CN113336688B - 一种1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法 - Google Patents

一种1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种1,n‑二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，具体涉及一种高效可控的由烷基腈α‑C(sp3)‑H官能化引发的与1,n‑二烯类化合物的选择性自由基环化反应方法。该方法通过向Schlenk反应瓶中加入1,n‑二烯类化合物、烷基腈类化合物、催化剂和氧化剂，在一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，选择性构建环化产物，催化剂用量少，收率较高。

Description

一种1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法
技术领域
本申请属于有机合成领域，具体涉及一种高效、可控的由烷基腈α-C(sp3)-H官能化引发的与1,n-二烯类化合物的选择性自由基环化反应方法。
背景技术
在现代有机合成中，从同一类原料出发精确制备出多种不同的有价值产物是一个研究热点。在该过程中，C-H键在有机分子中无处不在，因此化学家面临的一个巨大挑战是选择性控制反应位点。另一方面，1,n-二烯环化反应，尤其是自由基介导的过程，是实现原子经济性和步骤经济性不可或缺的可持续策略，从而为选择性引入各种外部官能团提供了理想的方法。
烷基腈是最普遍的化学原料之一，在有机反应中通常被用作合成中间体。利用Ru、Rh、Ni、Fe等过渡金属对烷基腈进行α-(Csp3)-H功能化的方法已经发展的较为成熟。然而，这种方法通常被需要使用化学当量的过渡金属、需要加入强碱以及相关的金属-腈阴离子络合物的缓慢还原消除所困扰。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效、高选择性的1,n-二烯类化合物与烷基腈的可控环化反应方法，该方法在温和条件下高选择性的以较高产率制备获得环化产物。
本发明提供的自由基环化反应方法，该方法以1,n-二烯类化合物和烷基腈为原料，具体为如下技术方案。
一种1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，包括以下步骤，将1,n-二烯类化合物、烷基腈、催化剂、氧化剂混合后进行反应，实现1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应。
本发明公开了一种氰基环化产物的制备方法，包括以下步骤，将1,n-二烯类化合物、烷基腈、催化剂、氧化剂混合后进行反应，得到氰基环化产物。
本发明中，将1,n-二烯类化合物、烷基腈、催化剂、氧化剂混合后进行反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，实现1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应，得到氰基环化产物。
本发明中，1,n-二烯类化合物的化学结构式如下：
烷基腈的化学结构式如下：
氰基环化产物的化学结构式如下：
、/>
本发明中，R1选自氢或者C5～C14芳基；R2选自氢、C1～C10烷基或者C5～C14芳基；R3选自氢、C1～C10烷基或者C5～C14芳基；R5选自氢或者卤素。
本发明中，芳基为取代芳基或者未取代芳基，其中，取代基为卤素、C1～C6烷基、C1～C6烷氧基或者C5～C14芳基；烷基为取代烷基或者未取代烷基，其中，取代基为卤素。当R3选自C5～C14芳基，包括取代芳基或者非取代芳基时，环化产物为结构式Ⅱ的化合物。
本发明的反应可以在空气中进行，也可以在氮气或其它惰性气体中进行。反应完成后，将反应完成后的反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正己烷，得到目标环化产物。
本发明中，所述反应的温度为110～150℃，优选为120～130℃。
本发明中，所述催化剂选自三氟甲烷磺酸铜、醋酸铜、三氟甲烷磺酸铁、三氟甲烷磺酸钪中的任意一种或几种的混合物，优选为三氟甲烷磺酸钪。
本发明中，所述氧化剂选自过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、醋酸碘苯、过硫酸钾、氧化银、碳酸银中的任意一种或几种的混合物，优选为碳酸银。
本发明中，所述催化剂的用量为1,n-二烯类化合物的10～30 mol%，优选为20mol%；所述氧化剂的用量为1,n-二烯类化合物的1.2～3.0当量，优选为2.0当量。
本发明的有益效果是：提出了一种高效、高选择性和步骤经济性的由α-C(sp3)-H官能化引发的烷基腈与1,n-二烯类化合物的自由基环化反应方法,以高收率得到产物。该方法具有反应底物适应范围广泛、简单高效的优点，特别适合于工业化生产。
具体实施方式
空气下，本发明向Schlenk反应瓶中加入1,n-二烯类化合物、烷基腈、催化剂、氧化剂，然后于一定温度下常规搅拌反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，经后处理得到环化产物。
本发明以1,n-二烯类化合物、烷基腈为底物，无需添加溶剂，可高选择性得到环化产物。以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细的描述，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如无特殊说明，均可以从商业途径获得和/或根据已知的方法制备获得。
实施例1
常规空气环境中，向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,n-二烯化合物 (43.0 mg,0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸铜（14.5 mg，20 mol%），过氧化二叔丁基(DTBP, 58.5 mg, 2.0 eq)，然后将Schlenk瓶在130 ℃条件下常规搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-1 (21% yield)。
实施例2
反应温度降低到120 ℃进行反应，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为11%。
实施例3
氧化剂用过氧化苯甲酸特丁酯(TBPB)代替过氧化二叔丁基，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为5%。
实施例4
氧化剂用醋酸碘苯代替过氧化二叔丁基，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为0%。
