CN113354495A - 一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物及其制备与应用,制备方法为:将化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体、自由基引发剂与溶剂混合,之后在N2保护下进行反应,经分离后即得到所述的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物。与现有技术相比,本发明中二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法具有反应时间短、反应温度较低、高效、高收率等优点,具有较好的工业化生产前景;本发明制备的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的结构是全新的,可以作为各类有机合成反应的通用砌块。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,涉及一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物及其制备与应用。
背景技术
向有机化合物分子中引入氟原子或含氟基团可显著改善其物理性质、化学性质以及生理性质(如亲脂性、代谢稳定性、与靶标蛋白结合能力、细胞膜穿透性和生物可利用度)。氰基很容易转化为其他官能团,在合成方法学领域中具有广泛的实用性。含有不对称中心的分子,在和具有立体结构的蛋白质,如酶、受体、离子通道等相互作用时,相互之间存在着立体识别和选择性。因此,利用低毒的含氰化合物实现烯烃对映选择性双官能团化(氰化、氟烷基化)在药物和农用化学品设计方面越来越引起人们的兴趣。
2017年朱晨等人公开了一种未活化烯烃双官能化的一般方法,该方法将分子内氰基迁移和光氧化还原催化进行有效结合,在温和的反应条件下合成有用的二氟和单氟烷基腈。如下式所示:
2019年,许兆青等人报道了一种直接使用氟烷基碘化物作为氟烷基化试剂,在可见光诱导及铜催化下,烯烃对映选择性双官能团化的方法。如下式所示:
2020年,鲍红丽等人报道了铜催化的烯烃与含氟基团和三甲基氰硅烷(TMSCN)的双官能团化反应。如下式所示:
由于立体化学控制涉及高反应性氟烷基自由基中间体的反应相当困难,这种自由烯烃对映选择性双官能化的成功案例仍然相对有限,而关于二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的报道也很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物及其制备与应用。本发明中的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的结构是全新的,可以作为各类有机合成反应的通用砌块。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物,该化合物的化学结构式为:
其中,R1为苯基、取代苯基、杂环或烷基,R2为苯基、环己烯基、取代苯基、杂环、烷基或氢。
进一步地,当R1为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自苯基、氢、氟、溴、氯、C1-C4烷基、硝基、甲氧基或三氟甲基中的一种或更多种。
进一步地,当R2为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自氢、氟、溴、氯、硝基、甲氧基、C1-C4烷基、三氟甲基、苄基、酯基、腈基或苯基中的一种或更多种。
一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,该方法为:将化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体、自由基引发剂与溶剂混合,之后在N2保护下进行反应,经分离后即得到所述的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物;
所述的化合物1的化学结构式为:
所述的化合物2的化学结构式为:
反应过程如下:
进一步地,所述的催化剂包括CuCN、Cu2O、CuOAc、CuSCN、CuCl、CuBr、CuI、CuTc、Cu(acac)2、Cu(PPh3)3Br、Cu(OAc)2或Cu(OTf)2中的一种或更多种。
进一步地,所述的配体为(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑],即(3aS,3a'S,8aR,8a'R)-2,2'-(cyclopropane-1,1-diyl)bis(3a,8a-dihydro-8H-indeno[1,2-d]oxazole),其中,R为-(CH2)2-。
进一步地,所述的自由基引发剂的化学结构式为R'-O-O-R',即有机过氧化物引发剂,其中,R'为烷基、酰基或碳酸酯基。
进一步地,所述的溶剂包括DCM、CH3OH、CH3CN或DMSO中的一种或更多种。
进一步地,所述的化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体与自由基引发剂的摩尔比为(0.25-0.35):(0.4-0.5):(0.55-0.65):(0.003-0.03):(0.003-0.045):(0.36-0.9),优选为0.3:0.45:0.6:(0.003-0.03):(0.003-0.045):(0.36-0.9),反应温度为-40℃至0℃,反应时间为3-6h。
优选地,所述的分离为柱层析分离,采用洗脱剂在层析柱中进行分离提纯,洗脱剂为体积比(30-500):1(优选为(30-50):1)的正己烷与乙酸乙酯的混合物,洗脱时间为2-5h。
一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的应用,所述的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物作为有机合成反应的通用砌块。
