CN117865999A

CN117865999A - 一种硅基化苯并氮杂䓬酮类化合物的制备方法

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Publication number: CN117865999A
Application number: CN202410023087.8A
Authority: CN
Inventors: 张震; 王世龙; 鲁立超; 方相山; 李桂玲; 盛晓雨; 赵孜恒; 孙凯
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2024-01-04
Filing date: 2024-01-04
Publication date: 2024-04-12

Abstract

本说明公开了一种硅基化苯并氮杂䓬酮类化合物的制备方法，以可修饰的1,7‑二烯化合物与硅氢试剂为基础原料，在过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）和CuCl的作用下经自由基串联环化反应，在一定的温度下，一步得到不同取代的硅基化苯并氮杂䓬酮类化合物。本发明的制备方法所涉及的反应过程简洁，条件相对温和；无需严格的无水无氧条件，可操作性强；底物普适性高，规模化应用的潜力较高。

Description

一种硅基化苯并氮杂䓬酮类化合物的制备方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，尤其涉及一种硅基化苯并氮杂酮类化合物的制备方法。

背景技术

有机硅化合物在光电子材料、药物开发和合成化学中发挥着重要作用。其中，含硅杂环化合物由于其吸引人的化学和物理性质而受到广泛的关注。近年来，硅基自由基诱导与不饱和体系的串联环化反应正在成为合成复杂硅基杂环化合物的优势策略。一般来说，主要有三种反应形式：1、通过硅基自由基与C＝C键作用引发反应，再通过氧化环化形成一系列硅基杂环(例如吲哚、氧吲哚、异喹啉酮)。其中，Liu、Wang和Zeng小组相继开发了光和电促进的自由基硅化反应，合成硅化的苯并咪唑并稠合的异喹啉酮和异喹啉二酮化合物(CCS Chem.2021，3，1911-1920；Org.Lett.2022，24，3797-3801)。2、采用氧化自由基策略，并与炔基底物相结合，通过连续的氧化环化或螺环化/脱芳基化合成硅基茚酮或螺[4，5]三烯酮衍生物。3、利用烯或烯基腈体系，通过氧化自由基过程实现了稠并硅杂喹啉酮的合成(Chem.Commun.，2018，54，1441-1444)。尽管该领域已取的较好研究成果，但这些开发的含硅杂环主要局限于容易构建的5或6元环，而对于环张力更大的7元硅基杂环的合成未曾报道。考虑到七元杂环分子在药物及生物领域中的重要应用价值，迫切需要探索普适、高效的硅基7元杂环分子的合成方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单高效的硅基化苯并氮杂酮类化合物的制备方法。

以可修饰的1，7-二烯化合物与硅氢试剂为基础原料，在过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)和CuCl的作用下经自由基串联环化反应，在一定的温度下，一步得到不同取代的硅基化苯并氮杂酮类化合物。本发明的制备方法所涉及的反应过程简洁，条件相对温和；无需严格的无水无氧条件，可操作性强；底物普适性高，规模化应用的潜力较高。

本发明的技术方案如下：

一种制备式(I)所示硅基化苯并氮杂酮类化合物的方法，

其中，

R¹选自烷基、烷氧基、卤素；

R²选自芳基、烷基；

R³和R⁴选自氢、烷基；

R⁵选自磺酰基、烷基；

R⁶、R⁷和R⁸选自烷基、芳基；

其中，

将式(II)所示化合物(不同取代的1，7-二烯化合物)与式(III)所示化合物(硅氢试剂)，在过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)和CuCl的作用下，在溶剂中反应得到式(I)所示化合物：

其中，

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷和R⁸的定义同式(I)。

根据本发明，所述芳基可以是取代或未取代的芳基；所述芳香基可带有一个或多个取代基，对取代基的位置没有特别限制，邻位、间位、对位均可；所述取代基不以任何方式限定，常见的取代基例如烷基、烷氧基、二取代胺基、硝基、氰基、酯基、醛基、酮羰基和卤原子等；当具有多取代基时，这多个取代基可以相同或不同，相邻的两个取代基可以相互独立或成环。

根据本发明，所述烷基可以是取代或未取代的一级、二级或三级烷基；所述取代基不以任何方式限定，常见的取代基例如烷基、烷氧基、二取代胺基、硝基、氰基、酯基、醛基、酮羰基和卤原子等；当具有多取代基时，这多个取代基可以相同或不同，相邻或相近的两个取代基可以相互独立或成环。

