CN117658748A - 一种α-羟基-β-二羰基的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于有机合成技术领域,提供了一种α‑羟基‑β‑二羰基衍生物的制备方法,包括以下步骤:在光引发条件下,碘化物与磷化物或氮化物催化下,水与β‑二羰基进行反应,得到α‑羟基‑β‑二羰基类衍生物。本发明通过碘化物与磷化物或氮化物与β‑二羰基化合物形成EDA体系,在光照下生成自由基,再水合反应生成α‑羟基‑β‑二羰基类衍生物,催化体系简单,条件温和,溶剂绿色,不需氧化剂,适用范围广,可有效降低生产成本、提高收率和化学选择性,可以便捷地应用于制备各α‑羟基‑β‑二羰基类衍生物。
Description
技术领域
本发明属于有机合成技术领域,尤其涉及一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法。
背景技术
α-羟基-β-二羰基砌块是许多天然药物的核心结构,例如可以合成在生物学上重要的化合物,如类似环戊烯类果冻素(1),缬氨酸和异亮氨酸的生物合成前体生物合成前体(2),[α-乙酰乳酸(2a)和α-乙酰羟基丁酸(2b)]和四环素抗生素如多西环素(3)。
目前报道的喹唑啉酮类化合物的合成方法主要有以下几种:
2003年,Jens课题组公开了分子氧对各种环状和非环状β-二羰基化合物的金属催化α-羟基化。反应中采用了金属铈盐CeCl3·7H2O作为催化剂,不够绿色,而且无环二羰基化合物的氧化伴随着副反应和分解,底物适用范围比较小。
2004年,Togni课题组发表了通过非对称过渡金属钛和钌催化的直接羟基化。该反应采用比较昂贵的手性过渡金属催化剂使得α-Hydroxy-β-oxoesters直接羟基化,但对弱烯醇化β-酮酯没有反应。
2010年,Hii课题组公布了使用二甲基二环氧乙烷(DMD)作为1,3-酮酯的羟基化的有效氧化剂。在手性膦配体和钯催化剂的条件下,合成了一系列含有手性的α-Hydroxy-β-oxoesters化合物。
2016年,Mario课题组报道了以手性双功能脲铵盐为催化剂,β-酮酯与恶氮丙啶不对称羟基化反应。
尽管人们对1,3-二羰基化合物由金属催化研究逐渐转变为非金属催化,但氧化剂仍是使得该反应朝着更加绿色发展的一大阻碍。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,旨在解决上述背景技术中提出的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,步骤为:以β-二羰基为底物,在溶剂中,无氧化剂环境下,在蓝光引发下,碘化物与磷化物或氮化物催化下,得到α-羟基-β-二羰基类衍生物,反应式如下:
优选地,β-二羰基为1,3-二羰基、砜中的一种。
优选地,β-二羰基衍生物中的R1、R2和R3基各自独立地选自:
氢、卤素、取代或未取代的C1~10的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷氧基、取代或未取代的氨基、羧基、酯基、酰基、氰基、硝基、羟基、叠氮基中的一种。
优选地,β-二羰基衍生物与碘化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与磷化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与氮化物的摩尔比为1:0.1~2.0。
优选地,溶剂为水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二醇、聚乙二醇等中的一种或多种;
碘化物为碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化铷、碘化铯中的一种或多种,此外,还有代替碘化物的氟化钠、溴化钠、氯化钠;
氮化物为取代或未取代的C1~10的烷基胺(如三甲基胺、三乙基胺)、取代或未取代的芳基胺(如三苯基胺)中的一种或多种;
磷化物为取代或未取代的C1~10的烷基磷(如三丙基膦)、取代或未取代的芳基磷(如三苯基磷)中的一种或多种;
水为纯水或自来水。
优选地,反应温度为室温,反应时间为1-48h。
优选地,反应在空气或惰性气氛下进行,惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
优选地,溶剂与β-二羰基衍生物的摩尔比为1:0.001~1。
优选地,反应结束后,将反应液采用乙酸乙酯进行萃取,利用有机相水洗多次并使用无水硫酸镁干燥,最后有机相浓缩,通过快速色谱、C18硅胶柱得到α-羟基-β-二羰基衍生物。
优选地,浓缩采用常压蒸馏、减压蒸馏、旋转蒸发中的一种。
优选地,也可以利用柱层析纯化进行后处理,柱层析以200~300目硅胶为固定相,洗脱剂选择石油醚、正己烷、二氯甲烷、水、乙腈、甲醇、乙酸乙酯中的至少一种。
优选地,α-羟基-β-二羰基衍生物结构式如下所示:
本发明的技术效果在于:
本发明实施例提供的一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,通过碘化物及磷化物或氮化物与β-二羰基化合物形成EDA体系,在光照下生成自由基,再水合反应生成α-羟基-β-二羰基类衍生物,本发明催化体系简单,条件温和,溶剂绿色,不需氧化剂,适用范围广,可有效降低生产成本、提高收率和化学选择性,可以便捷地应用于制备各α-羟基-β-二羰基类衍生物。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的化合物2a的核磁1HNMR谱图;
图2为本发明实施例1制备的化合物2a的核磁13C NMR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。
