CN103992288A - 偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一系列偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物及其制备方法。该类化合物的结构式为:其中,X=O、S或N-n-Bu;R1=-COOMe或-NO2;R2=Br、I或Cl。本发明方法用一溴二氟甲基取代的苯并-1,3-二唑杂环含氟砌块,在过渡金属铜的作用下与多取代卤代芳烃发生交叉偶联反应制备一系列偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物。本发明原料易得,操作简便,反应条件温和,对活性基团具有很好的耐受性产率在10-97%。
Description
技术领域
本发明涉及一系列偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物及其制备方法。
背景技术
有机氟化学和杂环化学是有机化学领域中两个重要的研究方向,而含氟杂环化合物作为这两个研究方向的交叉产物有着其重要的研究价值。
相比金属锌及其它金属,铜试剂具有更加稳定、廉价、无毒的特点。因此,在铜的作用下利用含氟砌块2-一溴二氟甲基-1,3-苯并二唑来合成偕二氟亚甲基串联的化合物对偕二氟亚甲基串联双芳环化合物合成方法的发展有着重要的意义。
苯并二唑类类液晶是一类处于研究阶段的强诱电性液晶材料,具有较好的应用前景。研究发现,当液晶分子母核的桥链上引入偕二氟亚甲基后,对液晶性能的影响非常显著。
因此,本发明发展了用一溴二氟甲基取代的 1,3-苯并二唑含氟砌块和多取代的芳烃在过渡金属铜的促进下合成一系列偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物。此反应条件温和,操作简便,得率较高,对活性基团具有很好的耐受性。
参考文献:
【1】. Bégué, J. P.; Bonnet-Delpon D. Bioorganic and medicinal chemistry of fluorine. John Wiley & Sons, 2008.
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【4】. Piron, K.; Kenis, S.; Verniest, G.; Surmont, R.; Thuring, J. W.; Holte, P.; Deroose, F.; Kimpe, N. D. Tetrahedron. 2012, 68, 6941.
【5】. Iwaki, T.; Nakamura, S.; Takiguchi, T. Mesomorphic compound for use in liquid crystal composition and liquid crystal device and display apparatus using same: U.S. Patent 5,244,596[P]. 1993-9-14。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种2-一溴二氟甲基-1,3-苯并二唑与多取代的芳烃的偶联产物--偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物
本发明的目的之二在于提供该类新化合物的合成方法。
为达到上述目的,本发明采用如下反应方程式:
其中,X=O、 S或N-n-Bu;R1 = -COOMe或-NO2;R2 = Br、 I或 Cl。
2-一溴二氟甲基-1,3-苯并二唑是通过单电子转移形成二氟甲基铜盐,然后多取代的芳烃对二氟甲基苯并二唑铜盐进行氧化加成,还原消除得到最终交叉偶联产物。
根据上述机理,本发明采用如下技术方案:
一种偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物,其特征在于该类化合物的结构为:
其中,X=O、 S或N-n-Bu;R1 = -COOMe或-NO2;R2 = Br、 I或 Cl。
一种制备上述的偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物的方法,其特征在于该方法的具体步骤为:惰性气氛下,将多取代卤代芳烃和一溴二氟甲基1,3-苯并二唑、铜粉按(1~3):(1~5):(1~8)的摩尔比溶于极性有机溶剂中,在0~100℃条件下反应 2~24 小时,经分离纯化,得到产物;所述的多取代卤代芳烃的结构为:, 其中,R = -COOMe或-NO2;G= Br、 I或 Cl;所述的一溴二氟甲基取代的苯并-1,3-二唑杂环结构为:, 其中,X=O、 S或 N-n-Bu。
上述的极性有机溶剂为:二甲亚砜、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
本发明用一溴二氟甲基取代的苯并-1,3-二唑杂环化合物,在过渡金属铜的作用下与多取代的芳烃发生交叉偶联反应得到一系列偕二氟亚甲基串联的含有1,3-苯并二唑环化合物。本发明原料易得,操作简便,反应条件温和,对活性基团具有很好的耐受性,产率在 10-97%。
具体实施方式
实施例一:甲基-2-(苯并-1,3-噁唑-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯(3a)
分子式:C16H10BrF2NO3
结构式:
中文命名:甲基-2-(苯并-1,3-噁唑-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯
分子量:382.16
外观:白色固体
熔点:105-106 °C
核磁共振氢谱 (500 MHz, CDCl3):δ 8.13, 7.88-7.84 (m, 2H), 7.75 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.63 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.43 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 3.66 (s, 3H);
核磁共振氟谱 (470 MHz, CDCl3):δ -90.85 (s, 2F);
核磁共振碳谱 (125 MHz, CDCl3):δ 165.2, 158.9 (t, 2 J C-F = 33.1 Hz), 150.3, 140.2, 135.1, 134.3, 132.2 (t, 2 J C-F = 24.6 Hz), 131.6 (t, 3 J C-F = 3.3 Hz), 128.8 (t, 3 J C-F = 9.1 Hz), 126.7, 125.8, 125.2, 121.2, 113.7 (t, 1 J C-F = 242.1Hz), 111.5, 52.9;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法): v 3048, 1730, 1613, 1455, 1041, 978, 957, 922, 825, 766, 675.
