多取代噻吩并环戊酮衍生物及其合成方法技术

本发明专利技术公开了一种具有潜在生物活性的多取代噻吩并环戊酮衍生物及其合成方法。以易制备、具有结构多样性和多反应中心的α-烯酰基-α-炔基二硫缩烯酮、环丁酮肟酯和硼酸为原料，一步实现多取代噻吩并环戊酮的合成，所得多取代噻吩并环戊酮能够进一步转化生成功能化产物。该方法原料易得、操作简便，合成反应条件温和、反应效率高，其官能团具有多样性。其官能团具有多样性。

【技术实现步骤摘要】
多取代噻吩并环戊酮衍生物及其合成方法


[0001]本专利技术属于化学有机合成领域，具体涉及一种多取代噻吩并环戊酮衍生物及其合成方法。

技术介绍

[0002]多取代噻吩并环戊酮衍生物是有机功能材料、药物分子、天然产物中重要的结构单元，是许多天然产物和具有生理活性的化合物的核心骨架，同时也是重要的有机合成中间体。(Eur.J.Med.Chem.2019,180,486；J.Heterocyclic Chem.2018,55,2019；Acc.Chem.Res.2017,50,1342)。例如，在无富勒烯太阳能电池中，噻吩并环戊酮衍生物可以作为并环非富勒烯受体形成互穿J结构(Adv.Energy Mater.2018,8,1800204；Chinese Chem.Lett.2018,29,381)；以多取代噻吩并环戊酮为基本骨架的非富勒烯小分子受体可以调控其光吸收、能级及晶体特性，进而影响其光效应(J.Mater.Chem.A 2019,7,6809；Phys.Chem.Chem.Phys.2019,21,26557)；4,6-二羰基噻吩并环戊烷可以在电子转移发色团中作为很好的电子供体和受体，改变HOMO-LUMO轨道的能级差(Dyes Pigments 2016,134,129)。
[0003]目前，合成多取代噻吩并环戊酮衍生物的方法有三种方式：1)对已有的噻吩环进行多官能化；2)含有硫原子的链状化合物通过一定的方式进行环化；3)由硫醇、硫醚、磺酰氯或单质硫等产生硫中心自由基，并对碳碳不饱和键进行加成、环化，得到多取代噻吩并环戊酮产物。但已发展的方法存在较多的缺点，如反应条件苛刻、底物官能团容忍性差、使用有毒的锡及硫醇试剂等，且上述方式所合成的多取代噻吩并环戊酮衍生物种类有限。
[0004]因此，需要发展更高效、更绿色的的方法来合成多取代噻吩并环戊酮衍生物，并增加多取代噻吩并环戊酮衍生物的多样性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种新的多取代噻吩并环戊酮衍生物及其合成方法，所述方法以化合物2(α-烯酰基-α-炔基二硫缩烯酮)、化合物3(环丁酮肟酯)和化合物4(硼酸)为原料，通过分子间自由基串联环化及Csp
3-S键的断裂，合成多取代噻吩并环戊酮衍生物。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术一方面提供一种具有潜在生物活性的多取代噻吩并环戊酮衍生物，其分子结构式如下：
[0008][0009]m为0或3；
[0010]R1独立地选自2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基或含有取代基的芳基；
[0011]R2独立地选自丙基、环丙基、环己基、2-噻吩基、2-呋喃基、苯基或含有取代基的芳基；
[0012]R3独立地选自1-戊烯基、环己基乙烯基、苯基乙烯基、2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基或含有取代基的芳基；
[0013]R4独立地选自氢、甲基、乙基、丁基、苄基、烯丙基；
[0014]R5独立地选自氢、甲基、乙基、苯基或含有取代基的芳基；
[0015]R6独立地选自氢、甲基、乙基、苯基或含有取代基的芳基；
[0016]所述取代基独立地选自甲基、甲氧基、氟、氯、溴、三氟甲基、苯基中的一种或两种；所述芳基独立地选自2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基中的一种。
[0017]本专利技术另一方面提供一种上述多取代噻吩并环戊酮衍生物的合成方法。以易制备、具有结构多样性和多反应中心的化合物2、化合物3和化合物4为原料，在配体、碱和溶剂参与下，一定反应气氛下，以铜盐为催化剂，通过分子间自由基串联环化及Csp
3-S键断裂，一步合成多取代噻吩并环戊酮衍生物，反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离和表征，得到多取代噻吩并环戊酮衍生物，所得多取代噻吩并环戊酮衍生物能够进一步转化生成功能化产物。通过调控原料中的R1、R2、R3、R4、R5、R6取代基，合成一系列不同结构的多取代噻吩并环戊酮衍生物。本专利技术方法原料易得、反应条件温和、适应性广。
[0018]反应式和反应条件如下：
[0019][0020]R1、R2、R3、R4、R5、R6、m同上述；
[0021]R7为苯基、五氟苯基或对三氟甲基苯基；
[0022]所述催化剂为铜盐；
[0023]所述配体为2,2
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联吡啶(2,2
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bpy)、1,10-菲啰啉(1,10-phen)、4,4
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二叔丁基-2,2
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联吡啶(dtbbpy)、4,4
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二甲基-2,2
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联吡啶(dmbbpy)、6,6
