N-甲氧基甲酰胺导向合成二茂铁并吡啶酮衍生物的方法技术

本发明专利技术公开了一种N-甲氧基甲酰胺导向合成二茂铁并吡啶酮衍生物的方法，以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。本发明专利技术采用N-甲氧基甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键双活化反应，一步合成了N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。该类金属有机稠杂环化合物结构独特，采用常规方法难以制备，而本发明专利技术提供的方法，具有原料易得、反应条件温和、无需惰性气体保护、合成产率高等特点，为新型二茂铁并杂环类化合物的合成提供新途径，对拓展其在药物化学、材料化学、催化剂等领域的应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物及其合成方法，具体涉及一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物及其合成方法。
技术介绍
杂环化合物是一类含有杂原子的环状有机化合物，多数具有重要的生物活性，各种杂环结构广泛存在于天然产物和药物、杀虫剂、除草剂、染料等化学品分子结构中((a)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2008,25,139.(b)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2007,24,191.(c)MichaelJ.P.Nat.Prod.Rep.,2005,22,603.)。因此，有关杂环化合物的研究，特别是稠杂环化合物的合成方法学研究一直倍受青睐。二茂铁及其衍生物是一类非常重要的金属有机化合物，其核心骨架频繁出现在各种新型催化剂、新材料和新药分子结构中((a)Hayashi,T.；Togni,A.Eds.Ferrocenes；VCH:Weinheim,Germany,1995.(b)Togni,A.；Haltermann,R.L.Eds.Metallocenes；VCH:Weinheim,Germany,1998.)。人们研究发现，在某些生物活性分子中，引入二茂铁结构能显著提高其生物活性((a)Top,S.；Tang,J.；Vessières,A.；Carrez,D.；Provot,C.；Jaouen,G.Chem.Commun.,1996,955.(b)Hillard,E.；Vessières,A.；Thouin,L.；Jaouen,G.；Amatore,C.Angew.Chem.Int.Ed.,2006,45,285.(c)Hamels,D.；Dansette,P.M.；Hillard,E.A.；Top,S.；Vessieres,A.；Herson,P.；Jaouen,G.；Mansuy,D.Angew.Chem.Int.Ed.,2009,48,9124.(d)Monserrat,J.P.；Chabot,G.G.；Hamon,L.；Quentin,L.；Scherman,D.；Jaouen,G.；Hillard,E.A.Chem.Commun.,2010,46,5145.(e)Ornelas,C.NewJ.Chem.,2011,35,1973.(f)Kilpin,K.J.；Dyson,P.J.Chem.Sci.,2013,4,1410.)，因此对药物修饰和新药开发具有重要的意义。然而，目前把二茂铁骨架引入生物活性分子，尤其是各种杂环分子的方法还非常有限，主要是利用酰基化、锂基化等反应，其原子经济性不高，反应条件苛刻，合成步骤复杂。近年来，随着金属催化的各种碳-氢键活化反应在杂环化合物合成中的应用，拓展了新型二茂铁衍生物的合成方法((a)Luis,A.；López,E.DaltonTrans.,2015,44,10128.(b)Xie,W.C.；Li,B.；Xu,S.S.；Song,H.B.；Wang,B.Q.Organometallics,2014,33,2138.(c)王佰全,谢吴成,徐善生,李滨.CN103788137A,2014-05-14)。其中，在王佰全等公开的专利(CN103788137A)中虽然描述了以N-烷基甲酰胺和N-芳基(这些芳基包括酯基、甲氧基以及各种卤素取代的苯环取代基)甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键活化反应，在90-100℃的条件下合成了系列二茂铁并杂环衍生物，但其合成的化合物不易进一步转化为其他N-取代的二茂铁并杂环衍生物，在应用上具有一定的局限性。并且以N-甲氧基甲酰胺(MeONHCO-)导向合成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物未见报道。
技术实现思路
