CN112480020B - 一种2-取代苯并恶唑化合物 - Google Patents

一种2-取代苯并恶唑化合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种2‑取代苯并恶唑化合物，其特征在于，其结构式如式(I)所示：式中，R1为氢原子、供电子或者吸电子基团，R1与苯基相连接；R2为烷氧基或者取代胺基。合成方法为：在光敏剂和过渡金属盐存在下，有机溶剂中，通过可见光在室温下照射N‑芳基甘氨酸衍生物(I)，并搅拌反应12‑16小时，至TLC检测反应完全，反应液浓缩后经柱层析分离，可制得产物2‑取代苯并恶唑(II)。

Description

一种2-取代苯并恶唑化合物
技术领域
本发明属于有机合成领域，涉及2-取代苯并恶唑衍生物的合成，特别涉及可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法。
背景技术
苯并恶唑是一类重要的杂环骨架，广泛存在于许多具有重要生理和药理活性的天然产物和药物分子中。苯并恶唑衍生物具有显著的生物活性，如抗微生物活性、抗病毒活性，并且可用作除草剂和抗氧化剂，甚至还可制作组织蛋白酶S抑制剂，艾滋病毒逆转录酶抑制和雌激素受体激动剂等。许多具有苯并恶唑骨架的化合物已经被证实具有高效的药用价值，如flunoxaprofe(消炎镇痛药),benoxaprofen(消炎药)，tafamidis(用于治疗罕见性致命性神经退行性疾病)，caboxamycin(一种抗生素)以及pseudopteroxazole(用于治疗结核病)等。传统的制备苯并恶唑的方法主要是将2-氨基苯酚与醛或羧酸及其衍生物缩合，然后在酸性或加热条件下环化得到。近年来也发展了众多分子间的偶联和分子内环化反应用于构建苯并恶唑类化合物。尽管取得显著的进步，探索更加直接有效并且绿色环保的方法合成具有潜在生物活性的苯并恶唑化合物很有必要。
与传统的加热反应相比，可见光催化具有操作简单、经济节约并且绿色可持续等优点。近年来兴起的可见光催化模式已发展成为一种非常重要的有机合成手段。α-氨基酸是组成蛋白质的基本结构单元，普遍存在于天然产物、药物分子和功能材料中。甘氨酸是一种结构简单并且来源易得的α-氨基酸，在有机合成中发挥着重要的作用。基于此，利用绿色清洁、丰富廉价并且可持续的可见光催化α-氨基酸衍生物分子内氧化环化，制备一系列2-取代苯并恶唑化合物具有重要的研究意义和价值。据我们所知，到目前为止，利用可见光催化N-芳基甘氨酸衍生物合成2-取代苯并恶唑化合物还未见专利和文献报道。
发明内容
本发明提供一种2-取代苯并恶唑化合物，以及可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法。该方法以N-芳基甘氨酸衍生物为反应底物，在过渡金属盐和光敏剂的存在下，空气氛围中，室温下通过可见光照射N-芳基甘氨酸衍生物，继而发生分子内氧化脱氢偶联环化，一步高效率合成2-取代苯并恶唑化合物。本发明提供的可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其操作简便，反应条件温和并且对环境友好。
本发明采用如下技术方案：一种2-取代苯并恶唑化合物，其结构式如式(I)所示：
其中，R1可以是氢原子、供电子基团或者吸电子基团。优选的，所述供电子基团可以是甲基，所述供电子基团可以是氯原子。
R2可以含烷氧基或者亚胺基；优选的，所述的烷氧基可以是非限定性地，例如可为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、叔丁氧基、苯甲氧基；所述含亚胺基可以是甲胺基、乙胺基以及卞胺基。
优选的，R1为氢原子时，R2选取时，所述的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、叔丁氧基、苯甲氧基中任一种，所述取代胺基是甲胺基、乙胺基以及苄胺基中任一种；
优选的，R1为供电子基团或者吸电子基团时，所述的供电子基团为甲基、吸电子基团为氯原子，R2选取的烷氧基为乙氧基。
本发明一种2-取代苯并恶唑化合物及其制备方法，包括以下步骤：在室温、有机溶剂中，可见光照射下，利用过渡金属盐和光敏剂的催化作用，采用N-芳基甘氨酸(II)作为反应底物，搅拌反应12-16小时至TLC检测原料转化完全，反应液浓缩后经柱层析分离，可制得产物2-取代苯并恶唑(I)。反应通式如下：
在本发明所述的制备方法中，光敏剂可以是Ru(bpy)3Cl2·6H2O、Ir(ppy)3、EosinY、Eosin B、Rose bengal，优选为Ru(bpy)3Cl2·6H2O，按摩尔百分比计，Ru(bpy)3Cl2·6H2O的量为式(I)所示化合物的5mol％。
优选的，所述步骤中的过渡金属催化剂为氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、氧化亚铜、溴化亚铜二甲硫醚，优选为碘化亚铜，按摩尔百分比计，碘化亚铜的量为式(I)所示化合物的15mol％。
优选的，所述步骤中的有机溶剂为甲苯、乙腈、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、二氯甲烷或1,4-二氧六环，最优选为乙腈。
优选的，所述步骤中的温度最优选为25℃。
优选的，所述可见光照射采用的光源LED蓝光，可见光照射反应液的时间为12-16小时。
