一種1,3-二炔與一級胺環化加成反應合成取代吡咯的方法

2023-12-07 04:20:41 3

專利名稱：一種1,3-二炔與一級胺環化加成反應合成取代吡咯的方法
技術領域：
本發明屬於精細化工產品催化合成技術領域，涉及一種合成取代吡咯的方法，特 別是涉及一種1，3-共軛二炔與一級胺環化加成反應一步合成取代吡咯的方法。
背景技術：
吡咯及其衍生物是一類重要的五元含氮雜環化合物，自然界中有很多含有吡咯環 的大分子化合物，它們在醫藥、生物、食品、農藥、塗料、紡織、日用化學品、造紙、感光材料、 高分子材料等領域中有著重要的用途，同時含有取代基的各種吡咯單環化合物在天然產物 化學、材料化學、藥物化學以及能源技術等領域也有著重要的用途，因此這一類化合物已 經引起眾多化學家的興趣。其中取代吡咯化合物作為重要的中間體在材料、醫藥等精細 化工生產中有十分廣泛的應用，特別是在合成具有良好應用前景的多功能卟啉類化合物 中，它們是首先需要研究和合成的前驅體，因此新的吡咯化合物的合成方法具有實際應用 價值，受到相關領域科研工作者的高度關注(Simon F, Robert H, Ross W B. Tetrahedron Lett. 2003,44,1183-1185)。吡咯化合物的合成方法主要有環化反應和環轉化反應。1884年，Knorr首次提出 β - 二羰基化合物與α 「氨基酮合成3，5- 二甲基-2，4- 二乙酯基吡咯，目前，大多數的吡 咯化合物採用Knorr法進行合成，該方法具有步驟簡單、易於控制、產率高等特點。後來人 們在此基礎上，研究提出了很多新的改進方法，如1990年Woodward等人利用改進的Knorr 方法合成了葉綠素a、卟啉和卟酚的四個吡咯單體；呂春緒等人在託尼卟吩的合成中，以 Knorr反應為基礎，經過溴化、甲醯化、脫羧等步驟合成了所需要的分子，此方法具有路線簡 潔、反應選擇性高、有較高使用價值等特點。對於多取代的吡咯，如四取代的吡咯，它們具有 抗菌、抗氧化等藥效，可以通過Paal-Knon 法進行合成此類型的化合物，其中當胺參與反 應時生成的是N上含有取代基的吡咯化合物，但是這時的反應條件是比較苛刻的(需要延 長反應時間、加入沸騰的乙酸等)，為了解決這種情況，Minetto等人提出通過使用微波輻 射來促進Paal-Knorr的新方法，依次來合成取代吡咯，實驗結果表明該方法確實解決了以 前出現的問題。此外異腈的環化反應可以直接生成2或2，5位未取代的吡咯，因此也成為 人們關注的熱點之一。有文獻報導，用T0SMIC和市場上大量出售的芳烯烴只需經過一步反 應就能夠得到3-芳基或3，4_ 二芳基吡咯，大大縮短了合成路線。另一種方法就是環轉化反應，對於吡咯化合物的合成還可以通過其它環狀化合 物轉化而成，比較常見的是通過五元環或六元環轉化而來。對於五元環轉化的反應，如工業 上的吡咯就是通過呋喃與氨氣之間的反應轉化而得；對於六元環轉化的反應，如在葉綠素 a中一個吡咯環合成子的構造中，就是六元環化合物環己烯為原料經過一些列的轉化合成 而得。最近，人們又提出了一些新的合成方法，利用過渡金屬催化合成吡咯及其衍生 物，簡化了合成路線。合成方法中使用的過渡金屬包括鈀、鉬、銅、金等，1995年，AloisFurstner等人通過還原偶聯的方法合成一些列的吡咯及其取代吡咯化合物(Furstner， Α. ；ffeintritt, H. ；Hupperts, A. J. Org. Chem. 1995,60,6637-6641) ；Alan R.Katritzky 等人利用aza-Witting反應合成了一些吡咯化合物(Katritzky, A. Jiang, J. ；Steel, P. J. J. Org. Chem. 1994，59，4551-4555) ；Teiedor,D.和 Yamamoto，Y 等兩個課題組分別提出 通過多組分一步法合成多取代的吡咯化合物，這樣既節省原料，簡化了合成路線，縮短了合 成過程，使合成的過程大大的簡便(Tejedor，D. ；Gonzales-Cruz, D. ；Garcia-Tellado, F.； Marrero-Tellado, J. J. ；Rodriguez, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2004，126，8390—8391. Yamamoto, Y. ；Hayashi, H. ；Saigoku, Τ. ；Nishiyama, H. J. Am. Chem. Soc. 2005,127,10804-10805.)； Periasamy, Μ.等人使用多步操作的合成方法，合成了一些吡咯化合物(Periasamy，Μ.； Srinivas, G. ；Bharati, P. J. Org. Chem. 1999，64，4204-4205) ；Toste 等人使用金催化環化 加成合成二取代吡咯化合物(Gorin, D. J. ；Davis, N. R. ；Toste，F. D. J. Am. Chem. Soc. 2005， 127,11260-11261.)，Sameer等人使用銀為催化劑，環化加成合成三取代的吡咯化合物 (Agarwal, S. ；Knolker, H. J. Org. Biomol. Chem. 2004,2,3060-3062.) ；Bartolo Gabriele 等人使用銅為催化劑，環異構化合成多取代的吡咯化合物(Gabriele，B. ；Salerno, G.； Fazio, A. J. Org. Chem. 2003，68，7853-7861.)。綜上所述，一步法合成吡咯化合物的新型催化反應體系是目前人們關注的重點之 一，但是目前的很多新方法仍然存在很多缺點，如需要很多處理步驟，需要先合成前驅體， 苛刻的反應條件，很低的產率，較長的反應時間等，因此具有高化學反應性、催化劑體系廉 價、實用的新型催化反應體系還需進一步地研究和開發。