一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,步骤为:
以β-二羰基为底物,在溶剂中,无氧化剂环境下,在蓝光引发下,碘化物与磷化物或氮化物催化下,得到α-羟基-β-二羰基类衍生物,反应式如下:
其中,β-二羰基为1,3-二羰基、砜中的一种。β-二羰基衍生物中的R1、R2和R3基各自独立地选自:氢、卤素、取代或未取代的C1~10的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷氧基、取代或未取代的氨基、羧基、酯基、酰基、氰基、硝基、羟基、叠氮基中的一种。
按照本发明,碘化物为碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化铷、碘化铯中的一种或多种,此外,还可以是代替碘化物的氟化钠、溴化钠、氯化钠;氮化物为取代或未取代的C1~10的烷基胺、取代或未取代的芳基胺中的一种或多种;磷化物为取代或未取代的C1~10的烷基磷、取代或未取代的芳基磷中的一种或多种。应当理解,在本发明的反应中,上述催化剂的共同点为碘化物或卤族元素的金属化合物,氮化物为取代或未取代的C1~10的烷基胺、取代或未取代的芳基胺中的一种或多种;磷化物为取代或未取代的C1~10的烷基磷、取代或未取代的芳基磷中的一种或多种。因此,只要选择上述催化剂中的类型,均可实现本申请上述反应,本发明具体实施例中虽然仅仅给出了个别催化剂类型的实施例,本领域技术人员应当理解,实施例仅仅用以解释本发明给出的较佳的实施方案而已,并不用于限定本发明,本领域技术人员在实施例给出的启示下,也可以按照本发明给出的其他催化剂,得到本发明。
按照本发明,溶剂为水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二醇、聚乙二醇等中的一种或多种,水为纯水或自来水;应当理解,在本发明的反应中,上述溶剂的用途仅仅用于溶解β-二羰基衍生物,溶剂本身并不参与反应,因此,只要选择能够溶解β-二羰基衍生物的溶剂均可实现本申请上述反应,本发明具体实施例中虽然仅仅给出了水作为溶剂的实施例,本领域技术人员应当理解,实施例仅仅用以解释本发明给出的较佳的实施方案而已,并不用于限定本发明,本领域技术人员在实施例给出的启示下,也可以按照本发明给出的其他溶剂,得到本发明。
按照本发明,β-二羰基衍生物与碘化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与磷化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与氮化物的摩尔比为1:0.1~2.0,应当理解,在本发明的反应中,只要存在碘化物与磷化物或氮化物的催化条件,即可发生上述反应,本发明具体实施例中虽然仅仅给出了个别β-二羰基衍生物与碘化物的摩尔比、β-二羰基衍生物与磷化物的摩尔比、β-二羰基衍生物与氮化物的摩尔比,本领域技术人员应当理解,实施例仅仅用以解释本发明给出的较佳的实施方案而已,并不用于限定本发明,本领域技术人员在实施例给出的启示下,也可以按照本发明给出的其他参数得到本发明。
按照本发明,溶剂与β-二羰基衍生物的摩尔比为1:0.001~1,在本发明的反应中,只要实现β-二羰基衍生物能够溶解在溶剂中即可,本发明具体实施例中虽然仅仅给出了个别溶剂与β-二羰基衍生物的摩尔比,本领域技术人员应当理解,实施例仅仅用以解释本发明给出的较佳的实施方案而已,并不用于限定本发明,本领域技术人员在实施例给出的启示下,也可以按照本发明给出的其他参数得到本发明。
本发明在反应结束后,将反应液采用乙酸乙酯进行萃取,利用有机相水洗多次并使用无水硫酸镁干燥,最后有机相浓缩,通过快速色谱、C18硅胶柱得到α-羟基-β-二羰基衍生物。
本发明下述实施例制备的α-羟基-β-二羰基衍生物结构式如下:
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的α-羟基-β-二羰基衍生物制备方法进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
一种α-羟基-β-二羰基衍生物(化合物3a)的制备方法,其反应式和制备方法如下:
方法一:
具体步骤为:在25mL石英管中加入β-二羰基化合物(0.2mmol,1.0equiv.)、PPh3(20%mmol)、NaI(0.22mmol,1.1equiv.)和H2O(2mL)。混合物被抽空并用氩气填吹三次。然后在室温下,在10W蓝光LED的照射下搅拌混合物36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物洗脱,得到产物,无色油状液体,分离收率94%。
方法二:
具体步骤为:在25mL石英管中加入β-二羰基化合物(0.2mmol,1.0equiv.)、PPh3(20%mmol)、NaI(30%mmol)和EtOH:H2O=1:2(2mL)。然后在室温下,在10W白色LED的照射下,将混合物搅拌36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物(20:1)洗脱,得到产物,无色油状液体,分离收率94%。
化合物2a的结构鉴定:
核磁共振数据:
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.01–7.99(m,2H),7.62–7.58(m,1H),7.47(t,J=7.8Hz,2H),4.51(s,1H),4.24(q,J=7.2Hz,2H),1.76(s,3H),1.17(t,J=7.2Hz,3H).