本发明的方法具有以下优点及有益效果：本发明一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法是一种具有简便高效、操作简单、反应条件温和并且绿色环保等优点的工艺流程。本发明在可见光照射下，空气作为终端氧化剂，采用过渡金属和光敏剂的协同催化模式，合成一系列2-取代苯并恶唑化合物。反应实用高效，副产物少易于分离提纯，可适用于较大规模的合成，具有非常好的应用前景。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将N-2-羟基苯基甘氨酸甲酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应12小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的棕黄色固体2a，产率为71％。2a化合物的结构表征数据如下：
Yellowish-brown soild；mp:95.2-97.2℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.90(d,J＝8.0Hz,1H),7.67(d,J＝8.4Hz,1H),7.54(t,J＝7.6Hz,1H),7.47(t,J＝7.6Hz,1H),4.10(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.9,152.5,150.9,140.5,128.2,125.8,122.2,111.8,53.7；HRMS(ESI)calcd for C9H8NO3(M+H)+178.0499,found 178.0498.
实施例2
将N-2-羟基苯基甘氨酸乙酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应12小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的棕黄色固体2b，产率为77％。2b化合物的结构表征数据如下：
Yellowish-brown soild；m.p.88-92.4℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91(d,J＝8.0Hz,1H),7.68(d,J＝8.8Hz,1H),7.54(t,J＝8.0Hz,1H),7.47(t,J＝8.4Hz,1H),4.57(q,J＝7.2Hz,2H),1.51(t,J＝6.8Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.5,152.8,150.9,140.6,128.1,125.7,122.1,111.7,63.2,14.2；HRMS(ESI)calcd for C10H10NO3(M+H)+192.0655,found 192.0653.
实施例3
将N-2-羟基苯基甘氨酸丙酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应14小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的棕黄色固体2c，产率为70％。2c化合物的结构表征数据如下：
Yellowish-brown soild；m.p.60.1-63.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.90(d,J＝8.0Hz,1H),7.66(d,J＝8.4Hz,1H),7.52(t,J＝8.4Hz,1H),7.45(t,J＝8.4Hz,1H),4.46(t,J＝6.8Hz,2H),1.97-1.81(m,2H),1.07(t,J＝7.2Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.6,152.8,150.9,140.6,128.0,125.7,122.1,111.7,68.6,21.9,10.2；HRMS(ESI)calcd forC11H12NO3(M+H)+206.0812,found 206.0813.
实施例4
将N-2-羟基苯基甘氨酸异丙酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应14小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2d，产率为73％。2d化合物的结构表征数据如下：
Yellow soild；m.p.54.6-58.1℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.90(d,J＝8.0Hz,1H),7.66(d,J＝8.4Hz,1H),7.52(t,J＝8.8Hz,1H),7.45(t,J＝7.2Hz,1H),5.42(dt,J＝6.4,6.0Hz,1H),1.48(d,J＝6.0Hz,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.1,153.1,150.9,140.6,128.0,125.6122.1,111.7,71.5,21.7.HRMS(ESI)calcd for C11H12NO3(M+H)+206.0812,found 206.0812.