与现有技术相比,本发明中二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法具有反应时间短、反应温度较低、高效、高收率等优点,具有较好的工业化生产前景;本发明制备的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的结构是全新的,可以作为各类有机合成反应的通用砌块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物,该化合物的化学结构式为:
其中,R1为苯基、取代苯基、杂环或烷基,R2为苯基、环己烯基、取代苯基、杂环、烷基或氢。
当R1为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自苯基、氢、氟、溴、氯、C1-C4烷基、硝基、甲氧基或三氟甲基中的一种或更多种。
当R2为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自氢、氟、溴、氯、硝基、甲氧基、C1-C4烷基、三氟甲基、苄基、酯基、腈基或苯基中的一种或更多种。
上述二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法为:将化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体、自由基引发剂与溶剂混合,之后在N2保护下进行反应,经分离后即得到二氟酮羰基取代不对称腈类化合物;
化合物1的化学结构式为:
化合物2的化学结构式为:
催化剂包括CuCN、Cu2O、CuOAc、CuSCN、CuCl、CuBr、CuI、CuTc、Cu(acac)2、Cu(PPh3)3Br、Cu(OAc)2或Cu(OTf)2中的一种或更多种。
配体为(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑]。
自由基引发剂的化学结构式为R'-O-O-R',其中,R'为烷基、酰基或碳酸酯基。
溶剂包括DCM、CH3OH、CH3CN或DMSO中的一种或更多种。
化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体与自由基引发剂的摩尔比为(0.25-0.35):(0.4-0.5):(0.55-0.65):(0.003-0.03):(0.003-0.045):(0.36-0.9),反应温度为-40℃至0℃,反应时间为3-6h。
制得的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物可作为有机合成反应的通用砌块。
实施例1:
合成4,4-二氟-5-氧-2,5-二苯基戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0010g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-2-碘-1-苯基乙烷-1-酮(0.0846g,0.3mmol),苯乙烯(0.0469g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色油状液体77.0mg(收率90%,90%ee)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.13(d,J=10.0Hz,2H),7.66(t,J=7.5Hz,1H),7.51(t,J=7.5Hz,2H),7.44-7.35(m,5H),4.25(dd,J=10,5Hz,1H)3.00-2.89(m,1H),2.80-2.69(m,1H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ188.00(t,2'JC-F=30.6Hz),134.89,134.83,131.19,130.33(t,3'JC-F=3.8Hz),129.46,128.88,128.69,127.35,119.74,117.71(t,1JC-F=254.4Hz),39.48(t,2JC-F=21.9Hz),30.69(t,3JC-F=4.4Hz).
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-99.99(d,J=300.8Hz,1F),-102.32(dt,J=300.8,9.4Hz,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C17H13F2NO:308.0857,found:308.0861.
实施例2:
合成4,4-二氟-5-氧代-2-苯基-5-(对甲苯基)戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0011g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-2-碘-1-(对甲苯基)乙烷-1-酮(0.0888g,0.3mmol),苯乙烯(0.0469g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色油状液体73.6mg(收率82%,90%ee)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.03(d,J=5.0Hz,2H),7.44-7.34(m,5H),7.32(d,J=10Hz,2H),4.24(dd,J=10,5Hz 1H),2.98-2.87(m,1H),2.79-2.68(m,1H),2.44(s,3H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ187.57(t,2'JC-F=30.6Hz),146.23,134.89,130.48(t,3'JC-F=3.1Hz),129.61,129.44,129.24,128.66,127.34,119.79,117.76(t,1JC-F=254.4Hz),39.56(t,2JC-F=22.5Hz),30.69,21.91.