实施例5
氧化剂用过硫酸钾代替过氧化二叔丁基，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为0%。
实施例6
氧化剂用氧化银代替过氧化二叔丁基，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为12%。
实施例7
氧化剂用碳酸银代替过氧化二叔丁基，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为48%。
实施例8
催化剂用醋酸铜代替三氟甲烷磺酸铜，其余条件同实施例7，得到目标产物I-1的收率为31%。
实施例9
催化剂用三氟甲烷磺酸铁代替三氟甲烷磺酸铜，其余条件同实施例7，得到目标产物I-1的收率为42%。
实施例10
常规空气环境中，向Schlenk瓶中加入式1a所示的1,n-二烯化合物 (43.0 mg,0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（0.04mmol，20 mol%），碳酸银(0.4mmol, 2.0 eq)，然后将Schlenk瓶在130 ℃条件下常规搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为18小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-1 (80% yield); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.58 (d, J = 7.5Hz, 2H), 7.37 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 7.16 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 3.55-3.49 (m,2H), 2.78-2.71 (m, 1H), 2.56-2.49 (m, 1H), 2.15-2.00 (m, 2H), 1.12 (s, 3H),1.11 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 176.6, 139.4, 128.9, 124.7, 120.3,119.7, 58.7, 49.3, 38.9, 29.2, 23.3, 22.2, 15.3, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcdfor C16H21N2O ([M+H]+) 257.1648, found 257.1652。
实施例11
催化剂三氟甲烷磺酸钪的用量为10 mol% (9.8 mg)，其余条件同实施例10，得到目标产物I-1的收率为51%。
实施例12
催化剂三氟甲烷磺酸钪的用量为30 mol% (29.5 mg)，其余条件同实施例10，得到目标产物I-1的收率为80%。
实施例13
氧化剂碳酸银的用量为1.2当量(66.2 mg)，其余条件同实施例10，得到目标产物I-1的收率为61%。
在实施例10的基础上，省略催化剂或者氧化剂，或者同时省略催化剂与氧化剂，都无法得到产物，即收率为0。
本发明以烷基腈用量为1.0 mL，催化剂选择为三氟甲烷磺酸钪(20%)，氧化剂选择为碳酸银(2.0 eq)，反应温度为130 ℃，TLC监测反应进程至原料消失，取得80%的分离收率，为一种高选择性自由基环化反应的方法。
实施例14
向Schlenk瓶中加入式1b所示的1,n-二烯化合物 (49.0 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为18小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-2 (85% yield); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.47 (d, J = 9.5 Hz, 2H), 6.90 (d,J = 9.0 Hz, 2H), 3.80 (s, 3H), 3.51-3.44 (m, 2H), 2.79-2.72 (m, 1H), 2.55-2.49 (m, 1H), 2.11-2.07 (m, 2H), 1.11 (s, 3H), 1.10 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz,CDCl3) d: 177.4, 155.3, 138.0, 120.5, 113.1, 111.6, 58.1, 54.8, 48.0, 38.0,32.4, 23.0, 22.2, 14.2, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcd for C17H23N2O2([M+H]+)287.1754, found 287.1758。
实施例15
向Schlenk瓶中加入式1c所示的1,n-二烯化合物 (45.8 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为17小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-3 (82% yield); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.45 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.17 (d,J = 8.0 Hz, 2H), 3.53-3.46 (m, 2H), 2.78-2.71 (m, 1H), 2.55-2.49 (m, 1H),2.33 (s, 3H), 2.07-2.01 (m, 1H), 1.75-1.71 (m, 1H), 1.11 (s, 3H), 1.10 (s,6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 176.5, 136.8, 134.5, 129.4, 120.3, 119.8,58.9, 49.2, 39.0, 29.2, 23.3, 22.2, 20.8, 15.3, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcdfor C17H23N2O([M+H]+) 271.1805, found 271.1801。
实施例16