氮气保护下,在装有磁子的 15 ml 两颈瓶中依次加入 51.1 毫克 (0.1 mmol)2-溴-4-碘苯甲酸甲酯,62 毫克(0.25 mmol)2-一溴二氟甲基-1,3-苯并噁唑,1 毫升二甲亚砜,12.8 毫克(0.2 mmol)铜粉,30 °C 反应 8 小时。停止反应后,将反应液直接拌硅胶,经柱层析纯化得到目标产物 3a,产率为 95%。
实施例二:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯(3b)
分子式:C16H10BrF2NO2S
结构式:
中文命名:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯
分子量:398.22
外观:白色固体
熔点:104-105 °C
核磁共振氢谱 (500 MHz, CDCl3):δ 8.02 (s, 1H), 8.01 (d, J = 5.7 Hz, 1H), 7.95 (dd, J 1 = 7.5 Hz, J 2 = 1.2 Hz, 1H), 7.88 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.81 (dd, J 1 = 8.5 Hz, J 2 = 2.0 Hz, 1H), 7.51-7.44 (m, 2H), 3.66 (s, 3H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3):δ -81.56 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3):δ 165.8, 165.4 (t, 2 J C-F = 35.7 Hz), 152.2, 135.1, 134.6, 133.6, 132.6 (t, 2 J C-F = 25.7 Hz), 132.2 (t, 3 J C-F = 3.1 Hz), 129.5 (t, 3 J C-F = 8.6 Hz), 126.61, 126.57, 125.3, 124.4, 122.0, 117.0 (t, 1 J C-F = 242.7 Hz), 52.7;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法): v 3071, 1727, 1559, 1438, 1388, 1198, 1059, 902, 816, 763.
氩气保护下,在装有磁子的 15 ml 两颈瓶中依次加入 76.6 毫克(0.15 mmol)2-溴-4-碘苯甲酸甲酯, 39.6 毫克(0.15 mmol)2-一溴二氟甲基-1,3-苯并噻吩, 2 毫升二甲基甲酰胺, 6.4 毫克 (0.1 mmol)铜粉,40 °C 反应 6 小时后停止反应, 反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3b,产率为 72%。
实施例三:甲基-2-(1-丁基-1-氢-苯并-1,3-咪唑-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯(3c)
分子式:C20H19BrF2N2O2
结构式:
中文命名:甲基-2-(1-丁基-1-氢-苯并-1,3-咪唑-2-二氟甲基)-5-溴苯甲酸甲酯
分子量:437.28
外观:白色固体
熔点:90-91°C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3):δ 8.10 (s, 1H), 7.81 (s, 2H), 7.74 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.46 (d, J = 8.2 Hz, 1H),7.36 (t, J = 7.4 Hz, 1H), 7.27 (td, J 1 = 8.1 Hz, J 2 = 1.0 Hz, 1H), 4.48 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 3.56 (s, 3H), 2.01-1.96 (m, 2H), 1.55-1.48 (m, 2H), 1.03 (t, J = 7.5 Hz, 3H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3):δ -84.94 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3):δ 165.6, 147.0 (t, 2 J C-F = 31.3 Hz), 141.5, 135.7, 134.6, 133.9, 133.4 (t, 2 J C-F = 24.9 Hz), 132.5 (t, 3 J C-F = 3.1 Hz), 128.8 (t, 3 J C-F = 8.8 Hz), 125.1, 124.2, 122.6, 121.1, 117.3 (t, 1 J C-F = 240.0 Hz), 110.3, 52.6, 45.2, 32.1, 20.3,13.8;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法):v 3064, 2872, 1729, 1606, 1459, 1220, 1075, 983, 818, 753.