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-100.09(ddd,J=299.3,21.0,14.1Hz,1F),-102.48(ddd,J=299.6,21.2,10.2Hz,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C18H15F2NO:322.1014,found:322.1015.
实施例3:
合成4,4-二氟-5-(4-氟苯基)-5-氧基-2-苯基戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0011g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-1-(4-氟苯基)-2-碘-1-酮(0.0900g,0.3mmol),苯乙烯(0.0469g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色油状液体80.1mg(收率88%,95%ee)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.16(t,J=7.5Hz,2H),7.43-7.35(m,5H),7.18(t,J=7.5Hz,2H),4.24(dd,J=10,5Hz 1H),2.99-2.88(m,1H),2.79-2.68(m,1H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ186.43(t,2'JC-F=31.3Hz),167.75(d,1'JC-F=256.3Hz),134.74,133.36(dt,3'JC-F=10,3.1Hz),129.47,128.72,127.33,119.67,117.69(t,1JC-F=254.4Hz),116.34,116.16,39.32(t,2JC-F=22.5Hz),30.66.
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-98.94(s,1F),-100.31(ddd,J=302.1,20.8,14.2Hz,1F),-102.55(ddd,J=301.8,20.5,10.5Hz,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C17H12F3NO:326.0763,found:326.0766.
实施例4:
合成2-(3,4-二甲氧基苯基)-4,4-二氟-5-氧代-5-苯基戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0010g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-2-碘-1-苯基乙烷-1-酮(0.0846g,0.3mmol),1,2-二甲氧基-4-乙烯基苯(0.0739g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色油状液体89.1mg(收率86%,83%ee)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.08(d,J=10Hz,2H),7.64(t,J=7.5Hz,1H),7.49(t,J=7.5Hz,2H),6.94(d,J=10Hz,1H),6.84(t,J=7.5Hz,2H),4.17(dd,J=10,5Hz,1H),3.87(s,3H),3.86(s,3H),2.97-2.86(m,1H),2.79-2.68(m,1H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ188.01(t,2'JC-F=30.6Hz),149.59,149.26,134.83,131.20,130.24(t,3'JC-F=3.1Hz),129.35,128.83,126.95,119.90,119.75,117.69(t,1JC-F=253.8Hz),111.62,110.24,56.00(t,3JC-F=3.8Hz),39.56(t,2JC-F=22.5Hz),30.33.
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-97.52(ddd,J=299.7,20.3,10.6Hz,1F),-100.17(ddd,J=299.6,20.1,14.2Hz,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C19H17F2NO3:368.1074,found:368.1069.
实施例5:
合成4,4-二氟-2-(4-氟苯基)-5-氧代-5-苯基戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0010g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-2-碘-1-苯基乙烷-1-酮(0.0846g,0.3mmol),1-氟-4-乙烯基苯(0.0550g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色油状液体78.2mg(收率86%,81%ee)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.11(d,J=5Hz,2H),7.67(t,J=7.5Hz,1H),7.52(t,J=7.5Hz,2H),7.41(dd,J=10,5Hz,2H),7.10(t,J=10Hz,2H),4.24(dd,J=10,5Hz,1H),2.99-2.87(m,1H),2.78-2.67(m,1H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ187.93(t,2'JC-F=31.3Hz),163.67(d,1'JC-F=246.3Hz),134.93,131.07,130.59(d,4”JC-F=2.5Hz),130.31,129.21(d,3”JC-F=8.75Hz),128.87,119.51,117.59(t,1JC-F=255Hz),116.54(d,2”JC-F=22.5Hz),39.46(t,2JC-F=22.5Hz),30.09.
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-97.54(ddd,J=302.2,20.5,10.5Hz,1F),-99.89(ddd,J=302.1,20.6,14.0Hz,1F),-112.71(s,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C17H12F3NO:326.0762,found:326.0763.
