CN114751800B - 一种5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物的合成方法 - Google Patents

一种5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机合成化学技术领域,公开了一种5‑磺酰基戊‑2,3‑二烯腈化合物的合成方法。该方法以Cu(MeCN)4PF6作为催化剂,2,2'‑联吡啶作为配体条件下,通过共轭烯炔、磺酰氯和三甲基氰硅烷三分子区域选择性1,4‑磺化氰化反应,一步合成目标分子。该方法具有步骤简单,所用原料廉价易得,底物范围广泛的特点,为5‑磺酰基戊‑2,3‑二烯腈化合物的合成提供了新的方法。

Description

一种5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物的合成方法
技术领域
本发明属于化学有机合成技术领域,涉及一种通过铜催化共轭烯炔、磺酰氯和三甲基氰硅烷三分子区域选择性1,4-磺化氰化反应,合成5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物的方法。
背景技术
联烯化合物由于其活泼的化学性质,已成为有机合成中非常重要的中间体((a)J.Ye and S.Ma,Conquering Three-Carbon Axial Chirality of Allenes,Org.Chem.Front.,2014,1,1210-1224;(b)R.Zimmer and H.-U.Reissig,Alkoxyallenesas Building Blocks for Organic Synthesis,Chem.Soc.Rev.,2014,43,2888-2903.),同时,联烯母核结构也广泛存在于天然产物中(A.
Figure BDA0003553677230000011
and N.Krause,Synthesisand Properties of Allenic Natural Products and Pharmaceuticals,Angew.Chem.,Int.Ed.,2004,43,1196-1216.)。因此,研究新颖、高效的合成多取代联烯的方法近年来受到广泛的关注,并取得了一系列的重要成果。合成联烯的常用方法包括官能团化炔烃的取代、加成、消除和重排反应等。近年来,共轭烯炔的区域选择性1,4-双官能团化反应由于可以在联烯分子中高效、原子经济性的同时引入两个不同的基团,成为合成多取代联烯分子的新方法((a)L.Fu,S.Greβies,P.Chen and G.Liu,Recent Advances and Perspectivesin Transition Metal-Catalyzed1,4-Functionalizations of Unactivated 1,3-Enynesfor the Synthesis of Allenes,Chin.J.Chem.,2020,38,91-100;(b)Q.Dherbassy,S.Manna,F.J.T.Talbot,W.Prasitwatcharakorn,G.J.P.Perry and D.J.Procter,Copper-Catalyzed Functionalization of Enynes,Chem.Sci.,2020,11,11380-11393.)。然而,相对于传统的联烯合成方法,通过共轭烯炔1,4-双官能团化反应合成多取代联烯的方法仍然较少,进一步发展合成种类繁多的多取代联烯的方法仍然是迫切的。
另一方面,磺酰基和氰基不仅是重要的有机合成中间体,也广泛存在于天然产物及医药物分子中((a)N.S.Simpkins,Sulfones in Organic Synthesis,Pergamon Press:Oxford,U.K.,1993;(b)Z.Rappoport,The Chemisty of the Cyano Group,Interscience,London,1970.),发展在有机分子中引入磺酰基或氰基的方法具有重要的用途。文献调研表明,将磺酰基和氰基同时引入到联烯分子的共轭烯炔1,4-双官能团化反应的方法目前尚未报道。因此,研究并发展廉价过渡金属催化共轭烯炔的高区域选择性1,4-磺化氰化反应有效合成5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物具有重要的理论研究意义和应用价值。
发明内容
本发明目的是提供一种由共轭烯炔、磺酰氯和三甲基氰硅烷三分子通过区域选择性1,4-磺化氰化反应,直接合成5-磺酰基戊-2,3-二烯腈类化合物的方法,为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物的合成提供更加简单实用的新方法。
为实现本发明目的,本发明技术方案如下:以Cu(MeCN)4PF6作为催化剂,2,2'-联吡啶作为配体,在1,2-二氯乙烷溶剂中反应,由共轭烯炔、磺酰氯和三甲基氰硅烷经催化三分子偶联一步反应得到5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物。
其反应方程式如下:
Figure BDA0003553677230000021
化合物1中的R1和R2,化合物2中的R3分别为烷基、取代烷基或芳基、取代芳基。
优选:R1、R2分别为C1-10烷基、卤代C1-10烷基或苯基、卤代苯基;R3为C1-10烷基或苯基、被C1-5取代的苯基,噻吩基。
具体合成步骤如下:
将磺酰氯化合物2加入到装有搅拌子的密封管中,加入1,2-二氯乙烷(DCE)溶剂,再加入共轭烯炔和三甲基氰硅烷,混合均匀,然后依次加入催化剂Cu(MeCN)4PF6和2,2'-联吡啶(bipy),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,加热搅拌反应。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析得到目标分子。
化合物1、化合物2、化合物3摩尔比为1:1.5:1.5。
催化剂用量为化合物1摩尔量的10%;2,2'-联吡啶用量为化合物1摩尔量的10%。
本发明的创新性及优点在于:一步直接合成5-磺酰基戊-2,3-二烯腈类化合物,提供了一种直接、高效、经济性高的合成新方法,有利于其进一步在医药产品合成中拓展应用。该方法所用原料简单易得,底物范围宽泛,且产率较高,达55%以上,有利于工业化推广应用。
