一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法技术

一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，属于有机化学合成技术领域。本申请以甲基酮为原料，与绿色硝化试剂亚硝酸叔丁酯(TBN)在空气或氧气气氛下，以乙腈、甲苯或1,4‑二氧六环作为反应溶剂，通过自由基反应，直接合成获得氧化呋咱。该方法合成过程中不使用金属催化剂、无酸、无碱，利用亚硝酸叔丁酯直接参与反应，亚硝酸叔丁酯不仅价格低廉而且官能团兼容性好，是非常绿色的硝化试剂。并且甲基酮是可以直接商业购买的，与传统合成方法相比缩减了反应路径，省却了原料制备的工作量。同时该方法只生成目标产物氧化呋咱，减少了环境污染和产物后处理的困难。

A method for the direct synthesis of furoxan from methyl ketone

【技术实现步骤摘要】
一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法
本专利技术涉及一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，属于有机化学合成

技术介绍
氧化呋咱是一种重要的五元氮氧杂环，不仅是高能材料，功能材料的关键组成部分，而且还是众多具有抗肿瘤，抗凝聚和抗肿瘤作用的药物和生物活性天然产物的核心结构，如3,4-二硝基呋咱基氧化呋咱(DNTF)是一种高能量密度的含能材料，4,4’-二甲基-二苯甲酰氧化呋咱是一种潜在的NO释放前药等等。传统的从甲基酮出发合成氧化呋咱的方法需要三步:(a)醛通过肟化转化为相应的肟；(b)经脱氢卤化将所得的肟转化为相应的肟酰氯；(c)肟酰氯22经过脱氢脱卤生成氧化腈中间体，随后二聚生成氧化呋咱。该方法工艺成熟，但是该方法反应步骤多，导致原子经济性低，使用过渡金属催化剂及酸碱试剂导致环境污染。随着人们对环境保护，可持续发展意识的增强，氧化呋咱的合成方法开始向清洁绿色方向发展，一系列利用肟、硝基酮或叶立德作为原料直接合成氧化呋咱的合成方法被发展出来。如Tamura课题组首次报道了TeCl4催化的从β羰基硝基烷烃直接合成氧化呋咱的方法[Suzuki,H.；Shimizu,H.；Inamasu,T.；Tani,H.；Tamura,R.Chem.Lett.1990,559-562.]。宋秋玲课题组首次利用硫叶立德作为反应原料，通过[2+1+1+1]环化反应直接合成氧化呋咱[Tang,Z.；Zhou,Y.；Song,Q.Org.Lett.2019,21,5273-5276.]。但是上述方法还存在许多问题：(1)反应需要金属催化剂及酸、碱试剂的参与，导致了后处理的困难，同时不符合“绿色化学”的理念(2)反应需要预先引入二甲基亚砜等定位基团或预先对原料进行硝化前处理，大大降低了反应的原子经济性；(3)原料只能预先制备而不能通过商业渠道购买，极大的限制了合成方法的应用前景。因此，提供一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题，提供了一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法。本专利技术的技术方案：一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，该方法包括以下步骤：向甲基酮中加入反应溶剂，搅拌，并滴加硝化试剂，滴加完毕后，在空气或氮气气氛下，保持反应温度为0℃-100℃，反应1h～120h，提纯，获得氧化呋咱，该过程如下式所示：优选的：所述的甲基酮为苯乙酮、对甲基苯乙酮、对苯基苯乙酮、对苯氧基苯乙酮、1-萘乙酮、2-萘乙酮、对甲氧基苯乙酮、间甲氧基苯乙酮、邻甲氧基苯乙酮、对氯苯乙酮、间氯苯乙酮、邻氯苯乙酮、对氟苯乙酮、对溴苯乙酮、4-乙酰基苯甲酸甲酯、2-乙酰基呋喃、2-乙酰基苯并呋喃、2-乙酰基噻吩、2-乙酰基苯并噻吩、3,3-二甲基-2-丁酮、1-金刚烷甲酮或丙酮。优选的：所述的硝化试剂为亚硝酸叔丁酯。优选的：所述的反应溶剂为乙腈、甲苯或1,4-二氧六环。优选的：所述的反应温度为60℃。优选的：所述的甲基酮在反应体系中的摩尔浓度是0.02mol/L-2.0mol/L。优选的：所述的甲基酮与硝化试剂摩尔比为1：(1-10)。最优选的：所述的甲基酮与硝化试剂摩尔比为1：4。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的方法以甲基酮为原料，与绿色硝化试剂亚硝酸叔丁酯(TBN)在空气或氧气气氛下，以乙腈、甲苯或1,4-二氧六环作为反应溶剂，通过自由基反应，直接合成获得氧化呋咱。该方法合成过程中不使用金属催化剂、无酸、无碱，利用亚硝酸叔丁酯直接参与反应，反应条件温和，无副产物，真正实现了绿色硝化，且亚硝酸叔丁酯不仅价格低廉而且官能团兼容性好，是非常绿色的硝化试剂。