氮气保护下,在装有磁子的 100 毫升两颈瓶中依次加入1克(3 mmol)2-溴-4-碘苯甲酸甲酯,1.5克 (5 mmol) 2-一溴二氟甲基-1-丁基苯并咪唑, 35 毫升 N,N-二甲基乙酰胺, 1.2 克 (18.4 mmol)铜粉, 40 °C 反应 14 小时后停止反应, 反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3c,产率为 51%。
实施例四:甲基-2-(苯并-1,3-噁唑-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯(3d)
分子式:C16H10F2INO3
结构式:
中文命名:甲基-2-(苯并-1,3-噁唑-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯
分子量:429.16
外观:白色固体
熔点:93-94 °C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3):δ 8.32 (s, 1H), 8.06 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.76-7.70 (m, 2H), 7.64 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.45-7.36 (m, 2H), 3.66 (s, 3H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3):δ -91.14 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3):δ 165.1, 158.8 (t, 2 J C-F = 33.8 Hz), 150.3, 141.2, 140.2, 140.0, 132.8 (t, 2 J C-F = 24.9 Hz), 132.5 (t, 3 J C-F = 3.0 Hz), 128.7 (t, 3 J C-F = 8.9 Hz), 126.7, 125.2, 121.2, 113.8 (t, 1 J C-F = 241.1 Hz), 111.5, 97.6, 52.9;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法):v 3084, 1724, 1613, 1442, 1289, 1101, 1039, 980, 837, 750, 576.
氮气保护下,在装有磁子的 100 毫升两颈瓶中依次加入 1.2 克(3 mmol) 2,4-二碘苯甲酸甲酯,1.2 克 (5 mmol) 2-一溴二氟甲基-1,3-苯并噁唑, 40 毫升二甲亚砜, 0.33 克(4 mmol)铜粉,30 °C 反应 12 小时后停止反应,反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3d,产率为 43%。
实施例五:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯(3e)
分子式:C16H10F2INO2S
结构式:
中文命名:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯
分子量:445.22
外观:白色固体
熔点:107-108 °C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3):δ 8.20 (s, 1H), 8.04-8.00 (m, 2H), 7.97-7.95 (m, 1H), 7.72 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.51-7.45 (m, 2H), 3.65 (s, 3H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3):δ -81.93 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3):δ 165.7, 165.4 (t, 2 J C-F = 35.9 Hz), 152.2, 139.3, 135.1, 133.2 (t, 2 J C-F = 25.7 Hz), 132.0 (t, 3 J C-F = 3.1 Hz), 129.3 (t, 3 J C-F = 8.5 Hz), 126.6, 126.6, 124.4, 122.0, 117.1 (t, 1 J C-F = 243.5 Hz), 97.1, 52.7;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法):v 3066, 2994, 2950, 1725, 1580, 1427, 1290, 1054, 967, 815, 771, 587.
氩气保护下,在装有磁子的 250 毫升两颈瓶中依次加入 3.9 克(10 mmol)2,4-二碘苯甲酸甲酯,2.6 克 (10 mmol) 2-一溴二氟甲基 1,3-苯并噻吩, 60 毫升二甲基甲酰胺, 0.7 克 (10.2 mmol)铜粉,40 °C 反应 8 小时后停止反应, 反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3e,产率为 74%。
实施例六:甲基-2-(1-丁基-1-氢-苯并-1,3-咪唑-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯(3f)
分子式:C20H19F2IN2O2
结构式:
中文命名:甲基-2-(1-丁基-1-氢-苯并-1,3-咪唑-2-二氟甲基)-5-碘苯甲酸甲酯
分子量:484.28
外观:白色固体
熔点:70-71 °C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3): δ 8.27 (s, 1H), 8.01 (dd, J 1 = 8.4 Hz, J 2 = 1.7 Hz, 1H), 7.73 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.64 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.45 (d, J = 8.2 Hz, 1H ), 7.36 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.25 (t, J = 7.3 Hz, 1H), 6.41 (s, 1H), 4.47 (t, J = 7.8 Hz, 2H), 3.55 (s, 3H), 2.00-1.94 (m, 2H), 1.54-1.47 (m, 2H),1.02 (t, J = 7.3 Hz, 3H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3): δ -85.24 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3): δ 165.5, 147.0 (t, 2 J C-F = 31.4 Hz), 141.4, 140.6, 139.5, 135.7, 134.0 (t, 2 J C-F = 24.8 Hz), 132.3, 128.7 (t, 3 J C-F = 8.6 Hz), 124.2, 122.6, 121.1, 117.4 (t, 1 J C-F = 239.9 Hz), 110.2, 96.9, 52.5, 45.1, 32.1, 20.3, 13.8;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法):v 3017, 2863, 1720, 1614, 1471, 1281, 1067, 924, 796, 748, 576.
