一种基于酮和芳香腈制备β–烯胺酮的方法

摘要

本发明涉及医药化工中间体及相关化学技术领域，一种基于酮和芳香腈制备

说明书

技术领域

本发明涉及医药化工中间体及相关化学技术领域，涉及到一种基于酮和芳香腈制备β–烯胺酮类化合物的方法。

背景技术

β–烯胺酮是一种重要的合成具有生物活性分子的中间体，在药学领域有着非常广泛的应用,含β–烯胺酮骨架的药物活性分子在抗菌药物、抗痉挛药物、以及抗炎药物等方面表现出优良的性能（参见：(a) Wang, Y.-F.; Izawa, T.; Kobayashi, S.; Ohno, M. J. Am. Chem. Soc.1982, 104, 6465–6466. (b) Michael, J. P.; Koning, C. B.; Hosken, G. D.; Stanbury, T. V. Tetahedron2001, 57, 9635–9648. (c)Azzaro, M.; Geribaldi, S.; Videau, B. Synthesis1981, 880–881.），因此含有β–烯胺酮类化合物的合成是目前的研究热点。1961年， Martin报道了用1,3–二羰基化合物类与铵盐或者胺类进行凝聚来合成β–烯胺酮（参见:  Martin, D. F.; Janusonis, G. A.; Martin, B. B. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 73–75.）。1984年，Zanottil等人用乙酰丙酮锌等催化的1,3–二羰基化合物与乙二腈或氰基甲酸酯等腈类发生加成反应，从而得到相应的β–烯胺酮类（参见：Basato, M.； Corain, B.；Veronese, A. C.; D'Angeli, F. Valle, G.; Zanottil，G. J. Org. Chem.1984, 49, 4696–4700）。1993年，Sosnovskikh用邻羟基苯乙酮与三氟乙腈或三氯乙腈在当量格式试剂的作用下实现了对氰基的加成得到了相应的β–烯胺酮（参见：Sosnovskikh, V. V.; Ovsyannikov, I. S. Zh. Org. Khim. 1993, 29, 89–93.）。1998年，Seko使用甲氧基胺与不饱和酮先发生加成反应，再用叔丁醇钾脱去甲氧基，从而一锅两步法生成β–烯胺酮类（参见：Seko, S.; Tani, N. Tetrahedron Lett.1998, 39, 8117–8120.）。以上的方法普遍存在着原料结构复杂难以制得、原子经济性不高、条件苛刻、反应步骤繁杂及产率低等缺点；这在一定程度上限制了他们的应用。因而如何开发一种反应底物廉价易得，反应步骤简单，原子经济性好，高收率合成β–烯胺酮的新方法具有重要的研究意义。

发明内容

为了克服已有技术存在的不足，本发明提供了一种基于酮和芳香腈制备β–烯胺酮的方法。该方法使用酮类与芳香腈类为原料，在铜的催化下发生加成反应得到了β–烯胺酮类化合物。该方法具有合成路线短、条件温和、原子经济性好、环境友好、易实现工业化等优点。本发明具有较大的使用价值和社会经济效益。????????

为了实现上述发明目的,解决已有技术中存在的向题，本发明采取的技术方案是：一种基于酮和芳香腈制备β–烯胺酮的方法，是以酮和芳香腈为原料，在铜催化剂作用下进行反应，合成一系列β–烯胺酮类化合物，其合成路线如下：

这里,所述酮包括芳香环酮、杂环酮及脂肪族酮，所述酮上的R¹选自苯环、噻吩环、环己环或烷基链中的一种，其中在苯环上的邻位、间位或对位可以含有取代基；所述酮上的R²选自氢或烷基链中的一种，所述芳香腈包括苯环腈和杂环腈；所述芳香腈上的R³ 选自苯环或杂环中的一种，其中在苯环上的邻位、间位或对位可以含有取代基。

所述制备方法包括以下步骤：

（a）、将铜催化剂及碱加入到希莱克瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入酮、芳香腈及有机溶剂并置于油浴中反应，反应温度控制在80 oC~200 oC，反应时间控制在12~48小时，所述芳香腈与酮的摩尔比为1:1~1.3，所述酮与铜催化剂的摩尔比为1:0.01~0.5，所述芳香腈与碱的摩尔比为1:1~1.3，所述的有机溶剂的量为1~10 mL；

（b）、控制反应温度降到室温，待反应结束后，向反应液加入水并使用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相；