实施例6:
合成2-([1,1'-联苯]-4-基)-4,4-二氟-5-氧代-5-苯基戊腈:
其制备方法如下:
分别称取噻吩-2-甲酸铜(I)(0.0010g,0.006mmol),(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑](0.0032g,0.009mmol),过氧化双月桂酰(0.1794g,0.45mmol)加入10mL标准反应管中,抽真空氮气回填三次;在氮气保护下将预先称量的2,2-二氟-2-碘-1-苯基乙烷-1-酮(0.0846g,0.3mmol),4-乙烯基-1,1'-联苯(0.0811g,0.45mmol),三甲基氰硅烷(0.0595g,0.6mmol)和2.0mL二氯甲烷用加液器加入上述10mL标准反应管中;投料毕,用封口膜密封并置于0℃下搅拌约4小时,TLC监测反应完全。反应毕,先减压旋蒸除去二氯甲烷,旋蒸毕,用石油醚:乙酸乙酯=(60-20):1洗脱剂进行柱层析分离,最后得到淡黄色固体91.0mg(收率84%,93%ee,m.p.:77.8~78.8℃)。
1H NMR(500MHz,CDCl3):δ8.14(d,J=5Hz,2H),7.69-7.59(m,5H),7.54-7.45(m,6H),7.39(t,J=7.5Hz,1H),4.30(dd,J=10,5Hz,1H),3.05-2.93(m,1H),2.86-2.75(m,1H).
13C NMR(125MHz,CDCl3):δ188.00(t,2'JC-F=30Hz),141.71,140.06,134.88,133.66,131.18,130.33(t,3'JC-F=3.1Hz),128.93,128.87,128.11,127.80,127.13,125.48,119.67,117.70(t,1JC-F=254.4Hz),39.48(t,2JC-F=22.5Hz),30.42.
19F NMR(376MHz,CDCl3):δ-97.53(ddd,J=301.0,21.0,10.4Hz,1F),-99.95(ddd,J=301.0,21.1,14.1Hz,1F).
HRMS(ESI-TOF)calculated[M+Na]=for C23H17F2NO:384.1171,found:384.1170.
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物,其特征在于,当R1为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自苯基、氢、氟、溴、氯、C1-C4烷基、硝基、甲氧基或三氟甲基中的一种或更多种。
3.根据权利要求1所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物,其特征在于,当R2为取代苯基时,取代苯基中的取代基选自氢、氟、溴、氯、硝基、甲氧基、C1-C4烷基、三氟甲基、苄基、酯基、腈基或苯基中的一种或更多种。
5.根据权利要求4所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述的催化剂包括CuCN、Cu2O、CuOAc、CuSCN、CuCl、CuBr、CuI、CuTc、Cu(acac)2、Cu(PPh3)3Br、Cu(OAc)2或Cu(OTf)2中的一种或更多种。
6.根据权利要求4所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述的配体为(3AS,3'AS,8AR,8'A'R)-2,2'-环丙亚基双[3A,8A-二氢-8H-茚并[1,2-D]噁唑]。
7.根据权利要求4所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述的自由基引发剂的化学结构式为R'-O-O-R',其中,R'为烷基、酰基或碳酸酯基。
8.根据权利要求4所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述的溶剂包括DCM、CH3OH、CH3CN或DMSO中的一种或更多种。
9.根据权利要求4所述的一种二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述的化合物1、化合物2、TMSCN、催化剂、配体与自由基引发剂的摩尔比为(0.25-0.35):(0.4-0.5):(0.55-0.65):(0.003-0.03):(0.003-0.045):(0.36-0.9),反应温度为-40℃至0℃,反应时间为3-6h。
10.一种如权利要求1至3任一项所述的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物的应用,其特征在于,所述的二氟酮羰基取代不对称腈类化合物作为有机合成反应的通用砌块。
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