一种1,6-烯炔类化合物氰烷基化反应方法技术

本发明专利技术涉及一种1，6‑烯炔类化合物与偶氮烷基腈在无催化剂、无添加剂体系下的区域选择性氰烷基化/环化反应方法。该方法通过向Schlenk反应瓶中加入1，6‑烯炔类化合物、偶氮烷基腈类化合物和溶剂，在一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，得到产物2‑吡咯烷酮类化合物。

Cyanoalkylation of 1,6-alkynes

【技术实现步骤摘要】
一种1，6-烯炔类化合物氰烷基化反应方法
本申请属于有机合成领域，具体涉及一种1，6-烯炔类化合物与偶氮烷基腈在无催化剂、无添加剂体系下的区域选择性氰烷基化/环化反应方法。
技术介绍
在高分子化学中，偶氮烷基腈被广泛用作自由基引发剂。传统上，其仅引发自由基过程，并不参与化学反应。近年来，在铜催化和/或氧化剂存在的体系中，偶氮烷基腈能作为一种安全低毒的氰基化试剂使用。此外，由于偶氮烷基腈在加热过程中极易分解产生氰烷基自由基，而在有机合成被广泛用做氰烷基化试剂。在此背景下，化学家们发展了偶氮烷基腈与烯烃及炔烃衍生物的氰烷基化反应。然而，偶氮烷基腈与烯炔衍生物在无催化剂、无添加剂体系下的氰烷基化反应未见报道。专利技术人对于无催化剂、无添加剂体系下的氰烷基自由基反应进行了深入的研究，在本专利技术中，我们提出了一种以1，6-烯炔类化合物与偶氮烷基腈为反应原料，在无催化剂、无添加剂体系下经自由基过程高区域选择性氰烷基化/环化反应的新方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种绿色高效、低成本、高选择性的1，6-烯炔类化合物与偶氮烷基腈的氰烷基化/环化反应方法，该方法无需使用任何催化剂和添加剂，温和温度下高区域选择性的以较高产率制备获得2-吡咯烷酮类化合物。本专利技术提供的氰烷基化/环化反应方法，该方法以1，6-烯炔类化合物和偶氮烷基腈为原料，通过下列步骤进行制备获得：向Schlenk反应瓶中加入式1所示的1，6-烯炔化合物、式2所示的偶氮烷基腈和溶剂，将反应瓶置于一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，经后处理得到环化产物2-吡咯烷酮类化合物(I)。本专利技术提供的1，6-烯炔与偶氮烷基腈高区域选择性自由基氰烷基化/环化反应方法，其化学反应式可表述为(见式一)：上述式一的反应中，所述的反应气氛为1atm的空气气氛，也可以替换为1atm的氮气气氛或其它惰性气体气氛，从经济成本等方面考虑，优选为空气气氛。所述的后处理操作如下：将反应完成后的反应液用乙酸乙酯萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离，洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正己烷，得到目标产物2-吡咯烷酮类化合物(I)。式1、式2及式I表示的化合物中，R1选自氢、C5-C14芳基、C1-C10烷基、C1-C6酰基；R2选自氢、C1-C6烷基、C5-C14芳基；R3选自C1-C8烷基、C5-C14芳基；R4选自C1-C6烷基、C5-C14芳基；R5选自C1-C6烷基、C5-C14芳基；其中，上述各R1-R5取代基中的具有所述碳原子数目的芳基、烷基和酰基任选地被取代基取代，所述的取代基选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-、C1-C6烷基-OC(O＝)-；EWG＝CN或COOMe。优选地，R1选自C1-C10烷基、C5-C14芳基；其中所述C1-C10烷基、C5-C14芳基任选地被取代基取代，所述取代基选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-、C1-C6烷基-OC(O＝)-；R2选自氢；R3选自C1-C8烷基、C5-C14芳基，其中所述C1-C6烷基、C5-C14芳基任选地被取代基取代，所述取代基选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-、C1-C6烷基-OC(O＝)-；R4选自C1-C6烷基；R5选自C1-C6烷基。在本专利技术的反应中，所述的溶剂选自乙酸乙酯、乙腈、甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、水中的任意一种或几种的混合物。优选为乙腈。在本专利技术的反应中，所述的一定温度为40-80℃，温度最优选为60℃。在本专利技术的反应中，所述反应原料完全转化需要的时间为12-20小时，优选为16小时。在本专利技术的反应中，所述式1的1，6-烯炔化合物与式2的偶氮烷基腈的摩尔比为1∶1.2～1∶3。优选地，式1的1，6-烯炔化合物与式2的偶氮烷基腈的摩尔比为1∶2。本专利技术的有益效果是：提出了无催化剂、无添加剂体系下1，6-烯炔化合物与偶氮烷基腈高区域选择性自由基氰烷基化/环化反应方法，该方法无需借助任何催化剂或添加剂，以高收率得到一系列的目标产物。该方法具有反应底物适应范围广泛、简单高效、经济绿色的优点，特别适合于工业化生产。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细的描述，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和原料，如无特殊说明，均可以从商业途径获得和/或根据已知的方法制备获得。实施例1-10为反应条件优化实验。实施例1向Schlenk瓶中加入式1a所示的1，6-烯炔化合物(39.8mg，0.2mmol)，式2a所示的偶氮烷基腈(65.6mg，0.4mmol)，乙酸乙酯(2mL)，然后将反应器在空气气氛、60℃条件下搅拌反应，经TLC监测反应进程至原料消失(反应时间为16小时)，反应完成后，将反应液减压浓缩除去溶剂，将残余物经柱层析分离(洗脱溶剂为：乙酸乙酯/正己烷)得到目标产物I-1(71％yield)；1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：7.70(d，J＝8.0Hz，2H)，7.40(t，J＝8.0Hz，2H)，7.19(t，J＝7.5Hz，1H)，5.43(t，J＝2.0Hz，1H)，5.34(t，J＝2.5Hz，1H)，4.71-4.6g(m，1H)，4.56-4.52(m，1H)，2.1g(d，J＝14.5Hz，1H)，1.96(d，J＝14.5Hz，1H)，1.41(s，3H)，1.37(s，3H)，1.30(s，3H)；13CNMR(125MHz，CDCl3)δ：176.0，142.7，138.8，129.1，125.1，124.5，120.2，111.1，52.2，48.5，47.7，30.9，30.5，29.1，26.9；HRMSm/z(ESI)calcdforC17H21N2O([M+H]+)269.1648，found269.1649。实施例2溶剂用乙腈(2mL)代替乙酸乙酯，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为80％。实施例3溶剂用甲苯(2mL)代替乙酸乙酯，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为32％。实施例4溶剂用N，N-二甲基甲酰胺(2mL)代替乙酸乙酯，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为51％。实施例5溶剂用水(2mL)代替乙酸乙酯，其余条件同实施例1，得到目标产物I-1的收率为5％。...