并且甲基酮是可以直接商业购买的，与传统合成方法相比缩减了反应路径，省却了原料制备的工作量。同时本专利技术的方法只生成目标产物氧化呋咱，减少了环境污染和产物后处理的困难。此外，该方法还具有操作简便，具有很好的普适性。并在该方法的反应中加入炔或烯，可以生成相应的异恶唑或异噁唑啉，为后续产物的应用提供便利。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。具体实施方式1：甲基酮为苯乙酮将1mmol苯乙酮加入反应瓶中，并溶于1,4-二氧六环(1mL)中，室温搅拌条件下，滴加入亚硝酸叔丁酯528μL，随后升温至60℃，空气气氛下，反应24小时。反应结束后，用旋转蒸发仪脱去有机溶剂，柱层析或重结晶提纯得到139mg氧化呋咱产物，反应产率：95％。结构鉴定：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.20(dd,J＝8.4,1.2Hz,2H),7.86(dd,J＝8.4,1.2Hz,2H),7.70(dt,J＝13.7,7.5Hz,2H),7.54(dt,J＝13.8,7.9Hz,4H).13CNMR(100MHz,Chloroform-d)δ181.8,180.5,154.3,135.5,135.3,133.87,133.85,130.6,129.7,129.3,129.0,111.6.HRMS(ESI):calcdforC16H10N2O4Na(M+Na)+:317.0533.Found:317.0529.氧化呋咱结构式为：具体实施方式2：甲基酮为对甲基苯乙酮将1mmol对甲基苯乙酮加入反应瓶中，并溶于1,4-二氧六环(1mL)中，室温搅拌条件下，滴加入亚硝酸叔丁酯528μL，随后升温至60℃，空气气氛下，反应24小时。反应结束后，用旋转蒸发仪脱去有机溶剂，柱层析或重结晶提纯得到155.5mg氧化呋咱产物，反应产率：97％。结构鉴定：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.10(d,J＝7.8Hz,2H),7.75(d,J＝7.8Hz,2H),7.34(d,J＝8.0Hz,2H),7.31(d,J＝8.1Hz,2H),2.46(s,3H),2.44(s,3H).13CNMR(100MHz,Chloroform-d)δ181.3,180.0,154.6,147.0,146.8,131.49,131.46,130.7,130.0,129.84,129.76,111.9,22.01,21.97.HRMS(ESI):calcdforC18H14N2O4Na(M+Na)+:345.0846.Found:345.0839.氧化呋咱结构式为：具体实施方式3：甲基酮为对苯基苯乙酮将1mmol对苯基苯乙酮加入反应瓶中，并溶于1,4-二氧六环(1mL)中，室温搅拌条件下，滴加入亚硝酸叔丁酯528μL，随后升温至60℃，空气气氛下，反应24小时。反应结束后，用旋转蒸发仪脱去有机溶剂，柱层析或重结晶提纯得到215mg氧化呋咱产物，反应产率：96％。结构鉴定：1HNMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.31(d,J＝8.6Hz,2H),7.96(d,J＝8.4Hz,2H),7.77(dd,J＝14.4,8.4Hz,4H),7.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：向甲基酮中加入反应溶剂，搅拌，并滴加硝化试剂，滴加完毕后，在空气或氮气气氛下，保持反应温度为0℃-100℃，反应1h～120h，提纯，获得氧化呋咱。/n

【技术特征摘要】
1.一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：向甲基酮中加入反应溶剂，搅拌，并滴加硝化试剂，滴加完毕后，在空气或氮气气氛下，保持反应温度为0℃-100℃，反应1h～120h，提纯，获得氧化呋咱。


2.根据权利要求1所述的一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，其特征在于：所述的甲基酮为苯乙酮、对甲基苯乙酮、对苯基苯乙酮、对苯氧基苯乙酮、1-萘乙酮、2-萘乙酮、对甲氧基苯乙酮、间甲氧基苯乙酮、邻甲氧基苯乙酮、对氯苯乙酮、间氯苯乙酮、邻氯苯乙酮、对氟苯乙酮、对溴苯乙酮、4-乙酰基苯甲酸甲酯、2-乙酰基呋喃、2-乙酰基苯并呋喃、2-乙酰基噻吩、2-乙酰基苯并噻吩、3,3-二甲基-2-丁酮、1-金刚烷甲酮或丙酮。


3.根据权利要求1所述的一种由甲基酮出发直接合成氧化呋咱的方法，其特征在于：所述的硝化试剂为亚硝酸叔丁酯。


4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆刚，徐广强，郭泫华，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37