一种环并b噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单合成方法

摘要

本发明提供了一个以烷基亚磺酸钠为原料合成各种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单方法。利用含有邻位卤素取代的芳香环（或杂环）氰基化合物和烷基亚磺酸钠溶解在适当溶剂中，用合适的碱作为缚酸剂，制得中间体环并[b]噻吩-3(2H)-亚胺-1,1-二氧化物；亚胺中间体在盐酸水溶液中水解得环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。本方法原料易得、成本低、反应温和、易于控制及处理简单，并且适合制备几乎所有类别的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。本发明优化了以往的合成方法，开辟了一条合成环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单新路线。

说明书

技术领域

环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物是有机合成中重要的中间体，此类化合物反应活性高，在药物合成上有广泛应用，一般的合成方法是用邻卤取代的芳香磺酸（1998JMC3736）、邻位取代的芳香羧酸酯（2011JMC7299；WO2010/92043）、芳环与氯磺酸 (1984JHC597;1939 JACS389)、1,3-二氢噻吩环类与间氯过氧苯甲酸 (2009BMCL6548)、1,3-二氢噻吩环类与双氧水(1926JCB1078) 、2-取代芳环并环砜酮类（1981JLAC619; 1976JLAC1713）或浓硫酸关环 (1926CHEM. BER.1678) 反应制备的，此类反应后处理烦琐困难，成本高，三废多，污染大；因此科研人员仍在不断寻求更为简易的合成方法。

背景技术

本发明的目的是提供一个从烷基亚磺酸钠为原料合成环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单方法。此合成环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的方法原料易得、成本低、三废少、污染小及后处理简单。

发明内容

本发明的合成方法反应式（I）如下：

（I）

其中n=各种取代的芳香环或含有杂原子的芳香环，X=F、Cl、Br或I，优选为F或者溴；R是氢，甲基，乙基，丙基，环丙基，异丙基，异丁基，苯基，呋喃基，噻吩基，吡啶基，噻唑基等，优先为氢或者甲基。

为有助于进一步理解本发明，这类环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的结构式可进一步表示为结构式(II):

                                   

其中X = CR₁、N；Y = CR₂、N；Z = CR₃、N；W = CR₄、N；R₁ , R_2, R_3, R₄分别为氢、氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、三氟甲基、硝基、氨基、二甲氨基、二乙胺基、乙酰基、乙酰氨基、乙酰氧基、甲基磺酰胺基、乙基磺酰胺基、甲基磺酰氧基、乙基磺酰氧基、羧基、甲氧羰基、甲酰基、乙氧羰基、异丙氧羰基、氰基、三氟甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基等，优先为氢、氟、溴、碘、硝基、甲基、三氟甲基、三氟甲氧基、或者甲氧羰基；R是氢，甲基，乙基，丙基，环丙基，异丙基，异丁基，苯基，呋喃基，噻吩基，吡啶基，噻唑基等，优先为氢、或者甲基。

 合成的方法可进一步描述如下：含有邻位卤素取代的芳香环（或杂环）氰基化合物和烷基亚磺酸钠溶解在适当溶剂中，用合适的碱作为缚酸剂，制得中间体环并[b]噻吩-3(2H)-亚胺-1,1-二氧化物，反应完成后其中间体在盐酸水溶液中搅拌得环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。含有邻位卤素取代的芳香环或杂环氰基化合物、烷基亚磺酸钠及碱的摩尔比为1:1.0: 1.0-1:3.0:3.0，推荐比例为1:1.2:1.2；推荐所用溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、六甲基磷酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈等极性溶剂，推荐为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺；所用的碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、三乙胺、二异丙基乙胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾等，推荐碱为碳酸钾或碳酸钠；反应温度是50-150度，推荐温度是100度。

本方法反应温和，易于控制，后处理简单， 并且适合制备几乎所有类别的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物，包括但不限于芳香族和杂环类环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物，产生的废料极少。本发明为绿色化工提供了一条切实可行的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单合成方法。

 发明实例

通过以下实例将有助于进一步理解本发明；它们仅为举例实际应用范围不受实例限制。

实例1

                   

将邻氟苯腈（50g，0.41mol）溶解在500ml二甲基亚砜，加入碳酸钾（63.4g，0.49mol），加入甲基亚磺酸钠（55.6g，0.49mol）。加热至100℃反应过夜，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束。 反应液倒入1000mL水中后有固体析出，过滤，滤饼用DCM（100mL*2）洗涤，收集滤饼干燥得黄褐固体（49g，产率47%）；中间体35g悬浮于350mL水中，加入浓盐酸50mL，搅拌30分钟，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束，反应液用DCM（100mL*3）萃取，合并三次DCM相，饱和食盐水（100mL*1）洗涤，有机相置硫酸钠干燥，浓缩得固体，DCM重结晶得类白色晶体状固体（21g，84%）  ¹H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 7.95-8.05 (m, 3H), 7.82-7.87 (m, 1H), 4.12 (s, 2H)。

实例2

 

将2-氟-4-三氟甲基苯腈（50g，0.26mol）溶解在500ml二甲基亚砜，加入碳酸钾（43.8g，0.32mol），加入甲基亚磺酸钠（32.4g，0.32mol）。加热至100℃反应过夜，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束。 反应液倒入1000mL水中后有固体析出，过滤，滤饼用DCM（100mL*2）洗涤，收集滤饼干燥得黄褐固体（49g，产率80%）；中间体35g悬浮于350mL水中，加入浓盐酸50mL，搅拌30分钟，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束，反应液用DCM（100mL*3）萃取，合并三次DCM相，饱和食盐水（100mL*1）洗涤，有机相置硫酸钠干燥，浓缩得固体，DCM重结晶得淡黄色晶体状固体（18g，51.4%） ¹H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.28 (s, 1H), 8.16-8.19 (d, 1H), 8.07-8.10 (d, 1H), 4.21 (s, 2H)。

