CN114940657B - N,n,n’,n’-四甲基乙二胺合成的脒类化合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以一类脒类化合物的合成，其化学结构式为：
Description
技术领域
本发明涉及一种光诱导N,N,N’,N’-四甲基乙二胺合成脒类化合物的制备方法，属于有机合成技术领域。
背景技术
有机光化学在有机合成化学中具有独特的地位，利用光诱导进行分子的耦合，从而获得一系列具有生物活性和药物活性的化合物是一种新颖且绿色高效的策略。N,N,N’,N’-四甲基乙二胺是重要的有机反应原料，通过光或热诱导使N,N,N’,N’-四甲基乙二胺与磺酰叠氮化物耦合生成含氮化合物具有很大的意义和价值。
在有机合成领域内，脒是最具广泛性和关键的基团之一，脒类常出现在许多天然产品和生物活性分子中，也有用来组装复杂分子，使得含脒结构化合物的合成受到广泛关注，关于脒类化合物的合成方法已被大量的报道。然而，在许多反应中需要过渡金属来催化，考虑到过渡金属离子的微量将限制其在生物制药工业中的应用，因此开发无金属催化的绿色合成脒的策略是迫切需要的。另外，经过实验证明，该类化合物可在一水合肼的作用下下，以较高产率脱脒生成磺酰胺类化合物。
本发明专利使用光来诱导磺酰叠氮化物和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺通过耦合来生成脒类化合物。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光诱导磺酰叠氮化物和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺通过耦合来生成脒类化合物的方法，该方法绿色、简便、高效，是合成脒类化合物的有效途径。同时，合成的脒类化合物具有广泛的生物活性和药物价值，是作为抗生素、利尿剂、消炎药等医药领域的潜在药物，同时，该脒类化合物可以在一水合肼的作用下脱脒生成磺酰胺类化合物。
本发明的技术方案如下：
一类含脒类结构的化合物，所述化合物化学结构通式为：
其中，取代基R为甲基、氟、甲氧基、苯环中任意一种，取代基的位置和个数不固定。
所述化合物包括以下化合物中任意一种：
一种由N,N,N’,N’-四甲基乙二胺生成脒类化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)在丙酮中加入苯磺酰氯，随后加入溶于水溶液的叠氮钠，在室温下搅拌，反应完成后，将混合物浓缩，用水和二氯甲烷萃取，合并后的有机物用无水硫酸钠干燥后用薄层色谱法纯化，得到中间体苯磺酰叠氮；
所述步骤中R为甲基、氟、甲氧基、苯环中任意一种，取代基的位置和个数不固定。
(2)将中间体苯磺酰叠氮加入提前干燥好的Schlenk管中，再加入乙腈溶剂，溶解后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，而后将Schlenk管置于蓝光反应器中，通过TLC监测反应结束后，减压蒸发除去溶剂，剩余物经硅胶柱快速分离，得到目标化合物I，完成脒类化合物的制备。
所述步骤(1)中所用溶剂为丙酮和水，丙酮的质量分数为66％，所述步骤(1)中苯磺酰氯和叠氮钠的投料摩尔比为1：1-4。
所述步骤(2)中N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和苯磺酰叠氮和的投料摩尔比为2：0.2-1。
所述步骤(2)中所用的光源为20-30w蓝光。
所述步骤(1)中，后处理使用的水和二氯甲烷体积比为3-5：1。
本发明有益效果如下：
1、本发明首次公开了以一种以N,N,N’,N’-四甲基乙二胺为氮源，通过光诱导使其与磺酰叠氮耦合生成脒类化合物的方法。该方法操作简单，副产物少，有较高的收率。
2、本发明基于光诱导制备了一类脒类化合物，无金属催化剂、无配体、无氧化还原剂、无酸碱盐的温和条件，提供了一种制备成本低、操作简单且反应效率高的制备新方法，此外，该反应可在太阳光下获得较高的产率，符合绿色催化的理念。
3、本发明制备了一系列脒类化合物，该类化合物作为常见且重要的含氮结构单元，具有广泛的生物活性和药物价值，是作为抗生素、利尿剂、消炎药等医药领域的潜在药物，同时，脒类化合物已经被发现是一种治疗原虫疾病的有效药剂。
4、本发明的技术方案包括了脱脒实验，结果表明该脒类化合物可在一水合肼的作用下脱脒生成磺酰胺类化合物。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
仪器及试剂：
核磁共振谱(NMR)采用Bruker AVANCE III 400MHz Plus NMR波谱仪器测试，
以TMS为内标，CDCl3为溶剂。减压蒸发溶剂使用EYELA SB-1100旋转蒸发仪在65℃下进行，其他的均为常规实验仪器：SHZ-E型循环水式真空泵，DZE-6120型真空干燥箱，EB2005A电子天平，ZF-I型三用紫外分析仪，DE-102J集热式恒温加热磁力搅拌器，DFX-5L/30低温恒温反应浴和2YZ-4A型旋片式真空油泵。所用试剂均为分析纯，其中，丙酮、乙腈、石油醚、二氯甲烷和乙酸乙酯均采用经氯化钙干燥并蒸馏处理过的。
附图说明
图1：N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide 1a的核磁共振氢谱(1H NMR)图。
图2：N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide 1a的核磁共振碳谱(13C NMR)图。
图3：N,N-dimethyl-N’-(phenylsulfonyl)formimidamide 1b的核磁共振氢谱(1HNMR)图。
图4：N,N-dimethyl-N’-(phenylsulfonyl)formimidamide1b的核磁共振碳谱(13CNMR)图。
图5：N’-((2-fluorophenyl)sulfonyl)-N,N-dimethylformimidamide1c的核磁共振氢谱(1H NMR)图。
图6：N’-((2-fluorophenyl)sulfonyl)-N,N-dimethylformimidamide 1c的核磁共振碳谱(13C NMR)图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种制备N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取对甲苯苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色油状有机物对甲苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入对甲苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待对甲苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1a(70mg)，产率78％。
1a的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.13(s,1H),7.78(d,J＝8.2Hz,2H),7.27(s,2H),3.12(s,3H),3.01(s,3H),2.40(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.03,142.43,139.48,129.28,126.47,77.32,77.00,76.68,41.42,35.47,21.46.