向Schlenk瓶中加入式1d所示的1,n-二烯化合物 (54.2 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-4 (78% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.48 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.5 Hz, 2H),3.53-3.47 (m, 2H), 2.78-2.71 (m, 1H), 2.59 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 2.55-2.49 (m,1H), 2.07-2.01 (m, 1H), 1.75-1.69 (m, 1H), 1.61-1.56 (m, 2H), 1.37-1.32 (m,2H), 1.11 (s, 3H), 1.10 (s, 6H), 0.92 (t, J = 7.0 Hz, 3H); 13C NMR (125 MHz,CDCl3) d: 176.4, 139.5, 137.0, 128.8, 120.3, 119.7, 58.8, 49.2, 39.0, 35.0,33.6, 29.2, 23.3, 22.3, 22.2, 15.3, 13.9, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcd forC20H29N2O([M+H]+) 313.2274, found 313.2272。
实施例17
向Schlenk瓶中加入式1e所示的1,n-二烯化合物 (54.2 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-5 (77% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.51 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 7.39 (d, J = 7.0 Hz, 2H),3.54-3.47 (m, 2H), 2.76-2.70 (m, 1H), 2.55-2.48 (m, 1H), 2.06-2.00 (m, 1H),1.75-1.69 (m, 1H), 1.31 (s, 9H), 1.11 (s, 3H), 1.10 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz,CDCl3) d: 176.5, 147.7, 136.8, 125.8, 120.3, 119.4, 58.7, 49.2, 39.0, 34.4,31.3, 29.2, 23.3, 22.1, 15.2, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcd for C20H29N2O([M+H]+)313.2274, found 313.2278。
实施例18
向Schlenk瓶中加入式1f所示的1,n-二烯化合物 (45.8 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-6 (81% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.48 (s, 1H), 7.36 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.24 (d, J= 8.0 Hz, 1H), 6.97 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 3.67 (d, J = 10.0 Hz, 1H), 3.48 (d,J = 9.5 Hz, 1H), 2.47-2.38 (m, 2H), 2.36 (s, 3H), 1.98-1.92 (m, 1H), 1.88-1.82 (m, 1H), 1.13 (s, 6H), 1.12 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 177.8,139.3, 138.9, 128.8, 125.4, 120.4, 119.5, 116.7, 56.6, 48.4, 40.6, 31.1,21.6, 20.3, 20.1, 19.3, 13.0; HRMS m/z (ESI) calcd for C17H23N2O([M+H]+)271.1805, found 271.1801。
实施例19
向Schlenk瓶中加入式1g所示的1,n-二烯化合物 (48.6 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为16小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-7 (83% yield); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.41 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 7.25-7.23 (m, 1H), 7.12 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 3.53-3.46 (m, 2H), 2.79-2.72 (m, 1H),2.56-2.49 (m, 1H), 2.27 (s, 3H), 2.24 (s, 3H), 2.04-2.01 (m, 1H), 1.75-1.70(m, 1H), 1.11 (s, 3H), 1.10 (s, 3H), 1.10 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d:176.4, 137.2, 137.1, 133.2, 129.9, 121.3, 120.3, 117.3, 59.0, 49.1, 39.0,29.2, 23.2, 22.2, 20.0, 19.1, 15.2, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcd for C18H25N2O([M+H]+) 285.1961, found 285.1967。
实施例20
向Schlenk瓶中加入式1h所示的1,n-二烯化合物 (46.6 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-8 (72% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.55-7.52 (m, 2H), 7.08-7.04 (m, 2H), 3.52-3.46 (m,2H), 2.77-2.71 (m, 1H), 2.55-2.49 (m, 1H), 2.07-2.01 (m, 1H), 1.76-1.70 (m,1H), 1.12 (s, 3H), 1.11 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 176.5, 159.6 (d,J C-F = 243.1 Hz), 135.4 (d, J C-F = 2.9 Hz), 121.5 (d, J C-F = 7.9 Hz), 120.2,115.6 (d, J C-F = 22.4 Hz), 59.0, 49.1, 39.0, 29.1, 23.2, 22.2, 15.3, 12.7; 19FNMR (471 MHz, CDCl3) d: -117.4; HRMS m/z (ESI) calcd for C16H20FN2O([M+H]+)275.1554, found 275.1550。
