CN115043788A

CN115043788A - 一种三氟甲基噁唑-2-酮类化合物及其制备方法与应用

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Publication number: CN115043788A
Application number: CN202210901936.6A
Authority: CN
Inventors: 何广科; 周帅; 余梦园
Original assignee: Nanjing Tech University
Current assignee: Nanjing Tech University
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2042-07-28
Also published as: CN115043788B

Abstract

本发明公开了一种三氟甲基噁唑‑2‑酮类杂环化合物的制备方法。该法以一价铜或两价铜盐为催化剂，在惰性气体氛围下，以乙腈、硝基甲烷、N，N‑二甲基乙酰胺、N，N‑二甲基甲酰胺、N‑甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜为溶剂，在0～100℃温度下反应0.5～4h后，真空浓缩，经柱层析纯化得到三氟甲基噁唑‑2‑酮类杂环化合物，收率84～92％。本发明具有高催化反应活性；首次实现了三氟甲基噁唑‑2‑酮类杂环化合物的制备；并且产率高，底物适用范围广，能以克级规模合成噁唑‑2，4‑二酮类杂环化合物；还具有化学选择性高、产物易于分离和反应时间短等优点；另外，本发明获得的三氟甲基噁唑‑2‑酮类杂环化合物还可以通过脱羧还原转化为包含CF₃基的重要有机合成中间体α‑三氟甲基伯胺和α‑三氟甲基仲胺。

Description

一种三氟甲基噁唑-2-酮类化合物及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于有机化学合成技术领域，尤其涉及一种三氟甲基噁唑-2-酮类化合物及其制备方法与应用。

背景技术

噁唑酮类杂环分子及其衍生物是有机合成中的重要砌块，因其结构中包含烯烃单元而被广泛用作分子间Pauson-Khand反应、[4+2]环加成反应、钯催化的偶联反应、自由基加成和自由基环合反应的反应前体，并且通过对其进行加氢还原还可以制备相应的噁唑烷酮类杂环分子。一方面，研究发现许多具有药理活性的合成分子中也含有噁唑-2-酮类结构片段；另一方面，当母体分子中引入三氟甲基后，它们的代谢稳定性、亲油性、生物可获得性以及蛋白质亲和性可以得到明显改善。因此，人们非常关注三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物及其制备方法与应用的研究。

2015，刘金涛课题组采用第一代Togni试剂为三氟甲基源，实现了一价铜调控的末端炔丙胺的氧化三氟甲基化反应，构建了不同立体构型的三氟甲基取代的恶唑啉类化合物，产率中等到良好(Wang，Y.；Jiang，M.；Liu，J.-T.Org.Chem.Front.2015，2，542-547)。

2016年，余达刚课题组采用第二代Togni试剂为三氟甲基源，发展了一价铜催化的烯丙胺和二氧化碳的氧化三氟甲基化反应，在室温下就可以得到三氟甲基取代的噁唑烷-2-酮类化合物，产率34-90％(Ye，J.-H.；Song，L.；Zhou，W.-J.；Ju，T.；Yin，Z.-B.；Yan，S.-S.；Zhang，Z.；Li，J.；Yu，D.-G.Angew.Chem.Int.Ed.2016，55，10022-10026)。

2020年，Masson课题组以高烯丙醇胺为原料，通过电化学的方法实现了分子间的氧化三氟甲基化反应，实现了三氟甲基取代的官能团化的吗啡啉的合成，产率36～88％(Claraz，A.；Courant，T.；Masson，G.Org.Lett.2020，22，1580-1584)。

综上所述，尽管目前有较多合成方法涉及到三氟甲基取代的氮氧杂环类化合物的合成，然而文献中并未出现关于三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的报道。因此，从环境和经济的角度出发，采用廉价易得的原料及三氟甲基源，以开发高效合成三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的方法是极具有吸引力的。

发明内容

首先，本发明的目的在于提供一种三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，旨在解决现有文献中未涉及到该类化合物的合成方法问题；其次，本发明的目的在于提供上述制备方法得到的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物；最后，本发明的目的在于提供上述三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的应用。

本发明是这样实现的，一种三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)在惰性气体氛围下，将一价铜或两价铜盐、炔酰胺、三氟甲基三甲基硅烷、氧化剂依次加入到反应溶剂中，0～100℃条件下搅拌反应0.5～4h后得到反应液；其中，所述炔酰胺、一价铜或两价铜盐、三氟甲基三甲基硅烷、氧化剂和反应溶剂的摩尔体积比分别为(0.2～0.4)mmol∶(0.01～0.08)mmol∶(0.6～1.6)mmol∶(0.6～1.6)mmol∶(2～6)mL；

(2)除去所述反应液中的反应溶剂，再通过薄层层析法纯化，展开剂体系为石油醚/乙酸乙酯，得到三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物。

优选地，在步骤(1)中，所述惰性气体为氮气。

优选地，在步骤(1)中，所述炔酰胺为N-炔基氨基甲酸叔丁酯。

优选地，所述炔酰胺选自N-苯乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲氧基苯)乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-氟苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-氯苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-异丙基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-萘基)氨基甲酸叔丁酯、N-(4-氟苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-溴苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲基苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲氧基苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(2-噻吩)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-己炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-辛炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(烯丙基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(环丙基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(1-环己烯基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯中的任意一种。