实例3

                 

将2-氟-5-溴苯腈（50g，0.25mol）溶解在500ml二甲基亚砜，加入碳酸钾（41.5g，0.3mol），加入甲基亚磺酸钠（30.6g，0.3mol）。加热至100℃反应过夜，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束。 反应液倒入1000mL水中后有固体析出，过滤，滤饼用DCM（50mL*2）洗涤，收集滤饼干燥得黄色固体（7g，产率10.8%）；中间体7g悬浮于100mL水中，加入浓盐酸10mL，搅拌30分钟，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束，反应液用DCM（100mL*3）萃取，合并三次DCM相，饱和食盐水（100mL*1）洗涤，有机相置硫酸钠干燥，浓缩得固体，经柱层析纯化得黄色晶体状固体（3.2g，46%）  ¹H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.15 (s, 1H), 8.04-8.07 (d, 1H), 7.85-7.88 (d, 1H), 4.12(s, 2H)。

实例4

将2-氟-5-硝基苯腈（50g，0.3mol）溶解在500ml二甲基亚砜，加入碳酸钾（49.7g，0.36mol），加入甲基亚磺酸钠（36.7g，0.36mol）。加热至100℃反应过夜，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束。 反应液倒入1000mL水中后无固体析出，EA（250mL*4）萃取，合并EA相，硫酸钠干燥，浓缩拌样柱层析纯化得黄褐固体（5g，产率7.4%）；中间体5g悬浮于100mL水中，加入浓盐酸10mL，搅拌30分钟，TLC检测（EA:PE=1:1），反应结束，反应液用DCM（100mL*3）萃取，合并三次DCM相，饱和食盐水（100mL*1）洗涤，有机相置硫酸钠干燥，浓缩得固体，经柱层析纯化得黄色粉末状状固体（3.0g，7.3%）    ¹H-NMR(300MHz, CDCl3) δ 8.76-8.80 (d, 1H), 8.57 (s, 1H), 8.44-8.48 (d, 1H), 4.76 (s, 2H)。

 权利要求书。

1.一种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的合成、生产方法, 其特征在于该方法包含下列步骤：含有邻位卤素取代的芳香环（或杂环）氰基化合物和烷基亚磺酸钠溶解在适当溶剂中，用合适的碱作为缚酸剂，制得中间体环并[b]噻吩-3(2H)-亚胺-1,1-二氧化物；亚胺中间体在盐酸水溶液中水解得环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。

2.根据权利要求1所述的一种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的合成方法，可以用作合成如结构式（II）所示的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物：

                                   

其中X = CR₁、N；Y = CR₂、N；Z = CR₃、N；W = CR₄、N；R₁ , R_2, R_3, R₄分别为氢、氟、氯、溴、碘、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、三氟甲基、硝基、氨基、二甲氨基、二乙胺基、乙酰基、乙酰氨基、乙酰氧基、甲基磺酰胺基、乙基磺酰胺基、甲基磺酰氧基、乙基磺酰氧基、羧基、甲氧羰基、甲酰基、乙氧羰基、异丙氧羰基、氰基、三氟甲氧基、乙氧基、异丙氧基、正丁氧基等，优先为氢、氟、溴、碘、硝基、甲基、三氟甲基、三氟甲氧基、或者甲氧羰基；R是氢，甲基，乙基，丙基，环丙基，异丙基，异丁基，苯基，呋喃基，噻吩基，吡啶基，噻唑基等，优先为氢、或者甲基。

3. 根据权利要求2所述,合成的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物中的环为未取代或取代的苯环、吡啶环、或者嘧啶环。

4.根据权利要求3所述的一种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的合成方法，可以用作合成如结构式（II）所示的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物：

其中X = CR₁、N；Y = CR₂、N；Z = CR₃、N；W = CR₄、N；R₁ , R₂, R₃, R₄分别为氢、氟、溴、碘、硝基、甲基、三氟甲基、三氟甲氧基、或者甲氧羰基；R为氢和甲基。

5. 根据权利要求1所述的一种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的合成生产方法，含有邻位卤素取代的芳香环或杂环氰基化合物、烷基亚磺酸钠及碱的摩尔比为1:1.0: 1.0-1:3.0:3.0，推荐比例为1:1.2: 1.2；推荐所用溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮、六甲基磷酰胺、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈等极性溶剂，推荐为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺；所用的碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、三乙胺、二异丙基乙胺、甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钾，推荐碱为碳酸钾或碳酸钠；反应温度是50-150度，推荐温度是100度。

 小结/Abstract

本发明提供了一个以烷基亚磺酸钠为原料合成各种环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单方法。利用含有邻位卤素取代的芳香环（或杂环）氰基化合物和烷基亚磺酸钠溶解在适当溶剂中，用合适的碱作为缚酸剂，制得中间体环并[b]噻吩-3(2H)-亚胺-1,1-二氧化物；亚胺中间体在盐酸水溶液中水解得环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。本方法原料易得、成本低、反应温和、易于控制及处理简单，并且适合制备几乎所有类别的环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物。本发明优化了以往的合成方法，开辟了一条合成环并[b]噻吩-3(2H)-酮-1,1-二氧化物的简单新路线。