（c）、使用无水硫酸钠干燥一小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂；

（d）、使用石油醚/乙酸乙酯洗脱，经硅胶柱分离制得相应的β–烯胺酮类化合物。

所述铜催化剂选自氯化亚铜、氧化亚铜、醋酸铜、氯化铜、氧化铜、碘化亚铜或溴化亚铜中的一种。

所述有机溶剂选自苯、甲苯、邻二甲苯、1,4–二氧六环、二甲基亚砜、乙醇、甲醇、叔丁醇、异丙醇、三氯甲烷、二氯甲烷、乙醚、丙醚、正丁醚、四氯化碳、己二酸二甲酯、乙酸乙酯、石油醚、甲基叔丁基醚、四氢呋喃、环己烷、正己烷或正庚烷中的一种或两种或两种以上。  

所述碱选自三乙胺、磷酸钾、三水磷酸钾、碳酸钾、碳酸钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、醋酸钠或氢氧化钠中的一种。

本发明有益效果是：一种基于酮和芳香腈制备β–烯胺酮的方法，是以酮和芳香腈为原料，在铜催化剂作用下进行反应，合成一系列β–烯胺酮类化合物，具体操作步骤如下：（a）、将铜催化剂及碱加入到希莱克瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入酮、芳香腈及有机溶剂并置于油浴中反应，反应温度控制在80 oC~200 oC，反应时间控制在12~48小时，所述芳香腈与酮的摩尔比为1:1~1.3，所述酮与铜催化剂的摩尔比为1:0.01~0.5，所述芳香腈与碱的摩尔比为1:1~1.3，所述的有机溶剂的量为1~10 mL；（b）、控制反应温度降到室温，待反应结束后，向反应液加入水并使用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相；（c）、使用无水硫酸钠干燥一小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂；（d）、使用石油醚/乙酸乙酯洗脱，经硅胶柱分离制得相应的β–烯胺酮类化合物。与巳有技术相比，本发明所述的β–烯胺酮的制备方法，具有反应步骤少、催化剂价格低廉、反应条件温和、环境友好、原子经济性高等优点，展现出良好的应用前景。

附图说明

图1为β–烯胺酮类化合物a的¹H NMR。

图2为β–烯胺酮类化合物a的¹³C NMR。

图3为β–烯胺酮类化合物b的¹H NMR。

图4为β–烯胺酮类化合物b的¹³C NMR。

图5为β–烯胺酮类化合物c的¹H NMR。

图6为β–烯胺酮类化合物c的¹³C NMR。

图7为β–烯胺酮类化合物d的¹H NMR。

图8为β–烯胺酮类化合物d的¹³C NMR。

图9为β–烯胺酮类化合物e的¹H NMR。

图10为β–烯胺酮类化合物e的¹³C NMR。

图11为β–烯胺酮类化合物f的¹H NMR。

图12为β–烯胺酮类化合物f的¹³C NMR。

图13为β–烯胺酮类化合物g的¹H NMR。

图14为β–烯胺酮类化合物g的¹³C NMR。

图15为β–烯胺酮类化合物h的¹H NMR。

图16为β–烯胺酮类化合物h的¹³C NMR。

图17为β–烯胺酮类化合物i的¹H NMR。

图18为β–烯胺酮类化合物i的¹³C NMR。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例 1：

准确称取氧化亚铜（0.72 mg, 0.005 mmol）、碳酸钾 （13.8 mg, 1 mmol）加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入苯乙酮（58L, 0.5 mmol）、苯甲腈（51L, 0.5 mmol）、精制过的DMSO (0.1 mL)，置于80 oC油浴中反应12 小时。将反应温度降到室温。反应结束后，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1,3–二苯基丙–2–烯酮收率为 85%。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃)δ5.63 (bs, 1H), 6.13 (s, 1H), 7.39–7.47 (m, 6H), 7.61 (d, J = 6.4 Hz, 2H), 7.93 (d, J = 6.4 Hz, 2H), 10.40 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 91.8, 126.4, 127.2, 128.3, 129.0, 130.7, 131.1, 137.6, 140.4, 163.1, 190.1; IR and HRMS (Klima, R.F.; Jadhav, A. V.; Singh, P. N. D. et al. J. Org. Chem, 2007, 72, 6372-6381.)。