优选地，在步骤(1)中，所述一价铜或两价铜盐催化剂选自氯化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、碘化亚铜、噻吩-2-甲酸亚铜、醋酸铜、三氟甲烷磺酸铜、三(三苯基膦)溴化亚铜，四乙腈六氟磷酸铜、四乙腈四氟硼酸铜中的任意一种。优选地，所述催化剂为三(三苯基膦)溴化亚铜。

优选地，在步骤(1)中，所述氧化剂为硝酸银、醋酸碘苯、醋酸铜、氟化银中的任意一种。优选地，所述氧化剂为氟化银。

优选地，在步骤(1)中，所述反应溶剂选自乙腈、硝基甲烷、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的任意一种。优选地，所述反应溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。

优选地，在步骤(1)中，所述反应温度为0～100℃中的任意温度。优选地，所述反应温度为25℃。

本发明进一步提供了所述制备方法得到的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物。

本发明进一步公开了上述三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物可用于制备α-三氟甲基伯胺和α-三氟甲基仲胺化合物。

本发明方法具有以下优点：

(1)本方法采用方便易得的炔酰胺为原料，该原料可通过商业途径获得或者由炔溴与相应的酰胺通过碳氮键偶联反应获得，获得成本低；且反应适用的底物范围广泛，如底物可以是各种芳基、烷基取代的炔酰胺；

(2)本方法采用价格低廉、稳定易存储的三氟甲基三甲基硅烷作为三氟甲基源；

(3)本方法采用常见的一价铜或两价铜盐作为催化剂，成本低廉；反应条件温和，不需要高温高压；

本发明得到的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物可用于制备α-三氟甲基伯胺和α-三氟甲基仲胺，它们是含有三氟甲基基团的重要有机合成中间体。

附图说明

图1是本发明实施例中3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图；

图2是本发明实施例中3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振氟谱图；

图3是本发明实施例中3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

(1)在10mL史莱克管中，在氮气环境下，加入0.3mmol N-苯乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、0.9mmol氟化银、0.03mmol三(三苯基膦)溴化亚铜、0.9mmol三氟甲基三甲基硅烷，加入3mL N，N-二甲基甲酰胺，在氮气、室温条件下搅拌反应，反应方程式为：

(2)TLC监测反应完全后，用真空旋转蒸发仪除去溶剂，薄层层析法分离产物，展开剂为石油醚/乙酸乙酯体系，产物为白色固体3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮，熔点63.8-64.9℃，收率96％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃，ppm)：δ7.53-7.51(m，2H)，7.46-7.43(m，3H)，7.38-7.33(m，5H)，4.96(s，2H).¹³C NMR(100MHz，CDCl₃，ppm)：δ153.8，140.9(q，J＝4.4Hz)，134.9，134.4，128.6，128.4，128.22(q，J＝2.2Hz)，128.16，127.4，125.2，119.4(q，J＝266.7Hz)，112.33(q，J＝39.8Hz)，47.1(q，J＝2.0Hz).¹⁹F NMR(376MHz，CDCl₃，ppm)：δ-57.9(s，3F)

将3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮进行核磁共振试验，如图1～3所示，图1是3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱；图2是3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱；图3是3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮的核磁共振氟谱。

实施例2

(1)在氮气环境下，加入0.3mmol N-苯乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、1.2mmol醋酸碘苯、0.015mmol溴化亚铜、1.2mmol三氟甲基三甲基硅烷，加入3mL乙腈，在氮气、50℃条件下搅拌反应，反应方程式为：

(2)TLC监测反应完全后，用真空旋转蒸发器除去溶剂，薄层层析法分离产物，展开剂为石油醚/乙酸乙酯体系，产物为白色固体3，5-二苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮，熔点：95.5-97.0℃，收率96％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃，ppm)：δ7.84-7.58(m，3H)，7.56-7.30(m，7H)。

实施例3

该实施例与上述实施例1基本相同，不同之处在于，在100mL烧瓶中加入3.5mmolN-苯乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、10.5mmol氟化银、0.175mmol三(三苯基膦)溴化亚铜、10.5mmol三氟甲基三甲基硅烷，加入50mL N，N-二甲基甲酰胺，在氮气、室温条件下搅拌反应，得到1.147克白色固体3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮，收率96％。

实施例4

(1)该实施例与上述实施例1基本相同，不同之处在于，炔酰胺为N-(1-戊炔-4-烯基)-N-苯基氨基甲酸叔丁酯，在10mL史莱克管中，在氮气环境下，加入0.3mmol N-(1-戊炔-4-烯基)-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、1.2mmol氟化银、0.03mmol三(三苯基膦)溴化亚铜、1.2mmol三氟甲基三甲基硅烷，加入3mL N，N-二甲基甲酰胺，在氮气、室温条件下搅拌反应，反应方程式为：