發明內容
本發明的目的是提供一種一步法合成吡咯化合物的方法。本發明提供的合成式I結構通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下 步驟在惰性氣氛中，將1，3-共軛二炔和催化劑於一級胺化合物中進行環化加成反應，反 應完畢得到所述式I結構通式所示含有取代基的吡咯化合物；
權利要求
一種合成式I結構通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下步驟在惰性氣氛中，將1，3 共軛二炔和催化劑於一級胺化合物中進行環化加成反應，反應完畢得到所述式I結構通式所示含有取代基的吡咯化合物；(式I)所述式I結構通式中，R、R′和R″均選自下述基團中的任意一種苯基、萘基、聯苯基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、滷代苯、醯基苯、碳原子數為1 5的烷氧基苯和碳原子數為1 10的烷基。F201010034393XC00011.tif
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述催化劑選自CuCl、CuBr和CuI中的 至少一種。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述一級胺化合物的結構通式為 R" -NH2,其中，R"選自下述各基團中的任意一種苯基、萘基、聯苯基、噻吩基、呋喃基、批 咯基、吡啶基、烷基苯、滷代苯、醯基苯、碳原子數為1-5的烷氧基苯和碳原子數為1-10的烷 基，所述一級胺化合物優選苯胺、1-戊胺、3-甲基苯胺、對氟苯胺、3-氯-4-甲基苯胺、3-甲 基苯胺、3-氯苯胺、2，3- 二氯苯胺、2-氯苯胺和3-三氟甲基苯胺中的至少一種。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特徵在於所述1，3-共軛二炔的結構通式為 R 二 =Z R'，其中，R和R'均選自下述基團中的任意一種苯基、萘基、聯苯基、噻吩基、 呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、滷代苯、醯基苯、碳原子數為1-5的烷氧基苯和碳原子數 為1-10的烷基。
5.根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於所述催化劑的用量為所述1，3_共 軛二炔摩爾量的5-20%。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述催化劑的用量為所述1，3_共軛二炔 摩爾量的10%。
7.根據權利要求1-6任一所述的方法，其特徵在於所述環化加成反應中，溫度為 80 140°C，優選100°C，時間為12-72小時，優選18-24小時。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述環化加成反應中，溫度為100°C，時間 為18-24小時。
9.根據權利要求1-8任一所述的方法，其特徵在於所述環化加成反應中，反應器為密 封的反應器，優選玻璃封管。
10.根據權利要求1-9任一所述的方法，其特徵在於所述惰性氣氛為氮氣或氬氣氣 氛，優選氮氣氣氛。
全文摘要
本發明公開了一種合成取代吡咯的方法。該方法包括如下步驟在惰性氣氛中，將催化劑和1，3-共軛二炔於一級有機胺中進行加成反應，反應完畢得到所述取代吡咯。在該方法中，催化劑選自CuCl、CuBr和CuI中的至少一種。所述一級胺化合物為脂肪族有機胺或芳香族有機胺，所述1，3-共軛二炔為芳香族、脂肪族或者是兩者交叉的1，3-共軛二炔。本發明採用廉價、安全、易得的簡單的一價銅化合物為催化劑，反應條件簡單溫和，同時催化劑體系表現出高效、高選擇性地1，3-共軛二炔與一級胺加成一步法合成取代吡咯。
文檔編號C07D207/333GK101948463SQ20101003439
公開日2011年1月19日 申請日期2010年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者華瑞茂, 鄭慶偉 申請人:清華大學