附图说明
图1为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3a的1H NMR谱图;
图2为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3a的13C NMR谱图;
图3为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3b的1H NMR谱图;
图4为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3b的13C NMR谱图;
图5为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3d的1H NMR谱图;
图6为5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物3d的13C NMR谱图。
具体实施方式
实施例1:
将86.7mg对甲苯磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL 1,2-二氯乙烷溶剂,再加入39μL 2-甲基己-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得58.5mg无色液体产物3a,产率71%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000031
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.75(d,J=8.0Hz,2H),7.37(d,J=8.0Hz,2H),3.73(dd,J1=14.0Hz,J2=30.0Hz,2H),2.44(s,3H),2.05-1.94(m,2H),1.92(s,3H),0.95(t,J=7.2Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ211.7,145.4,134.8,130.1,128.1,114.3,96.6,84.2,59.8,24.5,21.6,18.4,12.0.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd for C15H18NO2S276.1058;Found 276.1055.
实施例2:
将82.3mg噻吩-2-磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL1,2-二氯乙烷溶剂,再加入39μL 2-甲基己-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得68.0mg无色液体产物3b,产率85%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000032
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.78(dd,J1=0.8Hz,J2=4.2Hz,1H),7.71-7.70(m,1H),7.20(t,J=4.4Hz,1H),3.86(dd,J1=14.0Hz,J2=28.8Hz,2H),2.12-2.01(m,2H),1.96(s,3H),1.01(t,J=7.2Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ211.8,138.4,135.0,134.9,128.3,114.4,96.6,84.5,61.1,24.9,18.4,12.1.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd forC12H14NO2S2 268.0466;Found 268.0472.
实施例3:
将63.9mg丙磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL 1,2-二氯乙烷溶剂,再加入39μL 2-甲基己-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得37.5mg无色液体产物3c,产率55%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000041
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ3.63(dd,J1=14.0Hz,J2=22.0Hz,2H),3.02(t,J=8.0Hz,2H),2.28(q,J=7.6Hz,2H),2.05(s,3H),1.94-1.84(m,2H),1.49(t,J=7.2Hz,3H),1.16(t,J=7.2Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ211.5,114.5,97.1,84.8,56.3,53.8,24.9,18.8,16.0,13.2,12.1.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd for C11H18NO2S 228.1058;Found 228.1068.
实施例4:
将86.7mg对甲苯磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL 1,2-二氯乙烷溶剂,再加入63.6mg 2-苯基癸-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得88.4mg无色液体产物3d,产率75%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000042
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.72(d,J=8.4Hz,2H),7.33-7.25(m,7H),4.23(dd,J1=14.4Hz,J2=22.0Hz,2H),2.42(s,3H),2.16(t,J=7.6Hz,2H),1.54-1.50(m,2H),1.30-1.26(m,6H),0.87(t,J=6.8Hz,3H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ214.9,145.3,134.9,131.3,130.0,128.8,128.4,126.8,113.7,102.0,86.5,57.0,31.5,31.3,28.4,27.4,22.5,21.6,13.9.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd for C24H28NO2S 394.1841;Found394.1830.
