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过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成喹喔啉衍生物的绿色合成新方法

阅读:1062发布:2020-05-19

专利汇可以提供过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成喹喔啉衍生物的绿色合成新方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种以纯 水 作为 溶剂 、硫叶立德为卡宾供体、过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成C-N键并环合成喹喔啉衍 生物 的绿色合成新方法。与传统方法相比,本方法原料易得,步骤简单,避免了毒性 有机溶剂 的使用,是一种温和、快速、简便、有效、环境友好的制备喹喔啉母环的方法,具有广阔的应用前景。,下面是过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成喹喔啉衍生物的绿色合成新方法专利的具体信息内容。

1.一种基于过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成C-N键,并环合成喹喔啉衍生物的绿色合成新方法,其特征在于以芳香邻二胺为起始原料,以硫叶立德化合物为卡宾供体,以纯溶剂,其化学反应式为:
其中:
A环为苯基、基或吡啶基;
R1为氢、卤素、烷基、苯基、烷基、羰基、基、羧基、氰基、硝基、烷酰氧基、酰胺基中的一种或一种以上;
R2为苯基、噻吩基、呋喃基、吡啶基、萘基、吡咯基、吲哚基等芳环或杂环,C1 C20的未取代~
或取代烷基,C1~C20的未取代或取代链基,C3~C10的未取代或取代环烷基,C1~C20的未取代或取代酰基。
2.根据权利要求1所述的制备喹喔啉衍生物的方法,其特征在于采用如下制备步骤:在洁净的反应器中依次加入芳香邻二胺类化合物、硫叶立德化合物、催化剂和水,放入80℃油浴锅里搅拌24h;反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用胶柱层析分离纯化即得产品。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于所述的催化剂为钯、四(三苯基膦)钯、醋酸钯、氯化钯、二(乙腈)二氯化钯、二(苯腈)二氯化钯,1,1'-双(二苯基膦基)二茂二氯化钯、二(三苯基膦)二氯化钯、双(二亚苄基丙)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、氯化烯丙基钯(II)二聚物、(1,5-环辛二烯)二氯化钯(II)、铑碳、三氯化铑、醋酸铑、乙酰丙酮三苯基膦羰基铑、双(1,5-环辛二烯)氯化铑(Ⅰ)二聚体、二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(III)二聚体、(二(六氟锑酸)三乙腈(五甲基环戊二烯基)铑(III))、三苯基膦氯化铑、三氯化钌、三苯基膦氯化钌、二氯二羰基双三苯基膦钌、双(2-甲基烯丙基)(1,5-环辛二烯)钌(II)、对伞花烃二氯化钌二聚体、氯化钴、乙酰乙酰钴、八羰基二钴、二氯(五甲基环戊二烯基)合钴(III)二聚体、五甲基环戊二烯基羰基二碘化钴、(二(六氟锑酸)三乙腈(五甲基环戊二烯基)钴(III))、三氯化铱、二氯(五甲基环戊二烯)合铱(III)二聚体、双(1,5-环辛二烯)氯化铱(Ⅰ)二聚体、甲氧基(环辛二烯)合铱二聚体中的一种或一种以上。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述的溶剂为水。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于所述的芳香邻二胺类化合物、硫叶立德化合物、催化剂的摩尔比为1:(1.2 3.0):(0.02 0.05)。
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说明书全文

过渡金属催化的卡宾插入/环合反应高效合成喹喔啉衍生物

的绿色合成新方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种以纯作为溶剂、硫叶立德为卡宾供体、过渡金属催化的N-H卡宾插入/环合反应高效构建C-N键并环合成喹喔啉衍生物的绿色合成新方法。