实施例21
向Schlenk瓶中加入式1i所示的1,n-二烯化合物 (49.8 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为15小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-9 (70% yield); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.55 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.33 (d,J = 9.0 Hz, 2H), 3.52-3.46 (m, 2H), 2.76-2.69 (m, 1H), 2.55-2.48 (m, 1H),2.06-2.00 (m, 1H), 1.76-1.70 (m, 1H), 1.12 (s, 3H), 1.10 (s, 6H); 13C NMR (125MHz, CDCl3) d: 176.7, 137.9, 129.8, 128.9, 120.8, 120.1, 58.7, 49.3, 38.9,29.1, 23.2, 22.2, 15.3, 12.7; HRMS m/z (ESI) calcd for C16H20ClN2O([M+H]+)291.1259, found 291.1267。
实施例22
向Schlenk瓶中加入式1j所示的1,n-二烯化合物 (58.6 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-10 (71% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.52-7.49 (m, 2H), 7.48-7.46 (m, 2H), 3.51-3.46 (m,2H), 2.76-2.69 (m, 1H), 2.55-2.48 (m, 1H), 2.06-2.00 (m, 1H), 1.75-1.70 (m,1H), 1.12 (s, 3H), 1.11 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 176.8, 138.4,131.9, 121.1, 120.1, 117.5, 58.6, 49.3, 38.9, 29.1, 23.2, 22.2, 15.3, 12.7;HRMS m/z (ESI) calcd for C16H20BrN2O ([M+H]+) 335.0754, found 335.0758。
实施例23
向Schlenk瓶中加入式1k所示的1,n-二烯化合物 (56.6 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-11 (66% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.75 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.62 (d, J = 9.0 Hz, 2H),3.57-3.52 (m, 2H), 2.76-2.69 (m, 1H), 2.56-2.49 (m, 1H), 2.08-2.02 (m, 1H),1.78-1.72 (m, 1H), 1.14 (s, 3H), 1.13 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d:177.2, 142.3, 126.1 (q, J C-F = 2.8 Hz), 125.1, 122.9, 120.0, 119.1, 58.5,49.5, 38.9, 29.1, 23.2, 22.2, 15.4, 12.7; 19F NMR (471 MHz, CDCl3) d: -62.2;HRMS m/z (ESI) calcd for C17H20F3N2O([M+H]+) 325.1522, found 325.1516。
实施例24
向Schlenk瓶中加入式1l所示的1,n-二烯化合物 (46.6 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-12 (71% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.52-7.49 (m, 1H), 7.33-7.30 (m, 2H), 6.88-6.84 (m,1H), 3.53-3.48 (m, 2H), 2.76-2.70 (m, 1H), 2.56-2.49 (m, 1H), 2.07-2.01 (m,1H), 1.77-1.71 (m, 1H), 1.12 (s, 3H), 1.11 (s, 6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3)d: 176.9, 162.9 (d, J C-F = 243.6 Hz), 140.8 (d, J C-F = 10.5 Hz), 130.0 (d, J C-F = 9.3 Hz), 120.1, 114.6 (d, J C-F = 3.1 Hz), 111.3 (d, J C-F =21.3 Hz), 107.1 (d,J C-F =26.1 Hz), 58.6, 49.4, 38.8, 29.1, 23.2, 22.2, 15.3, 12.7; 19F NMR (471MHz, CDCl3) d: -111.1; HRMS m/z (ESI) calcd for C16H20FN2O([M+H]+) 275.1554,found 275.1550。
实施例25