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二甲基-2,2
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联吡啶中的一种或两种；
[0024]所述溶剂选自乙腈、1,4-二氧六环、甲苯、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、三氟甲苯、二甲基亚砜、丙酮、1,2-二氯苯、乙酸乙酯中的一种或两种。
[0025]基于以上技术方案，优选的，所述铜盐选自CuCl2、CuBr2、CuCl、CuBr、CuI、Cu(OAc)2、CuOAc、Cu(OTf)2、Cu(MeCN)4BF4、Cu(MeCN)4PF6中的一种或两种；
[0026]所述碱为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、磷酸钠、磷酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾叔丁醇钠、叔丁醇钾、三乙胺、二异丙基乙基胺的一种或两种；
[0027]基于以上技术方案的进一步优选，Cu(MeCN)4BF4作为催化剂效果最好；4,4
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二叔丁基-2,2
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联吡啶(dtbbpy)作为配体效果最好；所述碱为碳酸钠、碳酸钾、磷酸钠或磷酸钾，其中，碳酸钾或磷酸钾作为碱效果最好；所述溶剂为乙腈，反应在乙腈中效果最好。
[0028]基于以上技术方案，优选的，所述化合物2、化合物3、化合物4、碱、铜盐和配体的摩尔比为1:(1～3):(1～3):(1～3):(0.01～0.2):(0.01～0.2)；所述化合物3和化合物4的摩尔比为1:1；所述化合物2在溶剂中的摩尔浓度为0.05-1.0M。
[0029]基于以上技术方案，优选的，所述化合物2、化合物3、化合物4、碱、铜盐和配体的摩尔比为1:(1～2.5):(1～2.5):(1～2.5):(0.05～0.2):(0.05～0.2)；所述化合物2在溶剂中的摩尔浓度为0.05-0.1M。
[0030]基于以上技术方案，优选的，所述合成方法步骤如下：
[0031]步骤一，在反应容器中依次加入所述铜盐、配体和溶剂，搅拌后得到体系I；
[0032]步骤二，向体系I中依次加入化合物2、化合物3、化合物4、碱和溶剂，得到体系II；
[0033]步骤三，将体系II在10-100℃条件下反应1-48h，反应结束后分离得到所述多取代噻吩并环戊酮衍生物；
[0034]所述步骤一和步骤二在氮气或氩气的反应气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多取代噻吩并环戊酮衍生物，其特征在于：所述多取代噻吩并环戊酮衍生物的分子结构式如下：m为0或3；R1独立地选自2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基或含有取代基的芳基；R2独立地选自丙基、环丙基、环己基、2-噻吩基、2-呋喃基、苯基或含有取代基的芳基；R3独立地选自1-戊烯基、环己基乙烯基、苯基乙烯基、2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基或含有取代基的芳基；R4独立地选自氢、甲基、乙基、丁基、苄基、烯丙基；R5独立地选自氢、甲基、乙基、苯基或含有取代基的芳基；R6独立地选自氢、甲基、乙基、苯基或含有取代基的芳基；所述取代基独立地选自甲基、甲氧基、氟、氯、溴、三氟甲基、苯基中的一种或两种；所述芳基独立地选自2-呋喃基、2-噻吩基、2-萘基、苯基中的一种。2.一种权利要求1所述多取代噻吩并环戊酮衍生物的合成方法，其特征在于：反应式和反应条件如下：R7为苯基、五氟苯基或对三氟甲基苯基；所述催化剂为铜盐；所述配体为2,2
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联吡啶、1,10-菲啰啉、4,4
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二叔丁基-2,2
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联吡啶、4,4
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二甲基-2,2
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联吡啶以及6,6
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二甲基-2,2
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联吡啶中的一种或两种；所述溶剂为乙腈、1,4-二氧六环、甲苯、1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、三氟甲苯、二甲基亚砜、丙酮、1,2-二氯苯、乙酸乙酯中的一种或两种。3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于：所述铜盐选自CuCl2、CuBr2、CuCl、CuBr、CuI、Cu(OAc)2、CuOAc、Cu(OTf)2、Cu(MeCN)4BF4、Cu(MeCN)4PF6中的一种或两种；所述碱为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、磷酸钠、...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄江，余正坤，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：