背景技术

[0002] 喹喔啉(1,4-二氮)及其衍生物是一类常见的有机合成中间体,在药物合成、有机材料和农业生产等领域都有广泛应用(Curr opin chem biol, 2013, 17(4):537-545; J Mater Chem C, 2013, 1(36):5718; J. Med. Chem., 2005, 48, 6166–6166; Bioorg Med Chem Lett, 2007, 17(3):609-612)。喹喔啉化合物具有独特的药理作用和良好的生物活性,如抗肿瘤、抗菌、抗炎、抗疟等活性(J Med Chem, 2001, 44(11):1758-1776; Bioorg Med Chem Lett, 2013, 23(17):4968-4974; J Med Chem, 2008, 51(8):2457-2467; Bioorg Med Chem, 2008,16(2):9133-914),因而如何高效地合成喹喔啉化合物一直倍受研究者的关注。典型的合成策略包括使用邻苯二胺与二羰基化合物、邻二醇类化合物、α-羟基或α-溴代酮等方法进行合成(Tetrahedron Lett, 2014, 55(23):3406-3409; J Mol Catal A: Chem  , 2007, 265(1-2):227-230; Synlett. 2005, 1003-1005; Eur J Org Chem, 2014, 2014(7):1401-1405; Tetrahedron Lett, 2015, 56(10):1266-1271),然而原料难获取,反应条件苛刻,操作步骤繁琐,环境污染大等缺点限制了此类方法的发展和应用。
[0003] 金属催化的卡宾插入X-H键(X=C,N,O,S)反应,一直以来被认为是一种温和高效地构建重要有机结构单元的方法。重氮化合物是一种常使用的金属卡宾前体,因其具有较好的反应活性和适用性而被广泛用于卡宾插入反应中(J Mol Catal A: Chem, 2015, 407:194-203; Science, 2012, 335(6075):1471-1474; Org Lett, 2015, 17(7):1810-1813; J Am Chem Soc, 2008, 130(5):1566-1567)14-18。近年来,有报道使用重氮化合物的卡宾插入反应来合成喹喔啉类化合物的一些方法(Org Lett, 2011, 13(2):320-323; Adv Synth Cataly, 2016, 358(22):3586-3599)。尽管重氮化合物在卡宾方法学中已经被广泛接受,但其存在的局限性依然限制了它的发展和使用。重氮化合物难合成、不稳定、难保存,甚至具有潜在危险性。因此,开发经济、高效、安全、绿色的方法来合成喹喔啉及其衍生物是一项具有重大意义的研究。硫叶立德是一种卡宾前体化合物,与重氮化合物相比,具有安全性,稳定性和易合成等优点,最近成为卡宾化学的研究热点(Angew Chem Int Ed Engl 2017, 
56 (42), 13117-13121; Org Lett 2018, 20 (8), 2160-2163; Org Lett 2018, 20 (18), 5981-5984; J Org Chem 2018, 83 (7), 4070-4077; Org Lett 2018, 20 (5), 
1396-1399; Chem Commun (Camb) 2018, 54 (6), 670-673) ,目前尚未有报道将其运用于喹喔啉及其衍生物的构建。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的上述技术问题,本发明的目的在于提供一种以纯水作为溶剂,硫叶立德作为卡宾供体,通过过渡金属催化,简捷高效地发生卡宾插入反应,并环合构建喹喔啉及其衍生物的绿色合成新方法,解决了传统合成方法步骤冗长、原料难制取、反应条件苛刻、使用有毒有机溶剂、造成环境污染、成本较高等问题。本发明原料易得,步骤简单,适用性广泛,是一种温和、快速、简便、有效、环境友好的制备喹喔啉母环的方法。
[0005] 为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:以芳香邻二胺为起始原料,以硫叶立德化合物为卡宾供体,以纯水为溶剂,其的化学反应式如下所示:
其中:
A环为苯基、萘基或吡啶基;
R1为氢、卤素、烷基、苯基、烷基、羰基、基、羧基、氰基、硝基、烷酰氧基、酰胺基中的一种或一种以上;
R2为苯基、噻吩基、呋喃基、吡啶基、萘基、吡咯基、吲哚基等芳环或杂环,C1~C20的未取代或取代烷基,C1~C20的未取代或取代链基,C3~C10的未取代或取代环烷基,C1~C20的未取代或取代酰基。
[0006] 本发明制备步骤如下:在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺类化合物、硫叶立德化合物、催化剂、和水,放入
80℃油浴锅里搅拌24h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用胶柱层析分离纯化即得产品。
[0007] 所述催化剂为钯、四(三苯基膦)钯、醋酸钯、氯化钯、二(乙腈)二氯化钯、二(苯腈)二氯化钯,1,1'-双(二苯基膦基)二茂二氯化钯、二(三苯基膦)二氯化钯、双(二亚苄基丙酮)钯、三(二亚苄基丙酮)二钯、氯化烯丙基钯(II)二聚物、(1,5-环辛二烯)二氯化钯(II)、铑碳、三氯化铑、醋酸铑、乙酰丙酮三苯基膦羰基铑、双(1,5-环辛二烯)氯化铑(Ⅰ)二聚体、二氯(五甲基环戊二烯基)合铑(III)二聚体、(二(六氟锑酸)三乙腈(五甲基环戊二烯基)铑(III))、三苯基膦氯化铑、三氯化钌、三苯基膦氯化钌、二氯二羰基双三苯基膦钌、双(2-甲基烯丙基)(1,5-环辛二烯)钌(II)、对伞花烃二氯化钌二聚体、氯化钴、乙酰乙酰钴、八羰基二钴、二氯(五甲基环戊二烯基)合钴(III)二聚体、五甲基环戊二烯基羰基二碘化钴、(二(六氟锑酸)三乙腈(五甲基环戊二烯基)钴(III))、三氯化铱、二氯(五甲基环戊二烯)合铱(III)二聚体、双(1,5-环辛二烯)氯化铱(Ⅰ)二聚体、甲氧基(环辛二烯)合铱二聚体中的一种或一种以上。
