CN109651210B - 一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法 - Google Patents

一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3‑磺酰基‑1,2‑二氢化萘化合物的制备方法，该方法以亚甲基环丙烷类化合物和有机基磺酸钠盐为起始原料，在银催化剂和氧化剂存在下，经磺酰化，C‑C σ‑键断裂和分子内环化合成各种3‑磺酰基‑1,2‑二氢化萘化合物。该方法具有原料来源易得、反应条件温和、操作简单、反应底物适应范围广，收率高的优点。

Description

一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法
技术领域
本申请属于有机合成技术领域，具体涉及一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法。
背景技术
含硫化合物是有机和药物合成中非常独特的结构单元，特别是含砜结构单元的有机硫化合物，其在农业化学领域，高分子材料，有机合成和药物化学领域有着广泛的应用。例如现有技术报道的化合物Intepirdine(PVT-101，式I)用于阿尔茨海默氏症的治疗、K103N-Y181C150(结构式II)是一种重要的抗HIV药物、(-)-Santonin衍生物(结构式III)则通常用于杀灭肠道蛔虫、而式IV所示的化合物则是一种高效低毒的新型抗癌药物。此外，具有砜结构单元的化合物在有机合成中也是常用的前体，包括在朱利亚烯烃化(Juliaolefination)和片段偶联反应中。因此，砜类化合物的合成和应用受到相当大的关注。
Figure GDA0002533531880000011
C-Cσ-键是一类不活泼的和常见的化学键，广泛存在于有机化合物中。
C-Cσ-键的活化在天然产物和复杂生物分子骨架的合成中具有广阔的应用前景，引起了化学家越来越多的关注，并逐渐成为一个热点课题。最近，化学家们开发了许多以C-Cσ-键双官能化为特征的有用的合成策略，特别是，C-Cσ-键双官能化在三-和四元碳环的开环和环化中的应用得到了很好的发展。
发明人课题组已经报道了通过亚甲基环丙烷中的C-Cσ-键双官能化，与有机基亚磺酸钠盐化合物和水在不需要使用过渡金属和碱的条件下反应，选择性地合成(E)-1-苯基-4-磺酰基丁-1-烯类化合物的合成策略。在实验过程中，发明人发现，不加入水的情况下反应经TLC板显示有一种产物生成，经核磁及GC检测确认结构为3-磺酰基-1,2-二氢化萘。而发明人进一步的深入研究发现，在AgNO3的促进下，亚甲基环丙烷的C-Cσ-键与有机基亚磺酸钠盐化合物经由磺酰化，C-Cσ-键断裂和分子内环化，可以以高收率合成各种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以亚甲基环丙烷类化合物和有机基亚磺酸钠盐为起始原料，在银催化剂和氧化剂存在下，经磺酰化，C-Cσ-键断裂和分子内环化合成各种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物。该方法具有原料来源易得、反应条件温和、操作简单、反应底物适应范围广，收率高的优点。
本发明提供的一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
向Schlenk封管反应器中加入式I所示的亚甲基环丙烷类化合物、式II所示的有机亚磺酸钠、银催化剂、氧化剂和有机溶剂，然后将混合物在在空气气氛或惰性气氛下、油浴加热搅拌反应，通过TLC或GC-MS监测反应完成后，经后处理得式III所示的3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物。反应式如下：
Figure GDA0002533531880000031
其中，式I,式II和/或式III中，R1表示所连接的苯环上的一个或多个取代基，选自氢、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷硫基、C6-C20的芳基、C3-C20的杂芳基、C3-C20的环烷基、C6～C20芳基-C1～C20烷基，C6～C20芳基-C1～C20烷氧基，硝基、卤素、-OH、-SH、-CN、-COOR4、-COR5、-OCOR6、-NR7R8；其中，R4、R5、R6、R7、R8各自独立地选自氢、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C3-C20的环烷基中的任意一种或多种。或者当R1选自所连接的苯环上的两个或两个以上的上述定义的取代基时，相邻的两个取代基可以相互连接形成环状结构，如
Figure GDA0002533531880000032
等。
R2选自氢、取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C20的芳基、C6～C20芳基-C1～C20烷基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2。
R3选自取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C20的芳基、取代或未取代的C3-C20的杂芳基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2。