根据本发明，所述磺酰基，硫原子可以是烷基或芳基取代。所述取代基不以任何方式限定，常见的取代基例如烷基、烷氧基、二取代胺基、硝基、氰基、酯基、醛基、酮羰基和卤原子等；当具有多取代基时，这多个取代基可以相同或不同，相邻或相近的两个取代基可以相互独立或成环。

根据本发明，所述烷基优选指具有1～10个碳原子的烷基，所述烷基上的取代基优选为烷氧基、硝基、氰基、酯基、醛基、酮羰基和卤原子，更优选卤原子，例如氟、氯、溴，所述烷基例如为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、新戊基、卤代C_1-10烷基。

根据本发明，所述芳基优选为单环或双环的芳基，更优选为6-14个碳原子的芳基，例如苯基或萘基。所述芳基上的取代基优选为烷基、烷氧基、硝基、氰基、酯基、醛基、酮羰基和卤原子。

根据本发明，所述磺酰基优选指芳基磺酰基和烷基磺酰基，例如对甲苯磺酰基、苯磺酰基、对氯苯磺酰基、对氟苯磺酰基、邻氯苯磺酰基、间氯苯磺酰基、对甲氧基苯磺酰基、对硝基苯磺酰基、甲磺酰基、乙磺酰基、异丙基磺酰基。

根据本发明，所述卤原子是指氟、氯、溴或碘原子等。

根据本发明，所述溶剂为叔丁醇。

根据本发明，反应物优选的投料摩尔比为：

式(II)化合物：式(III)化合物＝1∶5～12。

根据本发明，所述反应的反应温度和反应时间根据不同的原料略有不同，反应温度通常为0℃至100℃，优选：40℃至80℃，反应时间一般在2-24小时。若需要加热，可采用油浴(例如硅油、石蜡油等)或者其他加热方式。

根据本发明，所述方法还包括浓缩步骤。优选地，所述浓缩过程可采用常压蒸馏、减压蒸馏等方法。

根据本发明，所述方法还包括纯化步骤。优选地，所述纯化过程是通过柱层析、减压蒸馏和/或重结晶等方式得到纯净的产物。更优选地，所述纯化过程是经过柱层析后再进行减压蒸馏得到纯化后的产物。

本发明突出的实质性特点在于本发明采用不同取代的1，7-二烯底物与硅氢试剂反应一步得到不同种类的硅基化苯并氮杂酮类化合物的制备方法。与前文所述的硅基杂环合成方法相比，所用反应底物和生成的产物为截然不同的化合物。进一步分析，本发明所示方法首次将有机硅引入到苯并氮杂/>酮的环系中，之前未有该报道。此外，本发明反应条件温和，无需严格的无水无氧条件，可操作性强，规模化应用的潜力较高。

本发明的方法实现了以1，7-二烯底物(式(II)化合物)和硅氢试剂(式(III)化合物)为原料，利用过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)和CuCl，在相对温和的反应条件下以较高的产率一步得到不同取代的硅基化苯并氮杂酮类化合物。

和现有报道相比，本发明具有下列优势：

1、本发明方法合成了硅基化的7元氮杂环化合物，传统方法仅实现了硅基化5或6氮杂环的合成，与之相比，本发明方法更具挑战性和创新性。

2、本发明方法首次将有机硅引入苯并氮杂酮杂环，该结构广泛存在于天然产物和药物分子中，具有重要应用前景。

3、本发明方法适用的底物范围广泛，不同取代的二烯底物和硅氢试剂均可应用于本发明方法，反应条件相对适宜，无需高温，操作简单易实施；反应原子经济性高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书具体实施方式中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

具体实施方式

如上所述，本发明公开了一种制备式(I)所示硅基化苯并氮杂酮类化合物的方法，

其中，

R¹选自烷基、烷氧基、卤素；

R²选自芳基、烷基；

R³和R⁴选自氢、烷基；

R⁵选自磺酰基、烷基；

R⁶、R⁷和R⁸选自烷基、芳基；

其中，

R¹、R²、R³、R⁴、R⁵、R⁶、R⁷和R⁸的定义同式(I)。

如前所述，本发明的反应对官能团具有很好的容忍性。

本发明通过下述实施例进行详细说明。但本领域技术人员了解，本发明并不局限于此，任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