向Schlenk瓶中加入式1m所示的1,n-二烯化合物 (55.8 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-13 (78% yield);1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.76 (d, J = 2.5 Hz, 1H), 7.32 (d, J = 8.5 Hz, 1H),6.78-6.76 (m, 1H), 3.93 (s, 3H), 3.54-3.47 (m, 2H), 2.76-2.70 (m, 1H), 2.55-2.49 (m, 1H), 2.07-2.01 (m, 1H), 1.77-1.71 (m, 1H), 1.13 (s, 3H), 1.11 (s,6H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 176.9, 155.1, 139.2, 129.8, 120.1, 118.1,111.1, 104.4, 58.7, 56.2, 49.5, 38.8, 29.1, 23.3, 22.2, 15.3, 12.7; HRMS m/z(ESI) calcd for C17H22ClN2O2 ([M+H]+) 321.1364, found 321.1368。
实施例26
向Schlenk瓶中加入式1n所示的1,n-二烯化合物 (40.2 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失（反应时间为16小时），反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-14 (68% yield, d.r. > 20:1); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.60 (d, J = 9.5 Hz,2H), 7.38 (t, J = 8.5 Hz, 2H), 7.16 (t, J = 8.0 Hz, 1H), 3.82 (t, J = 10.0Hz, 1H), 3.42 (t, J = 12.0 Hz, 1H), 2.68-2.61 (m, 1H), 2.57-2.49 (m, 1H),2.39-2.32 (m, 1H), 2.09-2.02 (m, 1H), 1.93-1.86 (m, 1H), 1.11 (d, J =8.5 Hz,3H), 1.09 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 177.0, 139.1, 128.9, 124.8,120.1, 119.8, 52.0, 47.0, 34.3, 31.9, 16.7, 12.6, 12.1; HRMS m/z (ESI) calcdfor C15H19N2O([M+H]+) 243.1492, found 243.1498。
实施例27
向Schlenk瓶中加入式1o所示的1,n-二烯化合物 (55.8 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物I-15 (64% yield,d.r. > 20:1); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.53-7.50 (m, 2H), 7.49-7.46 (m, 2H),3.80-3.77 (m, 1H), 3.38 (t, J = 9.5 Hz, 1H), 2.66-2.60 (m, 1H), 2.55-2.48 (m,1H), 2.40-2.34 (m, 1H), 2.08-2.02 (m, 1H), 1.92-1.86 (m, 1H), 1.11 (d, J =7.0 Hz, 3H), 1.08 (s, 3H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 177.1, 138.2, 131.9,121.1, 119.9, 117.5, 51.9, 47.0, 34.3, 31.9, 16.7, 12.6, 12.0; HRMS m/z (ESI)calcd for C15H18BrN2O([M+H]+) 321.0597, found 321.0591。
实施例28
向Schlenk瓶中加入式1p所示的1,n-二烯化合物 (58.2 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物II-1 (66% yield,d.r. = 2:1); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.38 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.31 (t, J =8.0 Hz, 1H), 7.22-7.15 (m, 3H), 7.14-7.03 (m, 3H), 6.81 (d, J = 7.0 Hz,0.6H), 6.64 (d, J = 7.5 Hz, 0.4H), 4.18 (d, J = 15.0 Hz, 1H), 4.01-3.85 (m,0.4H), 3.67 (d, J = 9.5 Hz, 0.6H), 3.46 (d, J = 10.0 Hz, 0.6H), 3.17 (t, J =10.0 Hz, 1H), 3.08 (d, J = 13.0 Hz, 0.6H), 2.87-2.78 (m, 1.4H), 2.68-2.60 (m,1.4H), 2.53-2.47 (m, 0.6H), 2.25-2.20 (m, 0.4H), 2.17-2.05 (m, 1H), 1.98-1.90(m, 1H), 1.45 (s, 1.2H), 1.22 (s, 1.8H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) d: 177.2,175.6, 143.4, 138.8, 138.3, 135.6, 134.8, 134.7, 130.1, 128.9, 128.8, 128.0,127.9, 127.7, 126.9 (2), 126.8, 125.1, 123.5, 122.7, 120.4, 112.2, 109.5,59.5, 53.6, 50.4, 45.8, 43.7, 42.3, 39.1, 34.3, 32.9, 30.2, 22.6, 19.8, 12.9,12.8; HRMS m/z (ESI) calcd for C22H23N2O([M+H]+) 331.1805, found 331.1809。
实施例29
