由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法技术

本发明专利技术公开了一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4‑噁二唑‑2(3H)‑酮衍生物的方法。该方法以二氧化碳、芳香肼、多聚甲醛为原料，在单室电解池中电化学一步合成1,3,4‑噁二唑‑2(3H)‑酮衍生物。本方法以二氧化碳替代光气或CO作为C1原料，不仅可降低成本，而且有利于环境，具有经济、环保双重效益。本发明专利技术为1,3,4‑噁二唑‑2(3H)‑酮衍生物的合成以及二氧化碳的利用提供了一条简单、有价值的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物合成
，具体涉及以二氧化碳、芳香肼、多聚甲醛为原料，电化学一步合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法。
技术介绍
1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物是一类重要的有机化合物，具有药物活性，在药物合成中有重要应用。例如，5-甲氧基-3-(3-苯氧苯基)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮(俗称7600化合物)可作为HSL(Hormone Sensitive Lipase)的抑制剂；3-苯-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的部分衍生物可用作FAAH(Fatty Acid Amide Hydrolase)的抑制剂。已经报道的1,3,4-噁二唑酮衍生物合成工艺，一般涉及两步或三步：以含有吡啶的N-甲基吡咯烷酮为溶剂，用肼类及酰氯合成酰肼类中间产物；用二氯甲烷作溶剂，酰肼类中间产物进一步与光气或CO相互反应得到目标产物。例如，Kiss等人采用两步法制得1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物[L.E.Kiss,H.S.Ferreira,A.Beliaev,L.et al.,Med.Chem.Commun.,2011,2,889]：1)将肼类化合物酰化制得酰肼类中间产物2)酰肼类化合物与光气(碳酰氯)反应生成目标产物Point等人采用苯胺类化合物通过三步法合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物[V.Point,K.V.P.Pavan Kumar,S.Marc,et al.,European Journal of Medicinal Chemistry,2012,58,452]:a)苯胺类还原为肼类化合物b)肼类化合物酰化c)与光气(碳酰氯)作用得到目标产物兰州大学陈保华课题组则利用苯肼类化合物和CO在钯催化下得到了1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物，其合成过程分为两步[王昱,陈保华.兰州大学硕士学位论文,2015]；1)酰肼的合成(a)芳香肼的酰化(b)羧酸化合物的酰化2)酰肼与CO反应合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物以上所述的方法，涉及到有毒的光气或CO作为C1合成原料，也涉及到了包括二氯甲烷在内的挥发性大、毒性高的有机溶剂使用，对环境不友好；另外，合成步骤多，产物分离提纯麻烦，这些不足很大程度上制约了这些合成方法的实际应用。利用二氧化碳替代光气或CO作为C1合成材料，合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物，不仅能降低生产成本，而且对环境有利。这是一条具有工业应用价值，有挑战性的合成路线。至今为止，这样的合成路线未见文献报道。电化学方法利用最清洁的反应试剂“电子”，原位产生所需的催化剂或者反应活性中间体等，在温和的反应条件下可以实现普通化学方法难以完成的反应，电化学方法被誉为环境友好的绿色合成方法，具有广阔的发展前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法。本专利技术采用以下技术方案。一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，包括以下步骤：(1)在装有惰性阳极、阴极的无隔膜单室电解池中，依次加入电解溶剂、催化剂、导电盐、芳香肼、多聚甲醛和碱，得混合液；(2)通入二氧化碳，密封；(3)常温下进行电解反应；(4)反应完成后，对电解液进行减压蒸馏、有机溶剂萃取，得到1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物。优选的，步骤(1)所述惰性阳极为铂或石墨；所述阴极为镍、银、铜、铂、锡、钛、铁、锌、铝和铬中的一种或两种以上的合金。优选的，步骤(1)所述电解溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈或二甲基亚砜。优选的，步骤(1)所述催化剂为卤素的钠盐、钾盐、无机铵盐和有机铵盐中的一种以上；所述卤素为氯、溴或碘；所述催化剂与芳香肼的摩尔比为(0.1～0.3)：1。优选的，步骤(1)所述导电盐为四丁基四氟硼酸铵；所述导电盐在混合液中的浓度为0.05～0.5mol/L。优选的，步骤(1)所述芳香肼为苯肼、苯环芳香肼和杂环芳香肼中的一种；所述苯环芳香肼的取代基为–F、–Cl、–Br、–CN、–CF3、–CH3、–OCH3、硝基和烷基的单取代或多取代基团；所述杂环芳香肼为含氮、氧或硫的杂环芳香肼；所述芳香肼和多聚甲醛的摩尔比为1:(1～2)。优选的，步骤(1)所述碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、叔丁醇钾或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯；所述碱与芳香肼的摩尔比为(0.1～1)：1。优选的，步骤(2)中通入二氧化碳直至电解池内压力为0.1～3MPa。