实施例2
一种制备N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide的方法，使用白光作为光源，包括以下实验步骤：
称取对甲苯苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色油状有机物对甲苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入对甲苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w白光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待对甲苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1a(43mg)，产率48％。
实施例3
一种制备N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide的方法，使用绿光作为光源，包括以下实验步骤：
称取对甲苯苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色油状有机物对甲苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入对甲苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w绿光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待对甲苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1a(31.6mg)，产率35％。
实施例4
一种制备N,N-dimethyl-N’-(phenylsulfonyl)formimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色固体苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1b(67.8mg)，产率80％。
1b的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.15(s,1H),7.91–7.88(m,2H),7.49(dt,J＝14.5,6.9Hz,3H),3.14(s,3H),3.03(s,3H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.15,142.28,131.85,128.69,126.43,77.32,77.00,76.68,41.50,35.53.
实施例5
一种制备N’-((2-fluorophenyl)sulfonyl)-N,N-dimethylformimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取2-氟苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色固体2-氟苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入2-氟苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待2-氟苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1c(62.5mg)，产率68％。
1c的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.13(s,1H),8.02(s,1H),7.83(d,J＝7.8Hz,1H),7.64(d,J＝8.0Hz,1H),7.35(t,J＝7.9Hz,1H),3.17(s,3H),3.05(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.27,144.13,134.83,130.27,129.42,125.07,122.55,77.32,77.00,76.68,41.62,35.64.
实施例6
一种制备N’-(mesitylsulfonyl)-N,N-dimethylformimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取2，4，6-三甲基苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色油状有机物2，4，6-三甲基苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入2，4，6-三甲基苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待2，4，6-三甲基苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1d(65mg)，产率64％。
1d的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.11(s,1H),6.92(s,2H),3.10(s,3H),3.00(s,3H),2.68(s,6H),2.28(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ158.42,141.22,138.39,136.37,131.43,77.32,77.00,76.68,41.26,35.39,23.00,20.86.
实施例7
一种制备N’-((4-methoxyphenyl)sulfonyl)-N,N-dimethylformimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取对甲氧基苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色固体对甲氧基苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入对甲氧基苯磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待对甲氧基苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1e(79.4mg)，产率82％。
1e的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.12(s,1H),7.82(d,J＝8.9Hz,2H),6.94(d,J＝8.8Hz,2H),3.85(s,3H),3.13(s,3H),3.02(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ162.22,158.85,134.17,128.45,113.83,77.32,77.00,76.68,56.52,41.44,35.45.
