CN114000167A - 一种电化学合成吡唑类化合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学合成吡唑类化合物的方法，包括如下步骤：将式苯甲醛类化合物、对甲苯磺酰肼类化合物、碱、电解质溶解在混合溶剂中得到反应溶液，再将电极插入到反应溶液中，在敞开体系中接通恒定电流搅拌反应，即得到吡唑类产物。与现有技术比，该方法无需金属催化剂、氧化剂等，使用电催化更加绿色环保经济，同时吡唑类化合物的产率也有所提高。

Description

一种电化学合成吡唑类化合物的方法
技术领域
本发明属于吡唑类化合物合成技术领域，特别涉及一种电化学合成吡唑类化合物的方法。
背景技术
吡唑具有多种药理活性，包括止痛、抗发炎、退烧、抗心律失常、镇静、松弛肌肉、精神兴奋、抗痉挛、抗糖尿病和抗菌等。因此吡唑可作为某些医药、农药的中间体，在医药、农药的研究开发中占有十分重要的地位。同时吡唑也可作为某些光敏材料单体的侧链，此外吡唑还用作润滑油、螯合剂等有机合成的中间体。
目前根据文献报导的合成吡唑的一般方法有通过金属催化，如钯催化剂、铜催化剂等，而往往该类反应还需要较高的反应温度促进反应的顺利发生，因此并不符合绿色化学的发展方向。
Figure BDA0003375459120000011
发明内容
发明目的：本发明提供了一种电化学合成吡唑类化合物的方法，该方法绿色环保，后处理简单，且产率高。
技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种电化学合成吡唑类化合物的方法，包括如下步骤：
将式(1)所示的苯甲醛类化合物、式(2)所示的对甲苯磺酰肼类化合物、碱、电解质溶解在混合溶剂中得到反应溶液，再将电极插入到反应溶液中，在敞开体系中接通恒定电流搅拌反应，即得到如式(3)所示的吡唑类产物；
Figure BDA0003375459120000012
其中，R1为氢、卤素、C1-C3的烷基、苯基或C1-C3烷氧基等；R2为氢、甲基或卤素。
优选的：
其中所述的碱为碳酸钾、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钾、三乙烯二胺、碳酸铯中的一种，进一步优选为碳酸钾。
所述的电解质为四丁基四氟硼酸铵、四丁基六氟磷酸铵、四丁基醋酸铵、四丁基碘化铵的一种，进一步优选为四丁基六氟磷酸铵。
所述的混合溶剂为乙腈、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、甲基叔丁基醚、1,2-二氯乙烷，甲醇、乙醇、叔丁醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇、叔戊醇中的一种或几种的不同配比，进一步优选为乙腈：叔戊醇＝6.5：1.5。
所述电极包括正极和负极，所述的正极选用碳布电极、铂电极、碳棒电极、RVC碳的一种，进一步优选为碳布电极，负极选用铂电极、碳布电极、碳棒电极的一种，进一步优选为铂电极。
所述恒定电流为5-15mA，进一步优选为8-10mA。
所述反应的温度为40-70℃，进一步优选为50-55℃。
有益效果：与现有技术相比，本发明方法无需使用金属催化剂、氧化剂或者有毒试剂，而是使用电催化这一更加绿色的催化方式。同时该方法反应条件较为温和，后处理简单，反应产率也得到了一定的提高。
具体实施方式
以下实施例中的反应均在不分离的电解槽中进行反应，电极插入到反应溶液中。
实施例1
称取苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、对甲苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3a，产率为 77％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝2.31(s,3H),7.22(d,J＝8.0Hz,2H),7.28-7.35(m,1H),7.51-7.56(m,1H),7.65(d,J＝8.2Hz,1H),7.85(d,J＝8.2Hz,2H),8.14-8.20(m,2H)ppm；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ＝21.4,112.8,121.3,124.5,125.3,127.5,129.6,129.8,134.3,140.3,141.2,145.3ppm.