实施例5
将N-2-羟基苯基甘氨酸异丁酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应14小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2e，产率为65％。2e化合物的结构表征数据如下：
Yellow soild；m.p.97.4-97.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.91(d,J＝8.0Hz,1H),7.67(d,J＝8.0Hz,1H),7.53(t,J＝7.6Hz,1H),7.46(t,J＝7.6Hz,1H),4.28(d,J＝6.8Hz,2H),2.20(dt,J＝13.2,6.8Hz,1H),1.06(d,J＝6.8Hz,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.6,152.8,150.9,140.6,128.1,125.7,122.2,111.7,73.0,27.8,19.0.HRMS(ESI)calcd forC12H14NO3(M+H)+220.0968,found 220.0970.
实施例6
将N-2-羟基苯基甘氨酸叔丁酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应14小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色液体2f，产率为53％。2f化合物的结构表征数据如下：
Yellow oil；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.89(d,J＝8.0Hz,1H),7.65(d,J＝8.0Hz,1H),7.51(t,J＝8.5Hz,1H),7.44(t,J＝7.5Hz,1H),1.69(s,9H)；13C NMR(125MHz,CDCl3)δ155.6,153.7,150.8,140.6,127.9,125.6,122.1,111.7,85.2,28.1；HRMS(ESI)calcd forC12H14NO3(M+H)+220.0968,found220.0967.
实施例7
将N-2-羟基苯基甘氨酸苄酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应14小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的棕黄色固体2g，产率为59％。2g化合物的结构表征数据如下：
Yellowish soild；m.p.91.1-93.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.89(d,J＝8.0Hz,1H),7.65(d,J＝8.4Hz,1H),7.61–7.28(m,7H),5.51(s,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.4,152.6,150.9,140.6,134.5,128.9,128.9,128.8,128.2,125.8,122.2,111.7,68.6；HRMS(ESI)calcd for C11H12NO3(M+H)+206.0812,found 206.0813.
实施例8
将N-2-羟基苯基甲酰胺(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应16小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2h，产率为44％。2h化合物的结构表征数据如下：
Yellow soild；m.p.97.4-98.6℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(d,J＝8.4Hz,1H),7.66(d,J＝8.4Hz,1H),7.46(dt,J＝11.6,7.6Hz,2H),7.34(s,1H),3.09(d,J＝5.2Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.3,155.5,151.1,140.3,127.3,125.5,121.2,111.9,26.5；HRMS(ESI)calcd for C9H9N2O3(M+H)+177.0659,found177.0657.
实施例9
将N-2-羟基苯基乙酰胺(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应16小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2i，产率为65％。2i化合物的结构表征数据如下：
Yellow soild；m.p.94.2-95.6℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.78(d,J＝7.6Hz,1H),7.66(d,J＝8.0Hz,1H),7.55-7.38(m,2H),7.32(s,1H),3.67-3.47(m,2H),1.31(t,J＝7.2Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ155.6,155.6,151.1,140.3,127.3,125.5,121.3,111.9,34.8,14.6；HRMS(ESI)calcd for C10H11N2O2(M+H)+191.0815,found 191.0814.
实施例10
将N-2-羟基苯基苄酰胺(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应16小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2j，产率为35％。2j化合物的结构表征数据如下：
Yellow soild；m.p.93.4-95.9℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.76(d,J＝7.6Hz,1H),7.66(d,J＝8.4Hz,2H),7.50-7.33(m,6H),4.70(d,J＝6.0Hz,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ155.6,155.5,151.3,140.3,137.0,128.9,128.0,127.9,127.4,125.6,121.2,111.9,43.9；HRMS(ESI)calcd for C15H13N2O2(M+H)+253.0972,found 253.0971.