优选地，式I,式II和/或式III中，R1表示所连接的苯环上的一个或多个取代基，选自氢、C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C6-C14的芳基、C6～C14芳基-C1～C6烷基，C6～C14芳基-C1～C6烷氧基，硝基、卤素、-OH、-SH、-CN、-COOR4、-COR5、-OCOR6、-NR7R8；其中，R4、R5、R6、R7、R8各自独立地选自氢、C1-C6的烷基、C6-C14的芳基中的任意一种。或者当R1选自所连接的苯环上的两个或两个以上的上述定义的取代基时，相邻的两个取代基可以相互连接形成环状结构，如
Figure GDA0002533531880000041
等。
R2选自氢、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C6-C14的芳基、C6～C14芳基-C1～C6烷基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C14的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2。
R3选自取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C6-C14的芳基、取代或未取代的C3-C14的杂芳基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2。
在本发明中，对于本领域技术人员而言，可以理解的是，本发明中任意一处所述的“取代或未取代的”这一表述中的取代基的个数可以是一个或多个，例如两个、三个、四个、五个；当具有两个或多个取基时，各个取代基则可以从上述的取代基定义中彼此独立地选择，并且可选地，相邻的两个取代基可以相互连接形成环状结构。
在本发明中，所述的杂芳基具有本领域公知的定义，杂原子可以选自例如O，S，N等杂原子种类，从而所述的杂芳基可以选自例如呋喃基、噻吩基、吡喃基、吡啶基、吡咯基、咪唑基、恶唑基、噻唑基、哒嗪基、吡嗪基、嘧啶基、吲哚基、喹啉基、嘌呤基等。
本文中所称的烷基，例如取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C1-C6的烷基、以及包括C1-C6的烷氧基等中的烷基部分可以是直链或支链的，作为烷基的例子可以选自例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、正辛基、正庚基、正癸基等。
本文中所述的环烷基，例如C3-C20的环烷基可以是单环或者多环结构的环烷基，作为环烷基的例子可以选自例如环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基等。
本文中所述的芳基，例如取代或未取代的C6-C20的芳基、取代或未取代的C6-C14的芳基中，作为芳基的例子可以选自例如苯基、萘基、蒽基、菲基等。
最优选地，本发明的式I化合物优选选自如下所示的化合物：
Figure GDA0002533531880000051
式II化合物优选选自如下所示的化合物：
Figure GDA0002533531880000052
根据本发明前述的反应，所述的银催化剂选自AgNO3、Ag2CO3、Ag2SO4、AgF、AgSCN、AgIO3中的任意一种，优选为AgNO3。
根据本发明前述的反应，所述的氧化剂选自K2S2O8、Na2S2O8、(NH4)2S2O8中的任意一种，优选为K2S2O8。
根据本发明前述的方法，所述反应在惰性气氛或空气气氛下进行，优选在惰性气氛(氩气)下进行。对于所述的惰性气氛，可以理解的是，是指对反应呈惰性的气氛，而并非机械地认为是惰性气体。对于本领域技术人员而言，常用于有机反应的惰性气氛可以选自氩气气氛或氮气气氛。优选氩气气氛。
根据本发明前述的方法，其中，所述的有机溶剂选自甲苯、苯、四氢呋喃、1，4-二氧六环、乙腈、DMF、nBuOAc中的任意一种。优选地，所述的有机溶剂为甲苯。有机溶剂的用量可以由本领域技术人员根据反应实际情况而定。
根据本发明前述的方法，所述的加热搅拌反应的反应温度为40-120℃，优选60-100℃，最优选80℃。所述反应的反应时间为12-72小时，优选24～48小时，最优选36-48小时。
根据本发明前述的方法，其中式I化合物、式II化合物、催化剂、氧化剂的摩尔比为1:(1～3):(0.05～0.2):(1-5)，优选地，式I化合物、式II化合物、催化剂、氧化剂的摩尔比为1:1.5:0.1:2。
根据本发明前述的反应，其中所述的后处理操作如下：将反应完成后的混合液用饱和食盐水洗涤、水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩得到残余物，再将残余物经硅胶柱层析分离得到式III所示的目标产物，其中硅胶柱层析分离的洗脱液为正己烷和乙酸乙酯的混合液，其体积比为20:1～10:1。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明首次提出了以式I所示的亚甲基环丙烷类化合物,式II所示的有机基亚磺酸钠类化合物为反应原料，制备式III所示的化合物的合成路线，该合成方法未见诸现有技术报道。
(2)本发明的方法具有原料来源易得、反应条件温和、操作简单、反应底物适应范围广，收率高的优点。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细的描述。
实施例1-24反应条件优化试验
以式I-1所示的化合物、式II-1所示的对甲苯亚磺酸钠为反应原料，探讨了不同反应条件对于合成工艺优化结果的影响，选择出其中具有代表性的实施例1-24。结果如表一所示。