向Schlenk瓶中加入式1q所示的1,n-二烯化合物 (55.4 mg, 0.2 mmol)，式2a所示的烷基腈(1.0 mL)，三氟甲烷磺酸钪（19.7 mg，20 mol%），碳酸银(110.3 mg, 2.0 eq)，然后将反应器在空气气氛、130 ℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失，反应完成后，将反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离（洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正已烷）得到目标产物II-2 (71% yied,d.r. > 20:1); 1H NMR (500 MHz, CDCl3) d: 7.52-7.50 (m, 2H), 7.35-7.31 (m, 3H),7.30-7.28 (m, 2H), 7.25-7.24 (m, 1H), 7.12 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 3.53 (d, J =10.0 Hz, 1H), 3.46 (d, J = 9.5 Hz, 1H), 2.99 (s, 2H), 2.73-2.67 (m, 1H),2.56-2.50 (m, 1H), 2.30-2.24 (m, 1H), 2.07-2.00 (m, 1H), 1.43 (s, 3H); 13C NMR(125 MHz, CDCl3) d: 173.3, 141.4, 140.1, 139.1, 128.9 (2), 127.9, 125.5,124.9, 124.8, 119.9, 119.8, 61.6, 59.1, 46.8, 43.5, 28.7, 20.7, 12.8; HRMS m/ z (ESI) calcd for C21H21N2O([M+H]+) 317.1648, found 317.1642。
本发明对于1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应进行了深入的研究，提出了在Ag2CO3/Sc(OTf)3的催化氧化体系中烷基腈与1,n-二烯的选择性自由基环化反应，该策略通过氢原子攫取、芳环的直接环化制备产物，自由基引发的烷基腈α-(Csp3)-H官能化方法由于温和的反应条件和高反应活性而在该领域中有发展潜力。制备的产物为液态，含有活性官能团氰基、酮基，可以作为中间体用于药物制备、化学合成，也可以作为改性剂用于材料改性，比如氰基可应用于环氧树脂体系，改性热性能或者机械性能。
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，其特征在于，包括以下步骤，将1,n-二烯类化合物、烷基腈、催化剂、氧化剂混合后进行反应，实现1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应；
所述1,n-二烯类化合物的化学结构式如下：
；
烷基腈的化学结构式如下：
；
R1选自氢或者取代或未取代的C5～C14芳基；R2选自氢、取代或未取代的C1～C10烷基或者取代或未取代的C5～C14芳基；R3选自氢、取代或未取代的C1～C10烷基或者取代或未取代的C5～C14芳基；R5选自氢或者卤素；芳基上的取代基为卤素、C1～C6烷基、C1～C6烷氧基或者C5～C14芳基；烷基上的取代基为卤素；
所述催化剂选自三氟甲烷磺酸铜、醋酸铜、三氟甲烷磺酸铁、三氟甲烷磺酸钪中的任意一种或几种的混合物；所述氧化剂选自过氧化二叔丁基、过氧化苯甲酸特丁酯、醋酸碘苯、过硫酸钾、氧化银、碳酸银中的任意一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，其特征在于，选择性自由基环化反应的产物如下：
、/>；
R1选自氢或者取代或未取代的C5～C14芳基；R2选自氢、取代或未取代的C1～C10烷基或者取代或未取代的C5～C14芳基；R3选自氢、取代或未取代的C1～C10烷基或者取代或未取代的C5～C14芳基；R5选自氢或者卤素；芳基上的取代基为卤素、C1～C6烷基、C1～C6烷氧基或者C5～C14芳基；烷基上的取代基为卤素。
3.根据权利要求1所述1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，其特征在于，所述反应的温度为110～150℃；反应经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全。
4. 根据权利要求1所述1,n-二烯与烷基腈的选择性自由基环化反应方法，其特征在于，所述催化剂的用量为1,n-二烯类化合物的10～30 mol%；所述氧化剂的用量为1,n-二烯类化合物的1.2～3.0当量。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111233732A (zh) * 2020-01-14 2020-06-05 宁波大学 一种无添加剂体系下1,6-二烯与醇的自由基反应方法
CN111393419A (zh) * 2020-05-11 2020-07-10 长江师范学院 一种醚取代的2-吡咯烷酮类化合物的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111233732A (zh) * 2020-01-14 2020-06-05 宁波大学 一种无添加剂体系下1,6-二烯与醇的自由基反应方法
CN111393419A (zh) * 2020-05-11 2020-07-10 长江师范学院 一种醚取代的2-吡咯烷酮类化合物的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Atom-transfer radical cyclization of a-bromocarboxamides under organophotocatalytic conditions;Naoki Tsuchiya et al;Tetrahedron Letters;第69卷;152952 *
DABCO-catalyzed ring opening of activated cyclopropanes and recyclization leading to γ-lactams with an all-carbon quaternary center;Shaoxia Lin et al;Chem. Commun.;第50卷;10491 *
Liu Yu et al.Visible-Light-Facilitated 5-exo-trig Cyclization of 1,6-Dienes with Alkyl Chlorides: Selective Scission of the C(sp3)-H Bond in Alkyl Chlorides.European Journal of Organic Chemistry.2014,(第6期),1177-1181. *
Michael C. Seidel.Aldol and Claisen Condensations with 1-(3,4-Dichlorophenyl)-2-pyrrolidinone.Journal of Heterocyclic Chem..1966,第3卷311-314. *

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