【技术保护点】
1.一种1，6-烯炔类化合物与偶氮烷基腈的氰烷基化/环化反应方法，其特征在于，包括如下步骤：/n向Schlenk反应瓶中加入式1所示的1，6-烯炔化合物、式2所示的偶氮烷基腈和溶剂，将反应瓶置于一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，经后处理得到环化产物2-吡咯烷酮类化合物(I)；/n

【技术特征摘要】
1.一种1，6-烯炔类化合物与偶氮烷基腈的氰烷基化/环化反应方法，其特征在于，包括如下步骤：
向Schlenk反应瓶中加入式1所示的1，6-烯炔化合物、式2所示的偶氮烷基腈和溶剂，将反应瓶置于一定温度、空气气氛条件下搅拌反应，经TLC或GC监测反应进程，至原料反应完全，经后处理得到环化产物2-吡咯烷酮类化合物(I)；



式1、式2及式I表示的化合物中，R1选自氢、C5-C14芳基、C1-C10烷基、C1-C6酰基；
R2选自氢、C1-C6烷基、C5-C14芳基；
R3选自C1-C8烷基、C5-C14芳基；
R4选自C1-C6烷基、C5-C14芳基；
R5选自C1-C6烷基、C5-C14芳基；
其中，上述各R1-R5取代基中的具有所述碳原子数目的芳基、烷基和酰基任选地被取代基取代，所述的取代基选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-、C1-C6烷基-OC(O＝)-；
EWG＝CN或COOMe。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，R1选自C1-C10烷基、C5-C14芳基；其中所述C1-C10烷基、C5-C14芳基任选地被取代基取代，所述取代基选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C5-C14芳基、卤素取代的C1-C6烷基、-NO2、-CN、C1-C6烷基-C(＝O)-、C1-C6烷基-OC(O＝)-；
R2选自氢；

【专利技术属性】
技术研发人员：黄训杰，魏文廷，曹婷婷，宋思哲，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33