13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ195.86,172.22,133.66,133.01,129.40,128.57,79.37,62.45,23.46,13.76.
化合物2a的1H NMR、13C NMR如图1、如图2所示,分析结果表明,获得的目标产物正确。
实施例2
一种α-羟基-β-二羰基衍生物(3o)的制备方法,其结构和制备方法如下:
具体步骤为:在25mL石英管中加入β-二羰基化合物1g(0.2mmol,1.0equiv.)、NPh3(20%mmol)、NaI(30%mmol)和EtOH:H2O=9:1(2mL)。然后在室温下,在10W白色LED的照射下,将混合物搅拌36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物(20:1)洗脱,得到产物,无色油状液体,分离收率88%。
该化合物的结构鉴定:
核磁共振数据:
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.74(s,1H),7.57–7.55(m,2H),7.35–7.31(m,2H),7.15–7.11(m,1H),4.32(s,1H),3.89(s,3H),1.76(s,3H).
13C NMR(125MHz,DMSO-d6)δ162.02,159.50,152.09,150.07,134.28,129.91,127.85,126.51,123.87,121.39,116.80,115.16,55.37.
化合物3o的1H NMR、13C NMR数据分析结果表明,获得的目标产物正确。
实施例3
一种α-羟基-β-羰基衍生物(化合物5d)的制备方法,其结构和制备方法如下:
具体步骤为:在25mL石英管中加入β-二羰基化合物(0.2mmol,1.0equiv.)、PPh3(20%mmol)、NaI(0.22mmol,1.1equiv.)和H2O(2mL)。混合物被抽空并用氩气填吹三次。然后在室温下,在10W蓝光LED的照射下搅拌混合物36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物洗脱,得到产物,白色固体,分离收率86%。
具体步骤为:在25mL石英管中加入β-二羰基化合物(0.2mmol,1.0equiv.)、NPh3(20%mmol)、NaI(30%mmol)和EtOH:H2O=1:2(2mL)。然后在室温下,在10W白色LED的照射下,将混合物搅拌36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物洗脱,得到产物,白色固体,分离收率81%。
化合物5d的结构鉴定:
核磁共振数据:
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.61–8.60(m,2H),7.52–7.50(m,2H),4.09(s,1H),3.82(s,3H),1.79(s,3H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ174.91,151.49,149.85,120.34,75.14,53.58,26.78.