实施例5:
将86.7mg对甲苯磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL 1,2-二氯乙烷溶剂,再加入73.8mg 2-(2-氯苯基)癸-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得89.7mg无色液体产物3e,产率70%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000051
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.71(d,J=8.4Hz,2H),7.33(d,J=8.4Hz,2H),7.30(d,J=8.8Hz,2H),7.21(d,J=8.4Hz,2H),4.19(dd,J1=14.4Hz,J2=25.6Hz,2H),2.44(s,3H),2.16(t,J=7.6Hz,2H),1.51-1.49(m,2H),1.28-1.26(m,6H),0.87(t,J=6.8Hz,3H).13CNMR(100MHz,CDCl3):δ214.8,145.6,135.0,134.8,130.1,129.9,129.1,128.4,128.2,113.5,101.3,87.0,57.1,31.6,31.3,28.4,27.5,22.5,21.6,13.9.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd for C24H27ClNO2S 428.1451;Found 428.1440.
实施例6:
将86.7mg对甲苯磺酰氯(0.45mmol)加入到装有搅拌子的密封管中,加入1.0mL 1,2-二氯乙烷溶剂,再加入61.2mg 7-氯-2-苯基庚-1-烯-3-炔(0.3mmol)和59μL三甲基氰硅烷(0.45mmol),混合均匀,然后依次加入11.5mg Cu(MeCN)4PF6(0.03mmol)和4.8mg 2,2'-联吡啶(0.03mmol),用连接氮气的玻璃导管充N2约1分钟,充分赶出空气,用旋塞密封管口,在70℃条件下搅拌反应12小时。反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析分离得86.6mg无色液体产物3f,产率75%。
反应见下式:
Figure BDA0003553677230000052
谱图解析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.73(d,J=8.0Hz,2H),7.32-7.23(m,7H),4.24(s,2H),3.55(t,J=6.4Hz,2H),2.43-2.40(m,5H),2.05-2.01(m,2H).13C NMR(100MHz,CDCl3):δ215.1,145.4,135.0,131.1,130.1,129.0,128.9,128.4,126.8,113.4,102.7,85.2,57.0,43.3,29.8,28.9,21.6.HRMS(ESI-TOF)m/z:[M+H]+Calcd for C21H21ClNO2S 386.0982;Found 386.0971.
本发明合成的5-磺酰基戊-2,3-二烯腈化合物含有活泼的联烯结构和氰基官能团,此类化合物可以作为合成共轭二烯、多取代烯烃(Y.Zeng,M.-F.Chiou,X.Zhu,J.Cao,D.Lv,W.Jian,Y.Li,X.Zhang and H.Bao,Copper-Catalyzed Enantioselective Radical1,4-Difunctionalization of 1,3-Enynes,J.Am.Chem.Soc.,2020,142,18014-18021.)、2,3-联烯基酰胺、2,3-联烯基羧酸(Y.-F.Ao,D.-X.Wang,L.Zhao and M.-X.Wang,Biotransformations of Racemic 2,3-Allenenitriles in Biphasic Systems:Synthesis and Transformations of Enantioenriched Axially Chiral 2,3-AllenoicAcids and Their Derivatives,J.Org.Chem.,2014,79,3103-3110.)、2,3-联烯基胺(Y.Chen,J.Wang and Y.Lu,Decarboxylative 1,4-Carbocyanation of 1,3-Enynes toAccess tetra-Substituted Allenes via Copper/Photoredox Dual Catalysis,Chem.Sci.,2021,12,11316-11321.)等多种重要有机化合物的原料,能进一步得到开发和应用。

Claims (3)

1.5-磺酰基戊-2, 3-二烯腈化合物的合成方法,其特征在于,通过以下步骤实现:
将磺酰氯化合物2加入到装有搅拌子的密封管中,加入1,2-二氯乙烷溶剂,再加入如化学式1的共轭烯炔和三甲基氰硅烷,混合均匀,然后依次加入催化剂Cu(MeCN)4PF6和2, 2'-联吡啶,用连接氮气的玻璃导管充N2赶出空气,用旋塞密封管口,加热搅拌反应;反应结束后,将体系冷却至室温,经硅胶柱层析得到目标化合物4;
R1为乙基、3-氯代正丙基、正己基; R2为甲基、苯基或邻氯代苯基;R3为噻吩基、正丙基或对甲基苯基。
2.如权利要求1所述的5-磺酰基戊-2, 3-二烯腈化合物的合成方法,其特征在于,催化剂用量为化合物1摩尔量的10%;2, 2'-联吡啶用量为化合物1摩尔量的10%。
3.如权利要求1所述的5-磺酰基戊-2, 3-二烯腈化合物的合成方法,其特征在于,化合物1、化合物2、化合物3摩尔比为1:1.5:1.5。
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