实施例8
一种制备N,N-dimethyl-N’-(naphthalen-2-ylsulfonyl)formimidamide的方法，包括以下实验步骤：
称取2-萘磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色固体2-萘磺酰叠氮。准备一个预先干燥的Schlenk管，加入2-萘磺酰叠氮(0.4mmol)，溶于4ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(0.8mmol)，将Schlenk管置于24w蓝光反应器中，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待2-萘磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1f(76.5mg)，产率73％。
1f的氢谱及碳谱数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.47(s,1H),8.20(s,1H),7.96–7.86(m,4H),7.62–7.55(m,2H),3.13(s,3H),3.02(s,3H)；13C NMR(101MHz,CDCl3)δ159.17,139.18,134.43,132.10,129.11,128.93,128.25,127.76,127.16,127.01,122.48,77.32,77.00,76.68,41.49,35.51.
实施例9
一种于太阳光下制备N,N-dimethyl-N’-tosylformimidamide(1a)的方法，包括以下实验步骤：
称取对甲苯苯磺酰氯(5mmol)于100ml圆底烧瓶，加入10ml丙酮使其溶解，将叠氮化钠(10mmol)溶于5ml去离子水中后加入圆底烧瓶，在室温下搅拌2h，TLC监测反应结束后，反应液用水和二氯甲烷(体积比3:1)萃取，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色油状有机物对甲苯磺酰叠氮。准备一个预先干燥的样品瓶，加入对甲苯磺酰叠氮(0.5mmol)，溶于5ml干燥处理过的CH3CN溶剂中，随后加入N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(1.0mmol)，将样品瓶置于太阳光下，利用TLC薄层层析监测目标化合物的生成情况，待对甲苯磺酰叠氮反应完全后，表明反应不再进行，反应24h后停止，减压蒸发除去溶剂，残留物经过柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物，经过真空干燥后获得目标化合物1a(70mg)，产率62％。
实施例10
脱脒实验
取实施案例1中得到的化合物1a(1mmol)于100ml圆底烧瓶中，加入5ml乙醇溶液使其溶解，将一水合肼(10mmol)加入圆底烧瓶中，于室温下反应2h，TLC监测1a反应完全后，反应液用乙酸乙酯和水萃取(体积比1：3)三次，保留有机相，并用无水硫酸钠干燥，减压蒸发除掉溶剂，残留物经柱层析分离，减压蒸发获得白色固体有机物对甲苯磺酰胺，经过真空干燥后，称得目标化合物99.8mg，产率58％。
本发明提供的含脒结构单元的化合物的合成方法在生物、药物活性分子的构建上具有较高的潜力和较广泛的应用价值。该类衍生物的合成研究很有必要且迫切。本发明专利提供一种制备成本低、操作简单、选择性好且反应效率高的制备新方法。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种由N,N,N',N'-四甲基乙二胺合成脒类化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)中间体苯磺酰叠氮的制备：在丙酮中加入苯磺酰氯，随后加入溶于水的叠氮化钠，在室温下搅拌，反应完成后，将混合物浓缩，用水和二氯甲烷萃取，合并后的有机物用无水硫酸钠干燥后用薄层色谱法纯化，得到中间体苯磺酰叠氮，反应式如下：
其中，R为甲基、氟、甲氧基、苯环中任意一种，取代基的位置和个数不固定，
(2)目标化合物的制备：将中间体苯磺酰叠氮加入提前干燥好的Schlenk管中，再加入乙腈溶剂，溶解后加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺，而后将Schlenk管置于蓝光反应器中，通过TLC监测反应结束后，减压蒸发除去溶剂，剩余物经硅胶柱快速分离，得到目标化合物I，完成脒类化合物的制备，反应式如下：
其中，所用光源为24w蓝光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中苯磺酰氯和叠氮化钠的投料摩尔比为1：1-4；步骤(2)中N,N,N',N'-四甲基乙二胺和苯磺酰叠氮和的投料摩尔比为2：0.2-1。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，水和二氯甲烷体积比为3-5：1。
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| GR01 | Patent grant | ||
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