优选的，步骤(3)所述电解的方式为恒电流电解模式，电流为0.02～0.1A；当每摩尔芳香肼需通入的电量(Q)为96500～482500库仑时，停止电解。电解时间t与芳香肼的摩尔量和电解的电流强度I有关，由Q＝I*t可估算电解时间。优选的，步骤(4)所述有机溶剂为乙醚或乙酸乙酯。本专利技术的原理如下所示：式中，R为H、F、Cl、Br、CN、CF3、OCH3、硝基或烷基(烷基中C的数量为1-3)在内的取代基团。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术以廉价易得的二氧化碳替代有毒的光气或一氧化碳作为C1材料，既可以降低成本，又可以避免对环境造成危害；(2)本专利技术通过电极的电化学反应原位生成催化剂、有机碱活性中间体，能有效地催化或促进二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛一步转化为目标产物1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物，1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的产率为52％～87％；(3)本专利技术工艺简单有效、产品容易分离提纯；(4)本专利技术为1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的合成以及二氧化碳的转化利用，提供了一条有应用价值的途径，具有经济、环保双重效益。附图说明图1为实施例1制备的3-苯-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图2为实施例1制备的3-苯-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。图3为实施例10制备的3-(4-氯苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图4为实施例10制备的3-(4-氯苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。图5为实施例11制备的3-(4-三氟甲基苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图6为实施例11制备的3-(4-三氟甲基苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。图7为实施例12制备的3-(3-氯-4-氟苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图8为实施例12制备的3-(3-氯-4-氟苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。图9为实施例13制备的3-(2,4,6-三氯苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图10为实施例13制备的3-(2,4,6-三氯苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。图11为实施例14制备的3-(4-甲基苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振氢谱图。图12为实施例14制备的3-(4-甲基苯)-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮的核磁共振碳谱图。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4‑噁二唑‑2(3H)‑酮衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在装有惰性阳极、阴极的无隔膜单室电解池中，依次加入电解溶剂、催化剂、导电盐、芳香肼、多聚甲醛和碱，得混合液；（2）通入二氧化碳，密封；（3）常温下进行电解反应；（4）反应完成后，对电解液进行减压蒸馏、有机溶剂萃取，得到1,3,4‑噁二唑‑2(3H)‑酮衍生物。

【技术特征摘要】
1.一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在装有惰性阳极、阴极的无隔膜单室电解池中，依次加入电解溶剂、催化剂、导电盐、芳香肼、多聚甲醛和碱，得混合液；（2）通入二氧化碳，密封；（3）常温下进行电解反应；（4）反应完成后，对电解液进行减压蒸馏、有机溶剂萃取，得到1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物。2.根据权利要求1所述的一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，其特征在于，步骤（1）所述惰性阳极为铂或石墨；所述阴极为镍、银、铜、铂、锡、钛、铁、锌、铝和铬中的一种或两种以上的合金。3.根据权利要求1所述的一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，其特征在于，步骤（1）所述电解溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈或二甲基亚砜。4.根据权利要求1所述的一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，其特征在于，步骤（1）所述催化剂为卤素的钠盐、钾盐、无机铵盐和有机铵盐中的一种以上；所述卤素为氯、溴或碘；所述催化剂与芳香肼的摩尔比为（0.1~0.3）：1。5.根据权利要求1所述的一种由二氧化碳、芳香肼与多聚甲醛电合成1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮衍生物的方法，其特征在于，步骤（1）所述导电盐为四丁基四氟硼酸铵；所述导电盐在混合液中的浓度为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁高清，杨娜，赖强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44