本专利技术旨在针对上述技术分析中存在的不足，提供一种新型二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物的合成方法，目的是以N-甲氧基二茂铁甲酰胺和各种不对称炔烃为主要原料，通过N-甲氧基甲酰胺导向的碳-氢键和氮-氢键双活化反应，一步高效合成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物。该方法不需惰性气体保护、反应条件温和、催化量(1～5mol％)的醋酸铜可明显加速反应、产率高。制备的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍生物结构独特，其吡啶酮氮原子上含有甲氧基，易于通过脱甲氧基再衍生化，进一步拓展了二茂铁并吡啶酮类稠杂环化合物的应用范围。本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物，其化学结构如式(I)所示：(I)式中：R、R’为脂肪族取代基或芳香族取代基，R、R’可以相同，也可以不同。Me代表CH3。本专利技术的第二个方面，本专利技术提供一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物的合成方法，包括以下步骤：以N-甲氧基甲酰胺为导向基，以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，在反应溶剂中N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。进一步，当N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应生成含有目标化合物的混合物后，经提纯得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。具体提纯方法为：将含有目标化合物的混合物加水，用有机溶剂萃取，有机相经洗涤、干燥后，蒸除有机溶剂得到粗品；粗品经过柱层析分离纯化得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。更具体提纯方法为：将含有目标化合物的混合物加水，然后用乙酸乙酯萃取，萃取液用饱和食盐水洗涤，有机相用无水硫酸镁干燥，滤液减压蒸除溶剂得粗品；粗品经柱层析分离纯化(硅胶：200-300目，洗脱剂：乙酸乙酯和石油醚)，最后得到N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物。本专利技术中所用的N-甲氧基二茂铁甲酰胺、各种炔烃、醋酸钯、醋酸铜、季铵盐和碱为普通化学品或参照文献方法自制，所用各种溶剂为普通化学品，经无水处理后直接使用。本专利技术采用下列反应式表示：本专利技术中所用的炔烃，结构为包括二芳基乙炔和烷基芳基乙炔，其中二芳基乙炔结构中R、R’可以相同，也可以不同，芳基可为苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、二茂铁基、苯乙炔基；烷基芳基乙炔结构中的烷基包括丙基、丁基，芳基与二芳基乙炔中的相同。优选的，本专利技术中炔烃摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～3倍。本专利技术中所用的醋酸钯为催化剂，优选的，所述醋酸钯的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的5～20％。本专利技术中所用的醋酸铜为助催化剂(因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N‑甲氧基二茂铁并[c]吡啶‑2(1H)‑酮类化合物，其特征是，其化学结构如式(I)所示：其中，R、R’表示苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、二茂铁基、苯乙炔基、丙基、丁基，R、R’可以相同，也可以不同。

【技术特征摘要】
1.一种N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物，其特征是，其化学结构如式(I)
所示：
其中，R、R’表示苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基
苯基、二茂铁基、苯乙炔基、丙基、丁基，R、R’可以相同，也可以不同。
2.如权利要求1所述的N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮类化合物的合成方法，其特
征是，包括以下步骤：
以醋酸钯为催化剂、醋酸铜为助催化剂、季铵盐和碱为添加剂的条件下，在反应溶剂
中N-甲氧基二茂铁甲酰胺与炔烃进行环化反应，生成N-甲氧基二茂铁并[c]吡啶-2(1H)-酮衍
生物；其中，所述醋酸铜的摩尔用量为N-甲氧基二茂铁甲酰胺的1～5％。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是：所述炔烃包括二芳基乙炔和烷基芳基乙炔，
其中所述芳基为苯基、对甲苯基、对甲氧苯基、对硝基苯基、对氰基苯基、对甲酰基苯基、
二茂铁基、苯乙炔基中的一种；所述烷基为丙基、丁基中的一种。
4.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭佃顺，刘华玉，牟瑞琪，吕雪欣，张圣燕，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37