实施例 2：

准确称取溴化亚铜（7.2 mg, 0.05 mmol）、三乙胺(0.14 mL, 1 mmol)、加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入4–甲基苯乙酮（134L, 1 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol)、精制过的甲苯(0.5 mL)，置于100 oC油浴中反应24 小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–(4–甲基苯基)–3–苯基–丙–2–烯酮收率为 81%。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.81 (s, 3H), 5.68 (bs, 1H), 6.10 (s, 1H), 6.91(d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.42-7.46 (m, 3H), 7.61 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 7.93 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 10.33 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 55.4, 91.5, 113.5, 126.4, 129.0, 129.2, 130.6, 133.1, 137.8, 162.1, 162.5, 189.2; IR(net): 3460, 3358, 2933, 2837, 1597, 1485, 1413, 844, 768, 726, 696 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₆H₁₅NO₂: 276.1000[M+Na]⁺; Found: 276.0990。 

实施例 3：

准确称取氯化亚铜（33.5 mg, 0.25 mmol）、碳酸钠（10.6 mg, 1 mmol）加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入 2–戊酮（160L, 1.5 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol)、精制过的邻二甲苯(3.0 mL)，置于120 oC油浴中反应24小时。将反应温度降到室温再，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–丙基–3–苯基–丙–2–烯酮收率为 80%。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 0.97 (t, J = 7.2 Hz, 3H), 1.64-1.69 (m, 2H), 2.37 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 5.24 (bs, 1H), 5.45 (s, 1H), 7.40-7.48 (m, 3H), 7.54-7.56 (m, 2H), 9.95 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ8.9, 14.1, 39.8, 89.6, 121.1, 123.8, 125.3, 132.3, 155.7, 195.4; IR(net): 3356, 3173, 2930, 2871, 1609, 1529,1486, 1409, 844, 755, 696 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₂H₁₅NO: 212.1051[M+Na]⁺; Found: 212.1054。

实施例 4：

准确称取氧化铜（4.0 mg, 0.05 mmol）、三乙胺(0.14 mL, 1 mmol)加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入2-乙酰基噻吩（65 mg, 0.6 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol)、精制过的CH₂Cl₂(5.0 mL)，置于150 oC油浴中反应24 小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–噻吩基–3–苯基–丙–2–烯酮收率为 65%。3-氨基-1-噻吩基-3-苯基-丙-2-烯酮。¹H NMR(400 MHz, CDCl₃) δ 5.43 (bs, 1H), 6.01 (s, 1H), 7.08-7.10 (m, 1H), 7.45-7.50 (m, 4H), 7.61-7.64 (m, 3H), 10.11 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 91.7, 126.4, 127.9, 128.3, 129.1, 130.7, 130.9, 137.4, 147.2, 162.7, 182.9; IR(net): 3455, 3356, 1599, 1526, 852, 756, 697 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₃H₁₁NOS: 252.0459[M+Na]⁺; Found: 252.0465。 

实施例 5：

准确称取氯化铜（6.7 mg, 0.05 mmol）、碳酸钠（10.6 mg, 1 mmol）加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入苯乙酮（70 L, 0.6 mmol）、2–氯–4–氰基吡啶(60 mg, 0.5 mmol)、精制过的叔丁醇(10.0 mL)，置于200 oC油浴中反应36小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–苯基–3–(4–（2–氯吡啶基）) –丙–2–烯酮收率为88%。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 5.71 (bs, 1H), 6.10(s, 1H), 7.42-7.52 (m, 4H), 7.54 (s, 1H), 7.91 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 8.46 (d, J = 4.8 Hz, 1H), 10.14 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 92.8, 119.8, 121.7, 127.3, 128.6, 131.8, 139.6, 148.1, 150.6, 152.5, 158.3, 190.9; IR(net): 3346, 3172, 1608, 1526, 849, 753, 722, 694 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₄H₁₁ClN₂O: 281.0458[M+Na]⁺; Found: 281.0449。

