CN115010677A - 一种4-苯基-2(3h)-噁唑酮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了有机合成化工领域内一种4‑苯基‑2(3H)‑噁唑酮的制备方法，具体为：以苯基乙烯基叠氮和二氧化碳为原料，在极性溶剂中，金属卤化物为催化剂及配体下，经催化‑环化反应制备得到4‑苯基‑2(3H)‑噁唑酮。本发明提供的路线步骤简短，条件温和，产品收率高，为4‑苯基‑2(3H)‑噁唑酮的制备提供了一种新方法。
Description
技术领域
本发明属于有机合成化工领域，具体涉及一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的合成新方法。
背景技术
噁唑酮类化合物是一类重要的有机化合物，由于具有特殊的亲电和亲核双重反应活性，允许其发生一组不同的可能性的修改，使得它们可以作为优异的原料来进行多样性的合成,也可以直接通过水解，高效的合成出天然手性氨基酸以及构建单肽键甚至多肽链的蛋白质的性质。在新药开发的过程中，噁唑酮类化合物的合成方法可以高效快速、多元化定向的生产小而复杂的生物小分子库。这些库的筛选可以识别许多新的药物，也可以通过小分子的调节寄予治疗性蛋白新的目标。
目前，文献报道的合成噁唑烷酮类化合物的方法主要有以下几种：
(1)Ikariya课题组，利用AuCl(IPr)(2mol％)作为催化剂，炔丙胺与二氧化碳在甲醇溶剂中40℃下反应48h能够得到较高收率的5-亚甲基-2-噁唑烷酮类化合物。
(2)专利中CN 107793374 A，报道了一种制备2-溴-1-(3-甲基苯基)噁唑的制备方法，以2-溴-1-(4-甲基苯基)乙酮为起始原料，经过水解、酯化、关环三步合成4-(3-甲基苯基)-2(3H)-噁唑酮。该合成路线步骤繁琐，总体反应收率较低。
(3)Qingli Wang等，以取代苯乙酮为起始原料，在强碱体系中以甲醇进行羟基化得到α-羟基取代苯乙酮；随后在酸性体系中与氰酸钾发生环化反应得到4-取代苯基-2(3H)-噁唑酮。
(4)Ikariya课题组报道了用Ag(OAc)IPr催化2,3-二烯甲胺与二氧化碳的羧化环化反应合成5-烯基噁唑烷-2-酮类化合物的方法。该反应利用Ag(OAc)(IPr)(2mol％)作为催化剂，2,3-二烯甲胺与二氧化碳(10-70atm)在丙醇溶剂中，30℃反应6h得到5-烯基噁唑烷-2-酮类产物。
上述方法的缺点，主要为使用贵金属催化剂、高压反应条件、合成步骤繁琐等。
发明内容
本发明提供了一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其以苯基乙烯基叠氮为原料，经钴催化-环化反应制备4-苯基-2(3H)-噁唑酮化合物，该反应步骤简短，反应条件温和，合成成本低廉，收率可达48.5％以上。
目标化合物为：4-苯基-2(3H)-噁唑酮的新方法，其结构如下I所示：
本发明采取的技术方案如下：
一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征为，以苯基乙烯基叠氮和二氧化碳为原料，在极性溶剂中，金属卤化物为催化剂和配体剂下，经催化-环化反应制备得到4-苯基-2(3H)-噁唑酮，其反应式如下：
其中金属卤化物为氯化钯(PdCl2)、溴化镍(NiBr2)和氯化钴(CoCl2)中的一种。优选金属卤化物为氯化钴，其添加量为苯基乙烯基叠氮摩尔量的0.05倍。
其中配体剂选自1,3-二均三甲苯基咪唑-2-亚基、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基(IPr)、1,3-双(2,6-二异丙苯基)咪唑啉酮-2-亚基、1,3-二叔丁基咪唑-2-亚基、1,3-二金刚烷基咪唑-2-亚基中的一种。优选为1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基(IPr)。
其中极性溶剂为1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷(NMP)、四氢呋喃、氯化亚砜中的一种，优选为为1,4-二氧六环。
本发明的可选反应温度为50-80℃，最优选反应温度为60℃。
本申请的有益效果如下：
(1)本发明提供了一条4-苯基-2(3H)-噁唑酮合成的新路线，以苯基乙烯基叠氮和二氧化碳为原料，经环化反应制备4-苯基-2(3H)-噁唑酮。
(2)本发明制备路线简洁、催化剂为氯化钴、配体为1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基(IPr)，具有催化剂廉价易得优势。
(3)本发明提供的路线，反应条件温和，操作简单，具有良好的推广应用价值；
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为目标化合物的核磁氢谱；
图2为目标化合物的核磁碳谱。
具体实施方式
实施例中使用的分析仪器与设备：核磁共振仪(AVANCE DMXⅡⅠ400M，Bruker公司)；三用紫外线分析仪(ZF-6)。
实施例1
4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备
在50ml的圆底烧瓶中依次加入苯基苯乙烯基叠氮(290mg,2mmol)、无水10mL 1,4-二氧六环、氯化钴(12.98mg,0.1mmol)和1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基(77.72mg,0.2mmol)，持续通入二氧化碳，60℃加热反应48h(TLC跟踪反应进程)；反应结束后，用旋转蒸发仪浓缩反应体系，浓缩液用纯净水(100ml)和乙酸乙酯(20ml*3)萃取，分层，有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩得粗品；经柱层析纯化得纯品156.2mg，收率48.5％。
从如图1、图2可知：
4-Phenyl-2(3H)-oxazolone(156.2mg,48.5％):Yellow oil.1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.85(s,1H),7.52-7.49(m,2H),7.43-7.38(m,3H),7.28-7.26(m,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ155.17,138.54,128.81,128.79,127.91,127.44,122.32,122.27,109.05.
