本发明专利技术公开了一种合成α‑乙基氮杂环庚烷‑2‑酮取代的吡啶类化合物的方法，属于有机化学技术领域。以DBU和1,3‑丁二炔类化合物为反应原料，在碱性铯盐和乙腈溶剂中，在CO2的促进下，加热反应得到多取代的吡啶化合物。本发明专利技术利用CO2活化促进C＝N键断裂，简单便捷、条件温和，直接构建了功能性多取代吡啶类化合物，拓宽了吡啶类杂环的合成方法。
A method for synthesizing pyridine compounds of alpha ethyl nitrogen heterocyclic heptane -2- ketones
The invention discloses a method for synthesizing pyridine compounds of alpha ethyl ethyl aza heterocyclic heptane 2 acetone and belongs to the field of organic chemistry technology. A multi substituted pyridine compound was obtained by heating reaction in alkaline caesium salt and acetonitrile in the alkaline caesium and acetonitrile solvents with the reaction of DBU and 1,3 two alkynes. The invention uses CO2 activation to promote the fracture of C = N bond, simple and convenient and mild conditions, and directly constructs a functional multi substituted pyridine compound, which broadens the synthesis of pyridine heterocyclic ring.
【技术实现步骤摘要】
一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法。
技术介绍
吡啶作为一种重要的含氮杂环，存在于多种重要的化合物中，包括吖嗪、维生素烟酸、吡哆醇。它不仅是农用化学品和药物的前体，也是重要的助染剂和变性剂。吡啶衍生物通常是生物分子的一部分，例如吡啶核苷酸和生物碱。吡啶的合成通常分为两步：一、原料C＝N键的断裂；二、重新构建C＝N键合成吡啶环。传统C＝N断键是利用过渡金属M，例如钯、镍、铜、钴、铑等催化剂催化C＝N键断裂形成C-M和N-M或C-M-N物质。而大多数过渡金属催化剂价格昂贵、反应条件苛刻，且需要配合有毒配体使用。二氧化碳作为储量丰富、安全、特殊的可再生资源，具有广阔的应用前景及重要意义，二氧化碳化学是当前绿色化学研究领域中具有挑战性的课题。目前，二氧化碳固定化学已经得到蓬勃发展，但起活化促进C＝N断键后再重新构建C＝N键形成吡啶杂环尚没有公开报道。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术公开了一种简单、有效、便捷合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法。从简单易得的试剂出发，经由简便的操作步骤，在温和的反应条件下，经过一步反应即可得到α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物，避免了传统合成方法原料复杂、条件苛刻等弊端，成功合成了多官能化吡啶。一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法，本专利技术采用的技术方案，其特征在于，包括以下操作：将1,3-丁二炔类化合物1、DBU(1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯)、碱和溶剂混合后，在CO2的促进下，加热反应得到α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶3。反应方程式如下：其中：Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙基苯基、4-乙氧基苯基、4-丙基苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-戊基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、联苯基、3-甲基苯基、3-甲氧基苯基，3-乙基苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、3-溴苯基、噻吩、吡啶。进一步地，所述碱选自氢氧化铯或碳酸铯；所述反应中，添加水可以促进反应，提高收率。进一步地，所述1,3-丁二炔类化合物1与DBU的摩尔比为1:1-5。进一步地，所述反应溶剂选自乙腈；所述加热反应时，温度控制在60-100℃。进一步地，在使用0.5-2当量的碳酸铯做为碱时，反应能达到很好的促进效果。进一步地，为了更好的理解本专利技术，以Ar＝苯基为底物进行条件优化为例：在二氧化碳气氛下，将0.2mmol1,3-丁二炔1a、0.2mmol碳酸铯、0.6mmolDBU、20μL水和2mL的乙腈依次加入到Schlenk反应管中，在IKA(恒温加热磁力搅拌器)中恒温加热80℃搅拌反应24h。反应结束后，冷却至室温，用20mL乙酸乙酯将反应液转移出来，减压旋蒸制样，经过柱层析分离得到目标产物3a,收率86％，改变其它反应条件时，结果如下：1)在不添加微量水的条件下，将碳酸铯的当量更换至0.5当量和1.0当量时，分离收率分别为24％和40％。