CN113072510A - 一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法 - Google Patents
一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种1,2,4‑三氮唑‑3‑酮化合物的绿色制备方法，包括如下步骤：将镍促进剂、三乙胺、氯代腙以及氰酸钠加入到有机溶剂中，于100℃进行反应16～30小时，反应完全后，后处理得到所述的1,2,4‑三氮唑‑3‑酮化合物。该制备方法操作简单，起始原料廉价易得，氯化镍促进剂价格便宜用量少，反应效率高，底物兼容性好，还可以通过底物设计合成出不同基团取代的1,2,4‑三氮唑‑3‑酮化合物，便于操作的同时拓宽了此方法的实用性。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，尤其涉及一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法。
背景技术
1,2,4-三氮唑-3-酮化合物是一种重要的五元含氮杂环，广泛存在于各种生物活性分子和药物分子骨架中，具有一系列生物和药物活性。例如抗真菌、抗炎、抗肿瘤、抗病毒和抗惊厥作用(J.Med.Chem.2003,46,5121)。带有酸性联苯磺酰胺基团的2,4,5-三取代的1,2,4-三氮唑-3-酮可被用作 AT1/AT2受体拮抗剂(J.Med.Chem.,1994,37,2808)；同时一系列1,2,4-三氮唑-3-酮化合物可作为PPARα兴奋剂用于临床研究(J.Med.Chem.,2003, 46,5121)。
虽然很多合成1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的方法被报道，但传统的合成方法普遍受限于反应底物需要预活化，反应步骤冗杂，反应条件苛刻，反应效率低或底物范围狭窄等缺点。考虑到环境友好性和可持续性的急切需求，绿色合成是替代传统合成方法的最好选择。例如苯甲酰腙与二氧化碳在碱促进作用下合成1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的方法(Adv.Synth.Catal., 2017,359,3855)。
因此我们发展了一种以容易获得的氯代腙和便宜的氰酸钠为起始原料，廉价金属镍促进的串联环化反应高效地合成1,2,4-三氮唑-3-酮的方法。
发明内容
本发明提供了一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法，该制备方法操作简便，反应原料廉价易得，可以兼容多种官能团，反应效率高，镍促进剂价格便宜用量少，该方法还可以扩大1mmol量级，为工业生产以及药物开发合成中规模应用提供了便利。
一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法，包括如下步骤：镍促进剂、三乙胺、氯代腙以及氰酸钠加入到有机溶剂中，于90～120℃进行反应16～30小时，反应完全后，后处理得到所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物；
所述的氯代腙的结构如式(II)所示：
所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的结构如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)～(II)中，R1为C1～C5烷基、取代或未取代的芳基；R2为 C1～C5烷基、苄基、取代或未取代的芳基；
所述的芳基上的取代基选自C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、卤素或三氟甲基。
所述的镍促进剂和三乙胺的摩尔比为0.025:1；
芳基上的取代位置可以为邻位、对位或者间位。
以氯化镍作为为例，反应式如下：
反应中可能先经历了氯化镍与氯代腙配位形成镍中间体，氰酸钠进攻碳氮双键发生亲核加成消除作用得到异氰酸酯中间体，随后在氯化镍活化作用下发生分子内亲核加成反应得到最终的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物。
本发明中，可选用的后处理过程包括：过滤，硅胶拌样，最后经过柱层析纯化得到相应的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物，采用柱层析纯化为本领域常用的技术手段。
作为优选，R1为n-Pr、t-Bu、苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基或 2-呋喃基；R2为t-Bu、PhCH2-、苯基、4-氟苯基或2-甲基苯基；此时，所述的氯代腙容易得到，并且反应的产率较高。
所述的氰酸钠价格较便宜，相对于所述的氯代腙的用量为过量，作为优选，以摩尔量计，氯代腙：氰酸钠：镍促进剂＝1:1～3:0.01～0.05；作为进一步的优选，以摩尔量计，氯代腙：氰酸钠：镍促进剂＝1:2.5:0.025。
作为优选，所述的反应的时间为16～30小时，反应时间过长增加反应成本，相反则难以保证反应的完全。
本发明中，能将原料充分溶解的有机溶剂都能使反应发生，但反应效率差别较大，类似乙腈和二甲基甲酰胺不利于反应发生。优选为非质子性溶剂，非质子性溶剂能够有效地促进反应的进行；作为优选，所述的有机溶剂为四氢呋喃，甲苯或者二氧六环；作为进一步的优选，所述的有机溶剂为二氧六环，此时，各种原料都能以较高的转化率转化成产物。
所述的有机溶剂的用量能将原料较好的溶解即可，1mmol的氯代腙使用的有机溶剂的量约为5～8mL。
作为优选，所述的镍促进剂为氯化镍，在众多路易斯酸中使用氯化镍为促进剂时反应效率较高。
作为进一步的优选，所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物为式(I-1)-式 (I-5)所示化合物中的一种：
上述制备方法中，所述的氰酸钠、氯化镍和三乙胺一般采用市售产品，能从市场上方便地得到，所述的氯代腙可由相应的酰氯、肼、三苯基膦和四氯化碳快速合成得到。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：该制备方法易于操作，后处理简便；反应起始原料廉价易得，路易斯酸氯化镍价格便宜，加入量少，底物可设计性强，底物官能团容忍范围广，反应效率高，氯化钠为唯一无毒的副产物，可根据需要设计合成出不同位置和基团取代的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物，实用性较强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。
