Hz,2H),6.18(dd,J=6.0,1.6Hz,1H),5.89(t,J=1.8Hz,1H),2.37(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.62,151.08,144.68,142.08,140.28,135.87,132.37,129.20,128.95,128.29,127.91,127.78,127.53,127.09,125.03,67.10,21.60.
实施例9
Figure BDA0002180439860000053
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(4-苯基)-苯基-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0778g)和2mL 1,2-二氯乙烷。接着,在130℃油浴下反应8小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率70%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.64–7.55(m,2H),7.55–7.45(m,6H),7.41(t,J=7.3Hz,1H),7.22–7.15(m,3H),7.12(d,J=8.2Hz,2H),6.18(dd,J=6.0,1.6Hz,1H),5.89(t,J=1.8Hz,1H),2.37(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.62,151.08,144.68,142.08,140.28,135.87,132.37,129.20,128.95,128.29,127.91,127.78,127.53,127.09,125.03,67.10,21.60.
实施例10
Figure BDA0002180439860000061
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(2-萘基)-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0726g)和2mL 1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应5小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率47%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.87–7.82(m,1H),7.73(t,J=8.9Hz,2H),7.66(s,1H),7.56-7.51(m,2H),7.39(d,J=8.3Hz,2H),7.19(dd,J=6.0,2.2Hz,1H),7.06(dd,J=8.5,1.6Hz,1H),6.97(d,J=8.1Hz,2H),6.19(dd,J=5.9,1.6Hz,1H),6.00(s,1H),2.31(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.72,151.21,144.63,135.72,133.42,133.15,130.65,129.08,128.70,128.01,127.82,127.73,127.70,126.80,126.61,124.97,124.22,67.55,21.50.
实施例11
Figure BDA0002180439860000062
将金催化剂(0.004mmol,0.003g)、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠(0.02mmol,0.0177g)加入15ml schlenck管中,氮气保护完成后,再用注射器加入4-(2-萘基)-N-对甲苯磺基-2-炔酰胺(0.2mmol,0.0726g)和2mL1,2-二氯乙烷。接着,在120℃油浴下反应10小时。反应结束后,在反应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,再通过柱色谱分离得到产物纯品(以石油醚/乙酸乙酯=3:1作为洗脱剂)。该物质为黄色固体,产率70%。
表征数据:1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.87–7.82(m,1H),7.73(t,J=8.9Hz,2H),7.66(s,1H),7.56-7.51(m,2H),7.39(d,J=8.3Hz,2H),7.19(dd,J=6.0,2.2Hz,1H),7.06(dd,J=8.5,1.6Hz,1H),6.97(d,J=8.1Hz,2H),6.19(dd,J=5.9,1.6Hz,1H),6.00(s,1H),2.31(s,3H).13C NMR(125MHz,CDCl3)δ168.72,151.21,144.63,135.72,133.42,133.15,130.65,129.08,128.70,128.01,127.82,127.73,127.70,126.80,126.61,124.97,124.22,67.55,21.50.

Claims (4)

1.一种合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法,其特征在于,所述方法为:
惰性气体保护下,将起始物(I)、金催化剂、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠、溶剂混合,升温至110~130℃反应5~10h,之后反应液经后处理,得到3-吡咯琳-2-酮类化合物(II);
所述起始物(I)、金催化剂、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠的物质的量之比为1:0.01~0.05:0.05~0.15;
所述金催化剂为AuLCl,其中:
Figure FDA0002180439850000011
所述溶剂为1,2-二氯乙烷、甲苯、三氟甲苯中的一种或两种以上任意比例的混合溶剂;
反应式如下:
Figure FDA0002180439850000012
式(I)或式(II)中,R为苯基、3-甲基苯基、2-萘基或4-苯基苯基。
2.如权利要求1所述合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法,其特征在于,所述起始物(I)、金催化剂、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠的物质的量之比为1:0.02:0.1。
3.如权利要求1所述合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法,其特征在于,所述溶剂的体积用量以起始物(I)的物质的量计为10~20mL/mmol。
4.如权利要求1所述合成3-吡咯琳-2-酮类化合物的方法,其特征在于,所述后处理的方法为:反应结束后,待反应液冷却至室温,在反应液中加入柱层析硅胶,减压蒸除溶剂,进行柱色谱分离,以石油醚与乙酸乙酯体积比3:1的混合液作为洗脱剂洗脱,收集含目标产物的洗脱液,蒸除溶剂并干燥,得到3-吡咯琳-2-酮类化合物(II)。
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