含氟杂环化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用二氧化碳由烯丙胺类化合物制备含三氟甲基的2‑噁唑啉酮类化合物的方法，具体地，式1所示的烯丙胺类化合物与CO2在铜催化剂、碱和三氟甲基化试剂的存在下于溶剂中发生反应，制备得到如式2所示的含三氟甲基的2‑噁唑啉酮类化合物，其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基等，进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被卤素、烷基等取代；R3为H、卤素、烷基、芳基等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含氟杂环化合物的合成，具体涉及一种利用CO2由烯丙胺类化合物制备含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物的制备方法。
技术介绍
众所周知，CO2的温室效应对全球环境造成了很多不利的影响，如何将CO2进行有效利用，是一个亟待解决的问题。通过化学转化实现其高效利用是一条非常有效的途径，而且这条途径还可以为解决资源问题提供可能。在有机合成中，CO2可以作为一种廉价易得，安全无毒，并且可重复利用的C1合成子，有着广阔的应用前景。但到目前为止，可以高效利用二氧化碳的化学手段十分有限，这与其热力学稳定性和动力学惰性是分不开的。由于CO2的热力学稳定性和动力学惰性,实现其化学转化通常采用以下4种策略：(1)使用能量较高的原料,例如环氧化合物、氢气、炔烃、烯烃和胺类等物质，(2)将CO2通过化学转化生成低能量产物,如碳酸盐、氨基甲酸盐、芳香酸和酯等物质；(3)通过移除反应中的其他产物以促使反应平衡移动，使反应向生成目标产物的方向移动；(4)提供额外的能源如电能或光能活化CO2。在CO2的各种化学转化中，催化剂的使用一般都是必不可少的,至今已经发展了多种催化体系,主要有过渡金属类催化剂、氮杂环卡宾类催化剂、胺类催化剂和“受阻的路易斯酸碱对”类催化剂等。通过不同催化剂的使用，化学工作者相应地发展了多种CO2参与合成高附加值化学品的新途径,获得许多种类的化学品。尽管在CO2化学转化方面已开展了大量研究工作,但在温和条件下实现CO2的转化利用仍存在着诸多挑战。另一方面，由于杂环化合物的独特性质，其在各类医药、农药及特种材料等方面有着不可替代的重要作用。在各种杂环化合物中，含氟杂环化合物由于具有广泛的生理活性和独特的物理化学性质，一直都是合成方法学研究尤其是有机氟化学研究的重要方向之一。含氟杂环化合物的性质独特，一般认为是由于氟原子的独特性质引起的。2-噁唑啉酮作为一类重要的杂环化合物，在有机合成中是一种非常有用的中间体。因具有良好的抑菌活性，其广泛存在于各种抗菌药物中。而且，通过三氟甲基的引入，可以提升其生理活性，合成一系列含氟的噁唑啉酮类杂环化合物，为药物筛选提供基础。目前，各种引入三氟甲基的方法，尤其是C(sp3)—CF3键的构建已经得以报道。在复杂分子结构中实现关于烯烃的三氟甲基化的双官能团化如碳三氟甲基化、卤素三氟甲基化、氧三氟甲基化、氮三氟甲基化已经取得显著的进展。尽管已经报道过许多合成2-噁唑啉酮的方法，但目前还没有一种由廉价易得且便于处理的原料来合成含三氟甲基的2-噁唑啉酮的方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，专利技术人在广泛研究的基础上提出了一种利用二氧化碳由烯丙胺类化合物制备含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物的方法。根据本专利技术方法，如方案1所示，式1所示的烯丙胺类化合物与CO2在铜催化剂、碱和三氟甲基化试剂的存在下于溶剂中发生反应，制备得到如式2所示的含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物。方案1：其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基等，进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被卤素、烷基等取代；R3为H、卤素、烷基、芳基等。所述铜催化剂包括有机铜催化剂，例如乙酰丙酮酸铜或四乙氰铜六氟磷酸盐；以及无机铜催化剂，例如氯化亚铜或溴化亚铜。优选地，所述铜催化剂为氯化亚铜或溴化亚铜。所述碱包括常用的弱碱和强碱，例如氟化铯、碳酸钠、碳酸铯、叔丁醇钠或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)等。优选地，所述碱为 碳酸铯、叔丁醇钠或DBU。更优选地，所述碱为DBU。所述三氟甲基化试剂为Tognis试剂和Umemoto试剂，例如一代或二代Tognis试剂。优选地，所述三氟甲基化试剂为二代Tognis试剂。所述溶剂为任何可以溶解反应体系中所含物质的有机溶剂，包括强极性溶剂和弱极性溶剂，例如1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈等。优选地，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或乙腈。底物与催化剂的投料摩尔比为20:1～5:1，优选为10:1；底物与碱的投料摩尔比为1:1～1:3，优选为1:2；底物与三氟甲基化试剂的投料摩尔比为1:1～1:2，优选为1:1.1。本专利技术方法反应条件温和，对反应温度、压力没有特别地要求。优选地，本专利技术方法在25摄氏度下和1atm反应压力下进行。通过本专利技术方法构建含三氟甲基的2-噁唑啉酮化合物时，可以在氧化还原电中性的条件下就可以实现，而且反应条件温和，可以高效地实现氧三氟甲基化，构建包含螺环化合物在内的重要化合物。