实施例 6：

准确称取氧化亚铜（3.6 mg, 0.025 mmol）、碳酸钾(13.8 mg, 1 mmol)加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入3,4–二氢–1(2H) –萘酮（80L, 0.6 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol)、精制过的异丙醇(3.0 mL)，置于90 oC油浴中反应48小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，（Z）–2–(氨基(苯基)甲烯)- 3,4–二氢–1(2H) –萘酮收率为95%。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 2.48 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 2.73 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 5.10 (bs, 1H), 7.13-7.15 (m, 1H), 7.29-7.43 (m, 7H), 8.03-8.05 (m, 1H), 10.72 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 26.4, 29.8, 101.5, 126.7, 126.8, 127.5, 127.7, 128.8, 129.4, 131.4, 136.0, 137.9, 142.0, 161.1, 187.9; IR(net): 3450, 3346, 2927, 2837, 1591, 1509, 1472, 802, 775, 748, 701 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₇H₁₅NO: 272.1051[M+Na]⁺; Found: 272.1059。

实施例 7：

准确称取醋酸铜（9.1 mg, 0.05 mmol）、碳酸钠（10.6 mg, 1 mmol）加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入4–甲氧基苯乙酮（90 mg, 0.6 mmol）、4–氯苯甲腈(69 mg, 0.5 mmol)、精制过的四氯化碳(3.0 mL)，置于90 oC油浴中反应24小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–（4–甲氧基苯基）–3–(4–氯苯基) –丙–2–烯酮收率为88%。3-氨基-1-（4-甲氧基苯基）-3-(4-氯苯基)-丙-2-烯酮。¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 3.85 (s, 3H), 5.59 (bs, 1H), 6.06 (s, 1H), 6.93 (m, 2H), 7.40-7.57 (dd, J = 61.2 Hz, J = 8.4 Hz, 4H), 7.91-7.93 (m, 2H) , 10.29 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 55.4, 91.7, 113.6, 127.7, 129.2, 129.3, 132.9, 136.3, 136.6, 160.9, 162.2, 189.3; IR(net): 3360, 2932, 2837, 1597, 1557, 1481, 1415, 1387, 841, 783 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₆H₁₄ClNO₂: 310.0611[M+Na]⁺; Found: 310.0621。 

实施例 8：

准确称取醋酸铜（9.1 mg, 0.05 mmol）、碳酸钠（10.6 mg, 1 mmol）加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入2–甲基苯乙酮（79L, 0.6 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol)、精制过的叔丁醇(5.0 mL)，置于150 oC油浴中反应12 小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机一溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，3–氨基–1–（2–甲基苯基）–3–苯基–丙–2–烯酮收率为88%。 ¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 2.55 (s, 3H), 5.71 (bs, 1H), 5.81 (s, 1H), 7.22-7.33 (m, 3H), 7.43-7.52 (m, 4H), 7.62 (d, J = 7.1 Hz, 2H), 10.33 (bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 20.5, 95.8, 125.7, 126.6, 127.6, 129.2, 129.4, 130.9, 131.2, 135.9, 137.3, 142.5, 162.6, 195.2; IR(net): 3330, 3174, 2924, 2855, 1605, 1523, 846, 758, 748, 699, 652 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₆H₁₅NO: 260.1051[M+Na]⁺; Found: 260.1049。

实施例 9：

准确称取氧化亚铜（3.6 mg, 0.05 mmol）、碳酸钾(13.8 mg, 1 mmol)加入到25 mL的Schlenk瓶中，抽真空至3-15Torr，在氮气保护下依次加入环己酮（62L, 0.6 mmol）、苯甲腈(51L, 0.5 mmol) 、精制过的THF(3.0 mL)，置于80 oC油浴中反应12小时。将反应温度降到室温，向反应液中加入10 mL水，使用3×10 mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，使用无水硫酸钠干燥1小时后，抽真空至20 Torr，除去有机溶剂，使用石油醚/乙酸乙酯作为洗脱剂，硅胶柱分离，（Z）–2–(氨基(苯基)甲烯) –环己酮收率为95%。 

¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 1.52-1.58 (m, 2H), 1.71-1.77 (m, 2H), 2.16 (t, J = 6.2 Hz, 2H), 2.39 (t, J = 6.8 Hz, 2H), 5.05 (bs, 1H), 7.31-7.33 (m, 2H), 7.37-7.43 (m, 3H), 10.65(bs, 1H); ¹³C NMR (100 MHz, CDCl₃) δ 23.1, 24.2, 27.6, 38.6, 101.7, 127.5, 128.7, 129.1. 137.9, 161.3, 199.5; IR(net): 3311, 2930, 2859, 1593, 1571, 1468, 1412, 827, 774, 702 cm^-1; HRMS (ES) Calcd for C₁₃H₁₅NO: 224.1051[M+Na]⁺; Found: 224.1047。