多取代环烷烃及通过环加成反应非对映选择性合成多取代环烷烃的方法技术

本发明专利技术公开了一种单一构型的多取代环烷烃的合成方法，以双环[1.1.0]丁烷、双环[2.1.0]戊烷为起始原料，与MTAD或硝酮类化合物发生环加成反应，得到相应的单一构型的环加成产物双环的多取代环烷烃。该产物可以通过后续转化，包括硼氢化钠还原、水合肼的肼解以及二碘化钐还原等实现酰胺键以及N

【技术实现步骤摘要】
多取代环烷烃及通过环加成反应非对映选择性合成多取代环烷烃的方法


[0001]本专利技术属于化学合成
，具体涉及通过环加成反应非对映选择性合成多取代环烷烃的方法及其用途。

技术介绍

[0002]双环[1.1.0]丁烷或双环[2.1.0]戊烷骨架化合物具有较高的环张力和独特的构象，显示出独特的化学反应性，是有机化学和药物化学中的重要合成砌块。对于环烷烃类化合物的非对映选择性合成是一条赋予其分子多样性的有效途径，然而目前为止，针对于该类反应研究仍然不多。文献中利用通过[2+2]反应或者骨架重排类合成四元环的方法难以同时在四元环同一侧引入2个氨基或者1个氨基和1个羟基。同时非对映选择性合成多取代环戊烷以及多取代氮杂环丙烷的合成具有重要的价值，需要发展新的合成方法和策略来构建结构多样的化合物。
[0003]因此，需要解决非对映选择性合成多取代环丁烷的方法的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种非对映选择性合成多取代环烷烃的方法，同时在多元环同一侧引入2个氨基或者1个氨基和1个羟基。
[0005]本专利技术所述的多取代环烷烃包含多取代环丁烷、多取代环戊烷、氮杂环丙烷类化合物等。
[0006]进一步地，所述多取代环丁烷为1,1,3,3
‑
四取代环丁烷、1,1,2,3
‑
四取代环丁烷，1,1，3,4
‑
四取代环戊烷，2,2
‑
双取代氮杂环丙烷等。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术发展了非对映选择性合成多取代环丁烷或环戊烷双环产物的反应，通过双环[1.1.0]丁烷、双环[2.1.0]戊烷与4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮(MTAD)偶氮类化合物或硝酮类化合物的加成反应，得到稳定性高的杂原子双环[2.1.1]己烷、杂原子双环[2.2.1]庚烷等双环多取代环烷烃产物。进一步地，所述杂原子双环[2.1.1]己烷通过后续反应断开N
‑
N键、N
‑
O键，可实现环加成产物的直接转化，合成含有两个氨基或者一个氨基一个羟基的单一构型多取代环丁烷。此外，双环[1.1.0]丁烷类化合物可以与芳基硝酮、杂芳基硝酮等硝酮类化合物在高温下可以一步发生环加成和骨架重排得到氮杂环丙烷产物。
[0008]本专利技术提供了一种单一构型的多取代环丁烷的方法，包括以下步骤：
[0009](1)以双环[1.1.0]丁烷为起始原料，与偶氮类化合物4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮(MTAD)或硝酮类化合物发生环加成反应得到双环多取代环丁烷产物；
[0010](2)然后通过硼氢化钠还原、水合肼的肼解以及二碘化钐还原等实现酰胺键以及N
‑
N键的断裂生成单一构型的杂原子取代的环丁烷；或者通过还原剂发生N
‑
O键的断裂生成单一构型的杂原子取代的环丁烷，反应过程如下式(1)所示：
[0011][0012]其中，
[0013]R1选自苯基、芳基、烷基取代的烃基或未取代的烃基中的任意一种；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基，所述吸电子取代基选自卤素、硝基、酯基、砜基中的任意一种，所述给电子取代基选自烷基、苯基、芳基、烃氧基中的任意一种；所述的烃基选自链状烷烃，含氧原子的烷烃，含有酯基和/或砜基官能团的烷烃中的任意一种；
[0014]R2选自氢、烷基取代的烃基或未取代的烃基中的任意一种；所述烃基选自链状烷烃，含氧原子的烷烃，含有酯基和/或砜基官能团的烷烃中的任意一种；
[0015]R3选自不同朝向的芳基，烷基；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基，所述吸电子取代基选自卤素、硝基、酯基、砜基中的任意一种，所述给电子取代基选自烷基、苯基、芳基、烃氧基中的任意一种；
[0016]Ar1选自芳基、杂芳基；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基，所述吸电子取代基选自卤素、硝基、酯基、砜基中的任意一种，所述给电子取代基选自烷基、苯基、芳基、烃氧基中的任意一种；
[0017]X选自N、O；
[0018]Y选自N、O。
[0019]本专利技术式(1)结构式中的X及Y即为MTAD或硝酮类化合物中双键两端连接的基团。
[0020]优选地，
[0021]R1选自芳基、C1
‑
10烷基；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基，所述吸电子取代基选自卤素、硝基、酯基、砜基中的任意一种，所述给电子取代基选自烷基、苯基、芳基、烃氧基中的任意一种；
[0022]R2选自含有酯基的烷基、C1
‑
10烷基；
[0023]R3选自苯基；
[0024]Ar1选自苯基、2
‑
萘基、取代吡啶基团；
[0025]X选自N、O；
[0026]Y选自N、O。
[0027]步骤(1)中，本专利技术所述反应的溶剂为二氧六环，甲苯，二甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷，四氢呋喃，乙醚，乙腈，乙酸乙酯，氯仿，正己烷，环己烷，庚烷，乙二醇二甲醚，正戊烷，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺等中的一种或多种；优选地，为二氧六环，甲苯。