[0008] 所述邻苯二胺类化合物、硫叶立德化合物、催化剂的摩尔比为1:(1.2 3.0):(0.02~0.05)。
~
[0009] 通过采取以上技术方案,本发明与现有技术相比较,具有益效果体现如下:1)本发明使用水作为溶剂,使反应更加绿色环保,成本更低;2)本发明原料易得,步骤简单,适用性广泛,是一种温和、快速、简便、有效、环境友好的制备喹喔啉母环的方法。
[0010] 具体实施方法下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明,有助于对本发明的理解。但并不能以此来限制本发明的权利范围,而本发明的权利范围应以权利要求书阐述的为准。
[0011] 实施实例1:化合物2的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6 mg, 0.2 mmol)、苯基硫叶立德(78.9 mg, 
0.4 mmol)、双(1,5-环辛二烯)氯化铱(Ⅰ)二聚体(4.0 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入
80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得黄色固体,收率90 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 
9.33 (s, 1H), 8.22 – 8.08 (m, 4H), 7.80 – 7.69 (m, 2H), 7.59 – 7.48 (m, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 150.8, 142.3, 141.2, 140.5, 135.7, 129.2, 129.2, +
128.6, 128.5, 128.1, 128.0, 126.5;HRMS (ESI): m/z计算值C14H10N2H: 207.0917,实测值: 207.0916。
[0012] 实施实例2:化合物2的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6mg,0.2 mmol)、4-氯苯基硫叶立德(92 mg, 
0.4 mmol)、二氯(五甲基环戊二烯)合铱(III)二聚体(4.8 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得黄色固体,收率66 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.28 (s, 1H), 8.18 – 8.07 (m, 4H), 7.76 (pd, J = 6.9, 1.7 Hz, 2H), 7.54 – 
7.48 (m, 2H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 149.5, 141.8, 141.1, 140.6, 135.5, 
134.1, 129.4, 128.7, 128.5, 128.3, 128.1, 127.7; HRMS (ESI): m/z计算值C14H9ClN2H+: 241.0527, 实测值: 241.0523。
[0013] 实施实例3:化合物3的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6mg,0.2 mmol)、(3-甲氧基)苯基硫叶立德(90.4 mg, 0.4 mmol)、双(1,5-环辛二烯)氯化铑(Ⅰ)二聚体(3.0 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得白色固体,收率80 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.31 (s, 1H), 8.17 – 8.10 (m, 2H), 7.80 – 7.71 (m, 4H), 7.47 (t, J = 
7.9 Hz, 1H), 7.06 (ddd, J = 8.2, 2.6, 0.9 Hz, 1H), 3.93 (s, 3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 160.3, 151.6, 143.4, 142.25, 141.7, 138.2, 130.2, 130.1, 129.6, 
129.6, 129.1, 119.9, 116.2, 112.7, 55.5. HRMS (ESI): m/z计算值C15H12N2OH+: 
237.1022, 实测值: 237.1025。
[0014] 实施实例4:化合物4的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6mg,0.2 mmol)、(4-甲氧基)苯基硫叶立德(90.4 mg, 0.4 mmol)、对伞花烃二氯化钌二聚体(3.7 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入
80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,
1
残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得黄色固体,收率76 %。H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 
9.28 (s, 1H), 8.20 – 8.06 (m, 4H), 7.77 – 7.65 (m, 2H), 7.07 (d, J = 8.5 Hz, 
2H), 3.89 (s, 3H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 161.5, 151.4, 143.0, 142.3, 