实施例11
将N-2-羟基-4-甲基苯基甘氨酸乙酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应16小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的棕黄色固体2k，产率为57％。2k化合物的结构表征数据如下：
Yellowish-brown soild；m.p.85.3-86.7℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.75(d,J＝8.4Hz,1H),7.44(s,1H),7.26(d,J＝8.0Hz,1H),4.55(q,J＝7.2Hz,2H),2.53(s,3H),1.49(t,J＝7.2Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.6,152.4,151.2,139.1,138.4,127.3,121.4,111.5,63.0,22.0,14.1；HRMS(ESI)calcd for C10H9ClNO3(M+H)+226.0262,found226.0266.
实施例12
将N-2-羟基-4-氯苯基甘氨酸乙酯(0.2mmol),加入到带有搅拌磁子的干燥反应试管中。加入碘化亚铜(0.03mmol)和Ru(bpy)3Cl2·6H2O(0.01mmol),然后向试管中加入乙腈(2mL)作溶剂并将反应混合液置于空气氛围中室温下反应16小时。待TLC检测反应结束后，溶剂用旋转蒸发仪减压蒸馏除去，残留物经柱层析分离纯化得到纯净的黄色固体2l，产率为23％。2lc化合物的结构表征数据如下：
Yellow solid；mp98.2-103.2℃；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.88(d,J＝2.0Hz,1H),7.68-7.40(m,2H),4.57(q,J＝7.2Hz,2H),1.50(t,J＝7.2Hz,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.1,153.9,149.4,141.5,131.5,128.7,121.9,112.6,63.5,14.1；HRMS(ESI)calcd forC15H12NO3(M+H)+254.0812,found 254.0810.
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，化合物结构式如式(II)所示：
(II) ；
式中，R1为氢原子、供电子或者吸电子基团，R1与苯基相连接；R2为烷氧基或者取代胺基；
R1的选取中，所述的供电子基团为甲基，所述的吸电子基团为氯原子；
R2选取时，所述的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、叔丁氧基、苯甲氧基中任一种；所述取代胺基是甲胺基、乙胺基以及苄胺基中任一种；
R1为氢原子时，R2选取时，所述的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、异丁氧基、叔丁氧基、苯甲氧基中任一种，所述取代胺基是甲胺基、乙胺基以及苄胺基中任一种；
R1为供电子基团或者吸电子基团时，所述的供电子基团为甲基、吸电子基团为氯原子，R2选取的烷氧基为乙氧基；
所述的方法，包括以下步骤：在光敏剂和过渡金属盐存在下，有机溶剂中，通过可见光在室温下照射N-芳基甘氨酸衍生物(I)，并搅拌反应12-16小时，至TLC检测反应完全，反应液浓缩后经柱层析分离，可制得产物2-取代苯并恶唑(II)，所述的光敏剂为Ru(bpy)3Cl2·6H2O、Ir(ppy)3、Eosin Y、Eosin B、Rose bengal中任一种，反应通式如下：
。
2.根据权利要求1所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，所述步骤中的有机溶剂为甲苯、乙腈、1,2-二氯乙烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、二氯甲烷或1,4-二氧六环中任一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，所述可见光照射采用的光源是LED蓝光，采用可见光照射反应液的时间为12-16小时。
4. 根据权利要求1或2所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，所述步骤中的过渡金属盐为氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、氧化亚铜、溴化亚铜二甲硫醚中任一种；按摩尔百分比计，金属盐的量为式(I)所示化合物的15 mol %。
5. 根据权利要求3所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，所述步骤中的过渡金属盐为氯化亚铜、溴化亚铜、碘化亚铜、氧化亚铜、溴化亚铜二甲硫醚中任一种；按摩尔百分比计，金属盐的量为式(I)所示化合物的15 mol %。
6. 根据权利要求1或2所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，按摩尔百分比计，光敏剂的量为式(I)所示化合物的5 mol %。
7. 根据权利要求3所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，按摩尔百分比计，光敏剂的量为式(I)所示化合物的5 mol %。
8. 根据权利要求4所述的一种可见光催化合成2-取代苯并恶唑化合物的方法，其特征在于，按摩尔百分比计，光敏剂的量为式(I)所示化合物的5 mol %。
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