另外，该方法中二氧化碳的引入使得反应的化学选择性由氮三氟甲基化转变为氧三氟甲基化，反应同时具有非常好的化学选择性，区域选择性和非对映异构体选择性；因此能够从简单的原料合成含三氟甲基的2-噁唑啉酮，避免了有毒物质如一氧化碳、光气等的使用。也就是说，本专利技术方法不但能够简单高效地合成含三氟甲基的2-噁唑啉酮化合物，而且能够为温室气体的合理高效利用开辟了一条重要的途径，实现节能环保的目的。附图说明图1为本专利技术制备含三氟甲基的2-噁唑啉酮化合物的反应示意图；图2为化合物2ae的结构图。具体实施方式本专利技术提供一种利用二氧化碳由烯丙胺类化合物制备含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物的方法。根据本专利技术方法，如方案1所示，式1所示的烯丙胺类化合物与CO2在铜催化剂、碱和三氟甲基化试剂的存在下于溶剂中发生反应，制备得到如式2所示的含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物。方案1：其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基等，进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被卤素、烷基等取代；R3为H、卤素、烷基、芳基等。卤素包括氟、氯、溴、碘。所述烷基优选为具有1-20个碳原子的直链烷基、支链烷基、环烷基，例如甲基、乙基、异丙基、正丁基、异丁基等。所述芳基优选为具有6-20个碳原子的芳基，例如苯基、苄基、萘基等。所述杂芳基为具有6-20个碳原子的杂芳基，例如喹啉、异喹啉、吡啶、噻吩等。所述铜催化剂包括有机铜催化剂，例如乙酰丙酮酸铜或四乙氰铜六氟磷酸盐；以及无机铜催化剂，例如氯化亚铜或溴化亚铜。优选地，所述铜催化剂为氯化亚铜或溴化亚铜。所述碱包括常用的弱碱和强碱，例如氟化铯、碳酸钠、碳酸铯、叔丁醇钠或1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)等。优选地，所述碱为碳酸铯、叔丁醇钠或DBU。更优选地，所述碱为DBU。所述三氟甲基化试剂为Togni’s试剂或Umemoto(Umemoto’s reagent)试剂，例如一代Togni’s试剂(Togni’s reagentⅠ)或二代Togni’s(Togni’s reagentⅡ)试剂。优选地，所述三氟甲基化试剂为二代Tognis试剂。所述溶剂为任何可以溶解反应体系中所含物质的有机溶剂，包括强极性溶剂和弱极性溶剂，例如1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈等。优选地，所述溶剂为N,N-二甲基 甲酰胺或乙腈。底物与催化剂的投料摩尔比为20:1～5:1，优选为10:1；底物与碱的投料摩尔比为1:1～1:3，优选为1:2；底物与三氟甲基化试剂的投料摩尔比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
含三氟甲基的2‑噁唑啉酮类化合物及其可药用的盐，其特征在于，所述化合物的结构如式2所示：其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为包括H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基在内的一种；进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被包括卤素、烷基在内的一种取代；R3为包括H、卤素、烷基、芳基在内的一种；所述烷基优选为具有1‑20个碳原子的直链烷基、支链烷基或环烷基，所述芳基优选为具有6‑20个碳原子的芳基，所述杂芳基优选为具有6‑20个碳原子的杂芳基。

【技术特征摘要】
1.含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物及其可药用的盐，其特征在于，所述化合物的结构如式2所示：其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为包括H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基在内的一种；进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被包括卤素、烷基在内的一种取代；R3为包括H、卤素、烷基、芳基在内的一种；所述烷基优选为具有1-20个碳原子的直链烷基、支链烷基或环烷基，所述芳基优选为具有6-20个碳原子的芳基，所述杂芳基优选为具有6-20个碳原子的杂芳基。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述化合物为包括如下结构式在内中的一种：3.一种制备含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物的方法，其特征在于，所述方法包括以式1所示的烯丙胺类化合物作为底物与CO2在铜催化剂、碱和三氟甲基化试剂的存在下于溶剂中发生反应的步骤；其中，含三氟甲基的2-噁唑啉酮类化合物如式2所示；其中，R1、R2、R4和R5各自独立地为包括H，卤素，氰基，烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基在内的一种；进一步地R4或R5可任选地与R1成环，所述烷基、羰基、酯基、芳基和杂芳基可任选地被包括卤素、烷基在内的一种取代；R3为包括H、卤素、烷基、芳基在内的一种；所述烷基优选为具有1-20个碳原子的直链烷基、支链烷基或环烷基，所述芳基优选为具有6-20个碳原子的芳基，所述杂芳基优选为具...

【专利技术属性】
技术研发人员：余达刚，叶剑衡，颜思顺，周文俊，宋磊，鞠涛，殷珠宝，张振，李静，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51