[0028]步骤(1)中，所述溶剂的用量为1
‑
40mL/mmol；优选地，为40mL/mmol，以双环[1.1.0]丁烷类化合物的用量为基准。
[0029]步骤(1)中，所述双环[1.1.0]丁烷、偶氮类化合物4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮(MTAD)或硝酮类化合物的摩尔比为1：(1
‑
10)；优选地，双环[1.1.0]丁烷与偶氮类化合物4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮(MTAD)的摩尔比为1：1.5，双环[1.1.0]丁烷与硝酮类化合
物的摩尔比为1：2。
[0030]步骤(1)中，本专利技术所述环加成反应的温度为
‑
78～150℃；优选地，为0
‑
150℃；进一步优选地，为85℃。
[0031]当反应原料为偶氮类化合物4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮(MTAD)时，所述环加成反应的温度为
‑
78～150℃；优选地，为85℃。
[0032]当反应原料为硝酮类化合物时，所述环加成反应的温度为
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单一构型的多取代环丁烷的合成方法，其特征在于，所述反应包括以下步骤：(1)以双环[1.1.0]丁烷为起始原料，与偶氮类化合物4
‑
甲基
‑
1,2,4
‑
三吖啉
‑
3,5
‑
二酮MTAD或硝酮类化合物发生环加成反应，得到单一构型的多取代环丁烷双环产物；(2)然后通过硼氢化钠还原、水合肼的肼解以及二碘化钐还原实现酰胺键以及N
‑
N键的断裂生成单一构型的杂原子取代的环丁烷；或者通过还原剂发生N
‑
O键的断裂生成单一构型的杂原子取代的环丁烷，反应过程如下式(1)所示：其中，R1选自苯基、芳基、烷基取代的烃基或未取代的烃基中的任意一种；R2选自氢、烷基取代的烃基或未取代的烃基中的任意一种；R3选自不同朝向的芳基、烷基；Ar1选自芳基、杂芳基；X选自N、O；Y选自N、O；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基；所述烃基选自链状烷烃，含氧原子的烷烃，含有酯基和/或砜基官能团的烷烃中的任意一种。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，R1选自芳基、C1
‑
10烷基；其中，所述的芳基为邻、间、对位有给电子或吸电子取代基的苯基，所述吸电子取代基选自卤素、硝基、酯基、砜基中的任意一种，所述给电子取代基选自烷基、苯基、芳基、烃氧基中的任意一种；R2选自含有酯基的烷基、C1
‑
10烷基；R3选自苯基；Ar1选自苯基、2
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萘基、取代吡啶基团；X选自N、O；Y选自N、O。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的溶剂为二氧六环，甲苯，二甲苯，二氯甲烷，三氯甲烷，四氢呋喃，乙醚，乙腈，乙酸乙酯，氯仿，正己烷，环己烷，庚烷，乙二醇二甲醚，正戊烷，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺中的一种或多种；所述反应的溶剂的用量为1
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40mL/mmol，以所述双环[1.1.0]丁烷的用量为基准；所述双环[1.1.0]丁烷、偶氮类化合物4
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甲基
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1,2,4
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三吖啉
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3,5
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二酮MTAD或硝酮类化合物的摩尔比为1：(1
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10)；所述环加成反应的温度为
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78～150℃。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述还原剂选自Pd/C，H2，Pd(OH)2/C或者Mo(CO)6/NaBH4；所述多取代环丁烷双环产物：硼氢化钠或还原剂：水合肼：SmI2的摩尔比为1：(1
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10)：(1
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50)：(1
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10)；所述硼氢化钠还原的反应温度为
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【专利技术属性】
技术研发人员：陆平，王梦，黄颖超，李春雨，
申请(专利权)人：珠海复旦创新研究院，
类型：发明
国别省市：