实施例1

5-phenyl-1-tosyl-3-((triethylsilyl)methyl)-1，3-dihydro-2H-benzo[b]azepin-2-one的制备

分子式：C₃₀H₃₅NO₃SSi

操作步骤：

向10mL反应瓶中依次加入1a(120.9mg，0.3mmol)，三乙基硅烷(278.4mg，2.4mmol)，TBPB(174.6mg，0.9mmol)，CuCl(3.0mg，0.03mmol)，叔丁醇(3mL)，于60℃下反应12h。反应完全后，体系减压浓缩溶剂，残余物经过快速柱色谱分离纯化(石油醚∶乙酸乙酯＝15∶1)，得到白色固体120.9mg，产率78％。

所得化合物的表征数据如下：

¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.69(d，J＝8.0Hz，3H)，7.48(t，J＝7.6Hz，1H)，7.38(t，J＝6.3Hz，4H)，7.33(d，J＝7.8Hz，2H)，7.26(t，J＝3.3Hz，1H)，7.04(s，2H)，5.58(d，J＝6.2Hz，1H)，2.87-2.73(m，1H)，2.28(s，3H)，1.14(dd，J＝15.0，4.1Hz，1H)，1.01-0.94(m，1H)，0.84(t，J＝7.9Hz，9H)，0.45(q，J＝7.9Hz，6H).

¹³C NMR(101MHz，CDCl₃)δ172.9，144.8，140.5，139.3，136.0，135.3，134.8，130.3，129.8，129.5，129.1，128.9，128.7，128.33，128.31，128.27，128.1，42.4，21.7，11.1，7.4，3.8.

HRMS(ESI)m/z：[M+Na]⁺calcd for C₃₀H₃₅NO₃SSiNa⁺，540.2000；found，540.2006

实施例2-34

实施例2-34采用与实施例1同样的方法制备，具体的原料配比见表1。

表1实施例2-34的反应物及其具体原料配比

实施例2-34的产物名称、收率和表征结果列于表2中。

表2实施例2-34的产物信息及表征

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以上实施例制备的硅基化苯并氮杂酮类化合物证明了本发明的制备方法对官能团具有很好的容忍性，如卤素、不同取代的烷基、芳基等基团在制备的硅基化苯并氮杂/>酮类化合物中不会参与反应并保留下来，而且，产物的表征数据证明本发明方法成功制备出了硅基化苯并氮杂/>酮类化合物。

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims

1.硅基化苯并氮杂酮类化合物的制备方法，其特征在于不同取代的1,7-二烯化合物与硅氢试剂按照摩尔比1：5～12于溶剂中混合，同时添加过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)做氧化剂，CuCl做催化剂，然后在0℃-100℃下反应2-24小时，即得硅基化苯并氮杂/>酮类化合物；

所述溶剂选自叔丁醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应温度为20℃至80℃。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同的1,7-二烯化合物选自：

N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-methyl-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-chloro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-fluoro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-methoxy-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-nitro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(3-chloro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(3-fluoro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(5-methyl-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(5-chloro-2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(2-(1-(o-tolyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(2-(1-(m-tolyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(2-(1-(p-tolyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(2-(1-(4-fluorophenyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide

N-(2-(1-(4-chlorophenyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(2-(1-(4-bromophenyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-chloro-2-(1-(2-chlorophenyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-(4-chloro-2-(1-(2-fluorophenyl)vinyl)phenyl)-N-tosylacrylamide；

N-methyl-N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)acrylamide；

N-ethyl-N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)acrylamide；

N-allyl-N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)acrylamide；

N-benzyl-N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)acrylamide；

N-(2-(1-phenylvinyl)phenyl)-N-tosylmethacrylamide

N-(2-(prop-1-en-2-yl)phenyl)-N-tosylacrylamide

(E)-N-(2-(1-phenylprop-1-en-1-yl)phenyl)-N-tosylacrylamide中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同的1,7-二烯化合物选自：

三乙基硅烷、三正丁基硅烷、二甲基叔丁基硅烷、甲基二乙基硅烷、二甲基乙基硅烷、二甲基苄基硅烷、二甲基苄基硅烷、二甲基苯基硅烷、甲基二苯基硅烷、三(三甲基硅基)硅烷。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括浓缩步骤。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浓缩步骤为常压蒸馏或减压蒸馏。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括纯化步骤。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯化步骤为柱层析、减压蒸馏和/或重结晶得到纯净的产物。