2)采用CsOH·H2O替换碳酸铯和水体系时，分离收率为71％。3)采用其它无机碱如：碳酸钾、碳酸钠或磷酸钾时，没有检测到反应产物。4)采用其它反应溶剂，如1,4-二氧六环、甲苯、DMF或NMP时，均没有检测到反应产物。5)调整水的当量为0μL,5μL,10μL,30μL时，反应收率分别对应为35％，49％，61％和66％。6)反应温度为60℃、70℃、80℃、90℃时，反应收率分别对应为23％，52％，86％和74％。7)将反应物DBU减少至1当量时，反应收率降低至44％。为了进一步理解反应机理，做了如下对比试验：推测反应机理如下：DBU在CO2的促进下生成DBU-HCO3加合物，活化C＝N键。在碱的作用下，DBU-HCO3加合物C＝N键断裂，形成的中间体被1,3-二炔捕获，经过环化、芳构化，最后脱去一分子CO2得到多取代的吡啶化合物。实验证明：产物羰基上的氧来源于水。专利技术有益效果：1)本专利技术方法实验步骤少，技术难度低，条件温和，易于操作。本专利技术方法避免了使用多步反应的过程，反应一步即可完成。2)本专利技术使用廉价易得、环境友好的CO2活化C＝N，促进C＝N键的断裂，避免了过渡金属催化剂及有毒配体的使用，开发了一种使用CO2活化促进C＝N断键的有效方法，具有潜在的应用价值。具体实施例：以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下实例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1-8在二氧化碳气氛下，将0.2mmol1,3-丁二炔、0.2mmol碳酸铯、0.6mmolDBU、微量水和2mL乙腈依次加入到Schlenk反应管中，在IKA中恒温加热搅拌反应24h。反应结束后，冷却至室温，20mL乙酸乙酯将反应液转移出来，减压旋蒸制样，经过柱层析分离得到目标产物3a-3h。本实施例1-8研究了多种苯环对位和间位被吸电子基和供电子基取代的1,4-二苯基丁二炔以及杂环取代的1,3-丁二炔和DBU的反应。根据以上实验可以发现，该反应对苯环的烷基、甲氧基、氟代、氯代、溴代等取代基以及杂环均有广泛的底物适应性，得到了较高产率的对应目标产物。1-(2-(3,6-二苯基吡啶-2-基)乙基)氮杂环庚烷-2-酮3a在二氧化碳气氛下，将0.2mmol1,3-丁二炔1a、0.2mmol碳酸铯、0.6mmolDBU、20μL水和2mL乙腈依次加入到Schlenk反应管中，在IKA中恒温加热80℃搅拌反应24h。反应结束后，冷却至室温，用20mL乙酸乙酯将反应液转移出来，减压旋蒸制样，经过柱层析分离得到目标产物3a(86％)。该化合物的表征数据如下：1HNMR(400MHz,DMSO-d6)：8.16(dd,J＝4.0,4.0Hz,2H),7.88(d,J＝8.0Hz,1H),7.67(d,J＝8.0Hz,1H),7.53-7.40(m,8H),3.68(t,J＝8.0Hz,2H),3.15(t,J＝6.0Hz,2H),2.95(td,J＝6.0,4.0Hz,2H),2.29(t,J＝6.0Hz,2H),1.55-1.49(m,2H),1.43-1.31(m,4H)；13CNMR(101MHz,DMSO-d6)：174.7,156.2,154.5,139.4,138.9,138.9,135.9,129.5,129.5,129.2,129.0,128.0,126.9,118.2,49.5,47.8,37.0,34.0,29.6,28.6,23.4；HRMS,calculatedforC25H27N2O(M+H+):371.2118,found:371.2118.1-(2-(3,6-二-对甲苯基吡啶-2-基)乙基)氮杂环庚烷-2-酮3b在二氧化碳气氛下，将0.2mmol1,3-丁二炔1b、0.2mmol碳酸铯、0.6mmolDBU、20μL水和2mL乙腈依次加入到Schlenk反应管中，在IKA中恒温加热70℃搅拌反应24h。反应结束后，冷却至室温，用20mL乙酸乙酯将反应液转移出来，减压旋蒸制样，经过柱层析分离得到目标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种合成α‑乙基氮杂环庚烷‑2‑酮取代的吡啶类化合物的方法，其特征在于，包括以下操作：将1,3‑丁二炔类化合物1、DBU、碱和溶剂混合后，在CO2的促进下，加热反应得到α‑乙基氮杂环庚烷‑2‑酮取代的吡啶3，反应方程式如下：
【技术特征摘要】
1.一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法，其特征在于，包括以下操作：将1,3-丁二炔类化合物1、DBU、碱和溶剂混合后，在CO2的促进下，加热反应得到α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶3，反应方程式如下：2.根据权利要求1一种合成α-乙基氮杂环庚烷-2-酮取代的吡啶类化合物的方法，其特征在于：所述Ar选自苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-乙基苯基、4-乙氧基苯基、4-丙基苯基、4-丁基苯基、4-叔丁基苯基、4-戊基苯基、4-氟苯基、4-氯苯基、4-溴苯基、联苯基、3-甲基苯基、3-甲氧基苯基，3-乙基苯基、3-氟苯基、3-氯苯基、3-溴苯基、噻吩或吡啶。3.根据权利要求1或2一种合成α-乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建明，岳园园，闫旭洋，赵淑芳，王科，邵慧彬，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41
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