化合物5d的1H NMR、13C NMR数据分析结果表明,获得的目标产物正确。
实施例4
本实施例示例了一种利用本发明制备的α-羟基-β-羰基衍生物作为中间体制备杀菌剂药物乙菌利的方法。
一种杀菌剂药物乙菌利(Chlozolinate)的制备方法,其结构和制备方法如下:
具体步骤为:将2,2,5-三甲基-1,3-二恶烷-4,6-二酮(12.66mmol,1.0equiv.)加入到EtOH:Toluene=1:2(0.1M)中,抽空并用氩气回填三次。所得混合物在95℃的氩气环境下搅拌18小时。反应完成后,向混合物中加入H2O和饱和NaHCO3(20mL)。用EtOAc(5mL x 2)萃取混合物。弃去有机层。用浓盐酸酸化水层(直到pH=2)。用EtOAc(20mLx 4)萃取混合物。用盐水(5mL x 1)洗涤合并的有机层。将合并的有机层用Na2SO4干燥,减压浓缩,得到产品3-乙氧基-2-甲基-3-氧代丙酸(1.72g,93.0%),无色油状液体。
在50毫升圆底烧瓶中加入3-乙氧基-2-甲基-3-氧代丙酸(11.77mmol,1.0equiv.)和亚硫酰氯(10mL)。所得混合物在80℃下搅拌16小时。所得混合物在真空中浓缩。在上述混合物中加入二氯甲烷(20mL)、苯酚(12.95mmol,1.1equiv.),在0℃下搅拌混合物,缓慢滴加三乙胺(23.54mmol,2.0equiv.),5分钟内滴加完毕。所得混合物在25摄氏度下搅拌3小时。通过TLC监测反应进展。反应结束后,用水和饱和Na2CO3(20mL)淬灭混合物,并用二氯甲烷(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合物洗脱,得到无色油状液体1-乙基-3-苯基-2-甲基丙二酸酯(2.38克,90.8%)。
在25mL石英管中加入3-苯基-2-甲基丙二酸1-乙基酯(0.2mmol,1.0equiv.)、NPh3(20%mmol)、NaI(30%mmol)和EtOH:H2O=1:2(2mL)。然后在室温下,在10W白色LED的照射下,将混合物搅拌36小时。完成后,用水(5mL)淬灭混合物,并用乙酸乙酯(10mL×3)萃取。合并的有机层经Na2SO4干燥,减压浓缩。残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合液洗脱,得到1-乙基-3-苯基-2-羟基-2-甲基丙二酸酯(39.15mg,83%)。
在N2气氛下,将三乙胺(25.3mg,0.25mmol)和3,5-二氯苯基异氰酸酯(70.7mg,0.375mmol)加入到1-乙基-3-苯基-2-羟基-2-甲基丙二酯(59.5mg,0.25mmol)的干燥正己烷(10.0mL)的溶液中。在恒温条件下搅拌30分钟后,将反应混合物回流过夜(16h)。冷却后,过滤悬浮液,蒸发滤液至干,残留物经硅胶色谱纯化,用乙酸乙酯/石油醚混合液洗脱,得到白色固体Chlozolinate(58.2mg,70.1%)。
化合物Chlozolinate的结构鉴定:
核磁共振数据:
1H NMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.46–7.44(m,3H),4.34(q,J=7.0Hz,2H),1.90(s,3H),1.34(t,J=7.0Hz,3H).
13C NMR(126MHz,Chloroform-d)δ168.39,164.05,151.91,135.72,132.37,129.33,123.71,83.89,63.94,18.80,13.93.
化合物Chlozolinate的1H NMR、13C NMR数据分析结果表明,获得的目标产物正确。
本发明还通过上述实施例1~3相似的方法合成了表1所示化合物3b~5b,合成化合物3b~5b的方法与实施例1~3的原理相同,区别在于原料不同,化合物3b~5b的合成反应原料、结构式、产物收率情况请参看表1,化合物3b~5b的核磁共振数据详见表2。
表1化合物3b~5b的合成反应原料、结构式、产物收率表
表2化合物3b~5b的核磁共振数据表
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最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,步骤为:
以β-二羰基为底物,在溶剂中,无氧化剂环境下,在蓝光引发下,碘化物与磷化物或氮化物催化下,得到α-羟基-β-二羰基类衍生物,反应式如下:
2.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述β-二羰基为1,3-二羰基、砜中的一种。
3.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述β-二羰基衍生物中的R1、R2和R3基各自独立地选自:氢、卤素、取代或未取代的C1~10的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的C1~10烷氧基、取代或未取代的氨基、羧基、酯基、酰基、氰基、硝基、羟基、叠氮基中的一种。
4.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述β-二羰基衍生物与碘化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与磷化物的摩尔比为1:0.1~2.0,β-二羰基衍生物与氮化物的摩尔比为1:0.1~2.0。
5.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述溶剂为水、甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃、1,4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二醇、聚乙二醇等中的一种或多种;
所述碘化物为碘化钠、碘化钾、碘化锂、碘化铷、碘化铯中的一种或多种,此外,还可以是代替碘化物的氟化钠、溴化钠、氯化钠;
所述氮化物为取代或未取代的C1~10的烷基胺、取代或未取代的芳基胺中的一种或多种;
所述磷化物为取代或未取代的C1~10的烷基磷、取代或未取代的芳基磷中的一种或多种;
所述水为纯水或自来水。
6.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,反应温度为室温。
7.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述反应在空气或惰性气氛下进行,所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
8.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述溶剂与β-二羰基衍生物的摩尔比为1:0.001~1。
9.根据权利要求1所述的α-羟基-β-二羰基衍生物的制备方法,其特征在于,所述反应结束后,将反应液采用乙酸乙酯进行萃取,利用有机相水洗多次,并使用无水硫酸镁干燥,最后有机相浓缩,通过快速色谱、C18硅胶柱得到α-羟基-β-二羰基衍生物。
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