按照表1的原料配比在35mL的Schlenk管中加入氯化镍、三乙胺、氯代腙(II)、氰酸钠和有机溶剂2mL，混合搅拌均匀，按照表2的反应条件反应16-30小时，过滤，硅胶拌样，经过柱层析纯化得到相应的1,2,4- 三氮唑-3-酮化合物(Ⅰ)，反应过程如下式所示：
表1实施例1～15的原料加入量
表2
表1和表2中，T为反应温度，t为反应时间，Ph为苯基，Me为甲基， OMe为甲氧基，n-Pr为正丙基，t-Bu为叔丁基，CF3为三氟甲基， 1,4-Dioxane为1,4-二氧六环。
实施例1～5制备得到化合物的结构确认数据：
由实施例1制备得到的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物(I-1)的核磁共振(1H NMR、13CNMR和19F NMR)检测数据为：
1H NMR(400MHz,DMSO)δ12.68(s,1H),8.02(d,J＝7.9Hz,2H),7.97– 7.90(m,2H),7.60–7.53(m,3H),7.49(t,J＝7.9Hz,2H),7.25(t,J＝7.4Hz, 1H).
13C NMR(101MHz,DMSO)δ153.4,145.3,138.3,131.1,129.5,129.5, 126.6,125.7,125.4,118.5.
由实施例2制备得到的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物(I-2)的核磁共振(1H NMR和13CNMR)检测数据为：
1H NMR(400MHz,DMSO)δ12.57(s,1H),8.02(d,J＝7.7Hz,2H),7.88(d, J＝8.9Hz,2H),7.49(t,J＝8.0Hz,2H),7.24(t,J＝7.4Hz,1H),7.12(d,J＝ 8.9Hz,2H),3.84(s,3H).
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由实施例3制备得到的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物(I-3)的核磁共振(1H NMR和13CNMR)检测数据为：
1H NMR(400MHz,DMSO)δ11.99(s,1H),7.92(d,J＝7.7Hz,2H),7.44(t, J＝8.0Hz,2H),7.20(t,J＝7.4Hz,1H),1.30(s,9H).
13C NMR(101MHz,DMSO)δ154.8,153.5,138.4,129.3,124.8,118.1,32.3, 27.9.
由实施例4制备得到的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物(I-4)的核磁共振(1H NMR和13CNMR)检测数据为：
1H NMR(400MHz,DMSO)δ12.72(s,1H),8.06–7.97(m,2H),7.97–7.90 (m,2H),7.60–7.52(m,3H),7.34(t,J＝8.9Hz,2H).
13C NMR(101MHz,DMSO)δ159.6(C-F,d,1JC-F＝241.8Hz),153.3,145.3, 134.7(C-F,d,4JC-F＝2.3Hz),131.1,129.5,126.5,125.7,120.5(C-F,d,3JC-F＝ 8.2Hz),116.2(C-F,d,2JC-F＝22.7Hz).
由实施例5制备得到的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物(I-5)的核磁共振(1H NMR和13CNMR)检测数据为：
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13C NMR(101MHz,DMSO)δ154.3,142.3,130.2,129.3,127.3,125.1,57.1, 28.3。
Claims (8)
1.一种1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的绿色制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将镍促进剂、碱、氯代腙以及氰酸钠加入到有机溶剂中，于90～120℃反应16～30小时，反应完全后，后处理得到所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物；
所述的氯代腙的结构如式(II)所示：
所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的结构如式(Ⅰ)所示：
式(Ⅰ)～(II)中，R1为C1～C5烷基、取代或未取代的芳基；R2为C1～C5烷基、苄基、取代或未取代的芳基；
所述的芳基上的取代基选自C1～C5烷基、C1～C5烷氧基、卤素或三氟甲基。
2.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，R1为n-Pr、t-Bu、苯基、4-甲基苯基、4-三氟甲基苯基或2-呋喃基。
3.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，R2为t-Bu、PhCH2-、苯基、4-溴苯基或2-甲基苯基。
4.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，以摩尔量计，氯代腙：氰酸钠：镍促进剂：碱＝1:1～3:0.01～0.05:0.5～1.5。
5.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂为1,4-二氧六环。
6.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，所述的镍催化剂为氯化镍。
7.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，所述的碱为三乙胺。
8.根据权利要求1所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物的制备方法，其特征在于，所述的1,2,4-三氮唑-3-酮化合物为式(I-1)-式(I-5)所示化合物中的一种：
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