氮气保护下,在装有磁子的 250 毫升两颈瓶中依次加入 4.6 克(12 mmol) 2,4-二碘苯甲酸甲酯,6.1 克 (20 mmol) 2-一溴二氟甲基-1-丁基苯并咪唑,80 毫升N,N-二甲基乙酰胺,7.5 克 (115 mmol)铜粉,50 °C反应 14 小时后停止反应,反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3f,产率为 42%。
实施例七:2-(4-氯-2-硝基苯基)-二氟甲基-苯并-1,3-噁唑(3g)
分子式:C14H7ClF2N2O3
结构式:
中文命名:2-(4-氯-2-硝基苯基)-二氟甲基-苯并-1,3-噁唑
分子量:324.67
外观:白色固体
熔点:151-152 °C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3): δ 8.10 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 8.04 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.83 (dd, J 1 = 8.4 Hz, J 2 = 2.0 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 7.9 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.47 (td, J 1 = 7.3 Hz, J 2 = 0.9 Hz, 1H), 7.41 (td, J 1 = 8.4 Hz, J 2 = 1.0 Hz, 1H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3): δ -91.40 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3): δ 157.6 (t, 2 J C-F = 33.2 Hz), 150.4, 148.1, 140.0, 138.8, 133.6, 129.7 (t, 3 J C-F = 9.1 Hz), 127.1, 126.4 (t, 2 J C-F = 26.0 Hz), 126.1, 125.5, 121.3, 112.7 (t, 1 J C-F = 243.6 Hz), 111.6;
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法): v 3079, 1612, 1550, 1448, 1346, 1224, 1040, 974, 918, 856, 744.
氮气保护下,在装有磁子的 250 毫升两颈瓶中依次加入 709毫克(2.5 mmol)5-氯-2-碘硝基苯,1.2 克 (5 mmol) 2-一溴二氟甲基-1,3-苯并噁唑,100 毫升二甲亚砜,230 毫克 (3.6 mmol)铜粉,60 摄氏度下反应 16 小时后停止反应,反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3g,产率为 94%。
实施例八:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-氯-2-硝基苯(3h)
分子式:C14H7ClF2N2O2S
结构式:
中文命名:甲基-2-(苯并-1,3-噻吩-2-二氟甲基)-5-氯-2-硝基苯
分子量:340.73
外观:白色固体
熔点:142-143°C
核磁共振氢谱(500 MHz, CDCl3): δ 8.39 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.94 (m, 2H), 8.12 (dd, J 1 = 8.5 Hz, J 2 = 2.0 Hz, 1H), 7.87-7.81 (m, 2H);
核磁共振氟谱(470 MHz, CDCl3): δ -82.52 (s, 2F);
核磁共振碳谱(125 MHz, CDCl3): δ 164.1 (t, 2 J C-F = 35.2 Hz), 152.0, 148.4, 138.2, 135.2, 133.1, 130.3 (t, 3 J C-F = 8.6 Hz), 127.0 (t, 2 J C-F = 26.9 Hz), 126.8, 126.7, 125.5, 124.4, 122.1, 116.1 (t, 1 J C-F = 242.7 Hz);
红外光谱 (采用Perkin-Elmer983G 红外光谱仪,KBr压片法):v 3086, 2872, 1610, 1500, 1359, 1202, 1028, 911, 877, 827, 760, 723.
氩气保护下,在装有磁子的250 毫升两颈瓶中依次加入 1.1 克(4 mmol)5-氯-2-碘硝基苯,1.7 克 (6.5 mmol) 2-一溴二氟甲基-1,3-苯并噻吩,100 毫升二甲基甲酰胺,358 毫克 (5.6 mmol)铜粉,40 摄氏度下反应 20 小时后停止反应,反应液冷却至室温,直接用硅胶柱层析分离纯化,得到目标产物 3h,产率为 78%。
Claims (3)
1.一种偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物,其特征在于该类化合物的结构为:
其中,X=O、 S或N-n-Bu;R1 = -COOMe或-NO2; R2 = Br、 I或 Cl。
2.一种制备根据权利要求书1所述的偕二氟亚甲基串联的双芳环化合物的方法,其特征在于该方法的具体步骤为:惰性气氛下,将多取代卤代芳烃和一溴二氟甲基1,3-苯并二唑、铜粉按(1~3):(1~5):(1~8)的摩尔比溶于极性有机溶剂中,在0~100℃条件下反应 2~24 小时,经分离纯化,得到产物;所述的多取代卤代芳烃的结构为:,其中,R = -COOMe或-NO2;G= Br、 I或 Cl;所述的一溴二氟甲基取代的苯并-1,3-二唑杂环结构为:, 其中,X=O、 S或 N-n-Bu。
3.根据权利要求书2所述的方法,其特征在于所述的极性有机溶剂为:二甲亚砜、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。
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