(2)TLC监测反应完全后，用真空旋转蒸发器除去溶剂，薄层层析法分离产物，展开剂为石油醚/乙酸乙酯体系，产物为黄色液体3-苯基-5-烯丙基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮，收率84％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃，ppm)：δ7.56-7.50(m，2H)，7.48-7.40(m，3H)，5.98-5.86(m，1H)，5.34(d，J＝4.6Hz，1H)，5.30(s，1H)，4.37(d，J＝5.7Hz，2H)。

实施例5

(1)该实施例为三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物在合成上的应用，可用于制备α-三氟甲基仲胺。在1大气压氢气环境下，加入0.3mmol 3，5-二苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮、50毫克钯碳，加入3mL无水甲醇，在25℃条件下搅拌反应，反应方程式为：

(2)TLC(展开剂为石油醚/乙酸乙酯)监测反应完全后，真空浓缩除去溶剂，薄层层析法分离产物，产物为淡黄色液体N-(1，1，1-三氟-3-苯基丙烷-2-基)苯胺，收率92％。¹HNMR(400MHz，CDCl₃)δ7.34-7.23(m，2H)，7.23-7.16(m，3H)，7.15-7.07(m，2H)，6.73(t，J＝7.34Hz，1H)，6.55(d，J＝8.00Hz，2H)，4.23-4.06(m，1H)，3.61(d，J＝9.08Hz，1H)，3.22(dd，J₁＝14.52Hz，J₂＝4.12Hz，1H)，2.85(dd，J₁＝14.52Hz，J₂＝9.20Hz，1H)。

实施例6

(1)该实施例为三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物在合成上的应用，可用于制备α-三氟甲基伯胺盐酸盐。在1大气压氢气环境下，加入0.3mmol 3-苄基-5-苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮、50毫克钯/碳，加入3mL无水甲醇，在室温下搅拌反应10小时。过滤，向滤液中通入无水氯化氢气体，继续反应4小时。反应方程式为：

(2)浓缩后得棕色固体，收率85％。¹³C NMR(100MHz，CD₃OD，ppm)：δ134.25，130.48，130.23，129.08，125.29(q，J＝279.0Hz)，54.76(q，J＝30.5Hz)，33.92.

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在惰性气体氛围下，将一价铜或两价铜盐、炔酰胺、三氟甲基三甲基硅烷、氧化剂依次加入到反应溶剂中，在0～100℃条件下搅拌反应0.5～4h后得到反应液；其中，所述炔酰胺、一价铜或两价铜盐、三氟甲基三甲基硅烷、氧化剂和反应溶剂的摩尔体积比分别为(0.2～0.4)mmol∶(0.01～0.08)mmol∶(0.6～1.6)mmol∶(0.6～1.6)mmol∶(2～6)mL；

2.如权利要求1所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述一价铜或两价铜盐催化剂选自氯化亚铜、溴化亚铜、溴化铜、碘化亚铜、噻吩-2-甲酸亚铜、醋酸铜、三氟甲烷磺酸铜、三(三苯基膦)溴化亚铜，四乙腈六氟磷酸铜、四乙腈四氟硼酸铜中的任意一种。

3.如权利要求1所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述铜盐催化剂为三(三苯基膦)溴化亚铜。

4.如权利要求1所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述炔酰胺为N-炔基氨基甲酸叔丁酯类炔酰胺。

5.如权利要求4所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述炔酰胺选自N-苯乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲氧基苯)乙炔基-N-苄基氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-氟苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-氯苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-溴苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-甲苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(3-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(4-甲氧基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-异丙基苯基)氨基甲酸叔丁酯、N-苯乙炔基-N-(2-萘基)氨基甲酸叔丁酯、N-(4-氟苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-溴苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲基苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(4-甲氧基苯)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(2-噻吩)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-己炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-辛炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(烯丙基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(环丙基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯、N-(1-环己烯基)乙炔基-N-苯基氨基甲酸叔丁酯中的任意一种。

6.如权利要求1所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述反应溶剂选自乙腈、硝基甲烷、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的任意一种。

7.如权利要求6所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物的制备方法，其特征在于，所述反应溶剂为N，N-二甲基甲酰胺。

8.权利要求1～7任一项所述制备方法得到的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物。

9.权利要求8所述的三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物通过脱羧还原反应制备得到的α-三氟甲基胺类化合物的方法，其特征在于，

(1)在1个大气压氢气气体氛围下，将三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物和钯/碳依次加入到无水甲醇中，0～50℃条件下搅拌反应1～8h后得到反应液；其中，所述三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物、钯/碳和无水甲醇的摩尔体积比分别为(0.2～0.4)mmol∶(10～400)mg∶(2～6)mL；

(2)除去所述反应液中的反应溶剂，再通过薄层层析法纯化，展开剂体系为石油醚/乙酸乙酯，得到α-三氟甲基胺类化合物。

10.如权利要求9所述的α-三氟甲基胺类化合物的制备方法，在步骤(1)中，所述三氟甲基噁唑-2-酮类杂环化合物为3，5-二苯基-4-三氟甲基噁唑-2(3H)-酮，制备得到的产物为N-(1，1，1-三氟-3-苯基丙烷-2-基)苯胺。