141.2, 130.2, 129.4, 129.3, 129.0, 129.0, 129.0, 114.6, 55.4. HRMS (ESI): m/z+
计算值C15H12N2OH: 237.1022, 实测值: 237.1027。
[0015] 实施实例5:化合物5的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6mg,0.2 mmol)、(3,5-二甲氧基)苯基硫叶立德(106.4 mg, 0.4 mmol)、五甲基环戊二烯基羰基二碘化钴(2.8 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得黄色固体,收率81 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.28 (s, 1H), 8.14 (ddd, J = 16.0, 8.0, 1.8 Hz, 2H), 7.80 – 7.72 (m, 
2H), 7.34 (d, J = 2.2 Hz, 2H), 6.62 (s, 1H), 3.91 (s, 6H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 161.4, 151.5, 143.4, 142.2, 141.7, 138.7, 130.3, 129.6, 129.6, 
129.1, 105.6, 102.4, 55.6. HRMS (ESI): m/z计算值C15H14N2O2H+: 276.1128, 实测值: 
276.1125。
[0016] 实施实例6:化合物6的合成在洁净的反应器中依次加入邻苯二胺(21.6 mg, 0.2 mmol)、1-苯基丙基硫叶立德(95.2 mg, 0.4 mmol)、双(1,5-环辛二烯)氯化铱(Ⅰ)二聚体(4.0 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得橙色半固体,收率66 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.65 (s, 1H), 8.06 (dd, J = 8.4, 1.5 Hz, 1H), 8.03 – 7.96 (m, 1H), 
7.72 – 7.59 (m, 2H), 7.32 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 7.23 (dd, J = 15.6, 8.0 Hz, 
2H), 7.18 – 7.12 (m, 1H), 4.14 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 2.42 – 2.14 (m, 2H), 0.90 (t, J = 7.4 Hz, 3H). 13C NMR  (101 MHz, CDCl3) δ 158.78, 145.98, 142.16, 
140.97, 129.92, 129.31, 129.21, 128.96, 128.72, 128.24, 126.87, 125.22, +
53.89, 27.61, 12.56.HRMS  (ESI): m/z计算值C17H16N2H : 249.1386, 实测值: 
249.1389。
[0017] 实施实例7:化合物7的合成在洁净的反应器中依次加入4,5-二甲基邻苯二胺(27.2mg, 0.2 mmol)、苯基硫叶立德(78.9 mg, 0.4 mmol)、双(1,5-环辛二烯)氯化铱(Ⅰ)二聚体(4.0 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得橙色半固体,收率56 %。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.23 (s, 1H), 8.20 – 8.15 (m, 2H), 7.89 (d, J = 20.8 Hz, 2H), 7.58 – 
7.48 (m, 3H), 2.52 (s, 6H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 151.0, 142.4, 141.3, 
140.9, 140.5, 140.2, 137.1, 129.9, 129.1, 128.7, 128.1, 127.4, 20.4, 20.4. HRMS (ESI): m/z计算值C16H14N2H+: 235.1230, 实测值: 235.1229。
[0018] 实施实例8:化合物8的合成在洁净的反应器中依次加入2,3-二基萘(31.6 mg, 0.2 mmol)、苯基硫叶立德(78.9 mg, 0.4 mmol)、二氯(五甲基环戊二烯)合铱(III)二聚体(4.8 mg, 0.006 mmol)和水(2 mL),放入80℃油浴锅里搅拌24 h。反应结束后,加入二氯甲烷萃取,收集二氯甲烷层,减压除去溶剂,残留物采用硅胶柱层析分离纯化即得黄色固体,收率51 %。1H NMR (400 MHz, Chloroform-d) δ 9.45 (s, 1H), 8.75 (s, 2H), 8.28 (dd, J = 8.1, 1.6 Hz, 2H), 
8.12 (dd, J = 6.3, 3.5 Hz, 2H), 7.63 – 7.52  (m, 5H).13C NMR  (100 MHz, Chloroform-d) δ 150.8, 143.6, 137.8, 137.1, 135.8, 133.2, 132.6, 129.4, 
128.2, 127.5, 127.4, 126.9, 126.6, 126.5, 125.9, 125.8. HRMS (ESI): m/z计算值C18H12N2H+: 257.1073, 实测值: 257.1075。
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