推定目标产物的结构为：
实施例2
催化剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的催化剂进行实验，具体如表1所示：
表1
| 催化剂 | 配体 | 溶剂 | 温度(℃) | 收率(％) | |
| 1 | NiBr<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 44.5 |
| 2 | PdCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 46.0 |
| 3 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 48.5 |
| 4 | FeCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 10.0 |
| 5 | CuCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 8.6 |
由表1可见，当选用氯化铜为催化剂时反应收率最低，仅为8.6％，选用氯化钯、溴化镍为催化剂时，反应收率分别为46.0％和44.5％，而选用氯化钴(CoCl2)为催化剂时，反应收率最高，为48.5％；综上，本发明优选氯化钴为反应催化剂。
实施例3
氯化钴(CoCl2)用量的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同剂量的氯化钴进行实验，具体如表2所示：
表2
由表2可见，当氯化钴的用量为0.02mmol时，反应收率仅为18.0％；随氯化钴的用量的增加，收率也在增长，当用量为0.1mmol时，反应收率为48.5％，然而，继续增加氯化钯的用量，反应收率没有明显提高；综上，本发明选用0.1mmol氯化钴最优。
实施例4
配体的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的反应配体进行实验，具体如表3所示：
表3
由表3可见，当选用1,3-二均三甲苯基咪唑-2-亚基、1,3-双(2,6-二异丙苯基)咪唑啉酮-2-亚基、1,3-二叔丁基咪唑-2-亚基、1,3-二金刚烷基咪唑-2-亚基时，反应收率分别为42.6％、47.0％、43.6％和41.0％；当选用1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基为配体时，当反应收率最高，为48.5％；综上，本发明选用1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基作为反应配体为最优选。
实施例5
反应溶剂的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同反应溶剂进行实验，具体如表4所示：
表4
| 催化剂 | 配体 | 溶剂 | 温度(℃) | 收率(％) | |
| 1 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 乙醇 | 60 | 12.5 |
| 2 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 乙腈 | 60 | 11.8 |
| 3 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-二氧六环 | 60 | 48.5 |
| 4 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | N-甲基吡咯烷 | 60 | 47.0 |
| 5 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 四氢呋喃 | 60 | 46.5 |
| 6 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 氯化亚砜 | 60 | 46.0 |
由表4可见，当反应溶剂为乙腈时，反应收率最低，为11.8％；当反应溶剂为N-甲基吡咯烷、四氢呋喃和氯化亚砜时，反应收率分别为47.0％、46.5％和46.0％；当选用1,4-二氧六环为溶剂时，反应收率最高，为48.5％；综上，本发明优选选用1,4-二氧六环为溶剂。
实施例6
反应温度的筛选
本实施例的实验条件、投料量与实施例1相同，选择不同的反应温度进行实验，具体如表5所示
表5
| 催化剂 | 配体 | 溶剂 | 温度(℃) | 收率(％) | |
| 1 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 25 | trace |
| 2 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 45 | 31.4 |
| 3 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 50 | 40.3 |
| 4 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 60 | 48.5 |
| 5 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 70 | 48.2 |
| 6 | CoCl<sub>2</sub>(5mol％) | IPr | 1,4-Dioxane | 80 | 48.6 |
由表5可见，反应收率随温度的升高而提高，当温度为25℃时，反应收率最低；当反应收率为60℃时，反应收率最高，为48.5％；然而，继续提升反应温度，收率没有明显提高。综上，本发明反应温度优选为60℃。
需要声明的是，上述具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
Claims (9)
1.一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征为，以苯基乙烯基叠氮和二氧化碳为原料，在极性溶剂中，金属卤化物为催化剂和配体剂下，经催化-环化反应制备得到4-苯基-2(3H)-噁唑酮，其反应式如下：
2.根据权利要求1所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，其中金属卤化物为氯化钯、溴化镍和氯化钴中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，金属卤化物为氯化钴，其添加量为苯基乙烯基叠氮摩尔量的0.05倍。
4.根据权利要求1所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，其中配体剂选自1,3-二均三甲苯基咪唑-2-亚基、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基、1,3-双(2,6-二异丙苯基)咪唑啉酮-2-亚基、1,3-二叔丁基咪唑-2-亚基、1,3-二金刚烷基咪唑-2-亚基中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，其中配体剂为1,3-双(2,6-二异丙基苯基)咪唑-2-亚基。
6.根据权利要求1所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，其中极性溶剂为1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷、四氢呋喃、氯化亚砜中的一种。
7.根据权利要求6所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，其中极性溶剂为1,4-二氧六环。
8.根据权利要求1所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，反应温度为50-80℃。
9.根据权利要求8所述的一种4-苯基-2(3H)-噁唑酮的制备方法，其特征在于，反应温度为60℃。
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| JP2016088893A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ２−オキサゾロン類及び２−オキサゾロン類の製造方法 |
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