实施例2
称取4-氟苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、对甲苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3b，产率为 82％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝2.28(s,3H),7.13-7.16(m,1H),7.29-7.33(m,2H),7.58-7.62(m,1H),7.81-7.85(m,3H),8.11(d,J＝0.8Hz,1H)ppm；13C NMR(100MHz, CDCl3)δ＝21.6,99.7,100.5,113.3,113.5,122.4,122.6,122.7,127.1,129.4,134.7,140.7,140.8,140.7,145.9,162.2,164.7ppm；19F NMR(377MHz,CDCl3)δ＝107.05ppm.
实施例3
称取3-氟苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、对甲苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3c，产率为 85％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝2.25(s,3H),7.21-7.25(m,2H),7.29-7.33(m,2H),7.76(d,J＝8.4Hz,2H),8.12(s,1H),8.17-8.21(m,1H)ppm；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ＝ 21.5,105.5,106.1,114.3,114.5,118.2,118.4,126.5,126.6,127.3,128.5,129.3,129.4,134.6, 137.3,140.4,140.5,145.6,158.4,160.3ppm；19F NMR(377MHz,CDCl3)δ＝157.55ppm.
实施例4
称取3-甲氧基苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、对甲苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3d，产率为 80％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝2.32(s,3H),3.79(s,3H),7.07(),7.15-7.21(m,3H),7.78(d,J＝8.0Hz,2H),8.11-8.13(m,2H)ppm；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ＝21.8,55.5,101.3,114.3,120.4,126.7,127.3,129.6,134.7,135.6,141.3,145.6,156.7ppm
实施例5
称取4-甲基苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3e，产率为 85％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝2.42(s,3H),7.17-7.20(m,1H),7.41-7.49(m,2H),7.53-7.57(m,2H),7.96-8.02(m,3H),8.13(s,1H)ppm；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ＝ 22.2,112.7,120.5,123.7,126.5,127.6,134.3,137.6,140.3,141.3,141.4ppm.
实施例6
称取苯甲醛(0.3mmol，1.0equiv)、对氟苯磺酰肼(0.3mmol，1.0equiv)、四丁基六氟磷酸铵(0.3mmol，1.0equiv)、碳酸钾(0.3mmol，1equiv)、乙腈(6.5mL)、叔戊醇(1.5mL)，反应温度控制在50℃，正极选用碳布电极，负极选用铂电极，控制恒定电流为10mA，反应时间约为2h。通过TLC检测反应进程。100mL饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，分液，水相用乙酸乙酯(50mL×3)萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，浓缩后粗品以乙酸乙酯/石油醚为展开剂经硅胶柱柱层析分离，得目标产物3f，产率为86％。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ＝7.18-7.20(m,2H),7.34-7.39(m,1H),7.50-7.55(m,1H),7.98-8.00(m,1H),8.23-8.16(m,1H),8.31-8.37(m,2H),8.50(d,J＝2.2Hz,1H) ppm；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ＝116.5,116.7,124.5,124.9,127.0,129.4,131.5,133.7,138.9,168.1ppm；19F NMR(377MHz,CDCl3)δ＝101.56ppm.
表1：化合物3a-3f结构式
Figure BDA0003375459120000051
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将式(1)所示的苯甲醛类化合物、式(2)所示的对甲苯磺酰肼类化合物、碱、电解质溶解在混合溶剂中得到反应溶液，再将电极插入到反应溶液中，在敞开体系中接通恒定电流搅拌反应，即得到如式(3)所示的吡唑类产物；
Figure FDA0003375459110000011
其中，R1为氢、卤素、C1-C3的烷基、苯基或C1-C3烷氧基；R2为氢、甲基或卤素。
2.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述的碱为碳酸钾、磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钾、三乙烯二胺、碳酸铯中的一种。
3.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述的电解质为四丁基四氟硼酸铵、四丁基六氟磷酸铵、四丁基醋酸铵、四丁基碘化铵的一种。
4.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述的混合溶剂为乙腈、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、甲基叔丁基醚、1,2-二氯乙烷，甲醇、乙醇、叔丁醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇、叔戊醇中的一种或几种的不同配比。
5.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述的电极包括正极和负极，所述正极选用碳布电极、铂电极、碳棒电极、RVC碳的一种，所述负极选用铂电极、碳布电极、碳棒电极的一种。
6.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述恒定电流为5-15mA。
7.根据权利要求1所述的利用电化学合成吡唑类化合物的方法，其特征在于，所述反应的温度为40-70℃。
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