Figure GDA0002533531880000071
其中实施例1的典型试验操作如下：
向Schlenk封管反应器中加入式I-1所示的化合物(0.2mmol)、式II-1所示的对甲苯亚磺酸钠(1.5equiv,0.3mmol)、AgNO3(10mol％),K2S2O8(2equiv,0.4mmol)和甲苯(2mL)，然后将混合物在氩气气氛下、油浴加热至80℃搅拌反应36h，通过TLC或GC-MS监测反应完成后，将反应混合液用饱和食盐水洗涤、水相用乙酸乙酯萃取(3×10mL)，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩得到残余物，再将残余物经硅胶柱层析分离得到式III-1所示的目标产物，其中硅胶柱层析分离的洗脱液为正己烷和乙酸乙酯的混合液，其体积比为20:1。产率88％，黄色固体,mp82.5-84.3℃(uncorrected)；1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:8.04(s,1H),7.81(d,J＝8.0Hz,2H),7.42-7.40(m,4H),7.36-7.30(m,3H),7.18(t,J＝8.0Hz,1H),6.78(d,J＝8.4Hz,1H),6.72(d,J＝7.6Hz,1H),5.14(s,2H),2.82(t,J＝8.0Hz,2H),2.47(t,J＝8.0Hz,2H),2.42(s,3H)；13CNMR(100MHz,CDCl3)δ:155.9,140.0,137.2,137.0,136.8,136.6,131.1,129.7,129.4,128.7,128.0,127.9,127.1,120.4,120.2,110.7,70.3,27.9,21.6,21.3；HRMS(ESI-TOF)m/z:C24H23O3S(M+H)+calcdfor391.1362,found391.1368.。
表一：
Figure GDA0002533531880000081
Figure GDA0002533531880000091
其中，实施例2-24的具体操作及参数除上述表一所列的变量与实施例1不相同之外，其余操作及参数均与实施例1相同。
由上述实施例1-24可以看出，最佳反应条件为实施例24的反应条件。考虑到反应效率(实施例24需要反应48小时)，发明人选择实施例1的反应条件为模板，对反应底物进行扩展，进一步制备各种式III的目标化合物(表二、实施例25-29)。
Figure GDA0002533531880000092
表二：
Figure GDA0002533531880000093
Figure GDA0002533531880000101
以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (15)

1.一种3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
向Schlenk封管反应器中加入式I所示的亚甲基环丙烷类化合物、式II所示的有机亚磺酸钠、银催化剂、氧化剂和有机溶剂，然后将混合物在空气气氛或惰性气氛下、油浴加热搅拌反应，通过TLC或GC-MS监测反应完成后，经后处理得式III所示的3-磺酰基-1,2-二氢化萘化合物，反应式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，式I, 式II和/或式III中，R1表示所连接的苯环上的一个或多个取代基，选自氢、C1-C20的烷基、C1-C20的烷氧基、C1-C20的烷硫基、C6-C20的芳基、C3-C20的杂芳基、C3-C20的环烷基、C6~C20芳基-C1~C20烷基，C6~C20芳基-C1~C20烷氧基，硝基、卤素、-OH、-SH、-CN、-COOR4、-COR5、-OCOR6、-NR7R8；其中，R4、R5、R6、R7、R8各自独立地选自氢、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基、C3-C20的环烷基中的任意一种或多种；或者当R1选自所连接的苯环上的两个或两个以上的上述定义的取代基时，相邻的两个取代基可以相互连接形成环状结构；
R2选自氢、取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C20的芳基、C6~C20芳基-C1~C20烷基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2；
R3选自取代或未取代的C1-C20的烷基、取代或未取代的C6-C20的芳基、取代或未取代的C3-C20的杂芳基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2；
并且其中，所述的银催化剂选自AgNO3、Ag2CO3、Ag2SO4、AgF、AgSCN、AgIO3中的任意一种；
所述的氧化剂选自K2S2O8、Na2S2O8、(NH4)2S2O8中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，式I, 式II和/或式III中，R1表示所连接的苯环上的一个或多个取代基，选自氢、C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C6-C14的芳基、C6~C14芳基-C1~C6烷基，C6~C14芳基-C1~C6烷氧基，硝基、卤素、-OH、-SH、-CN、-COOR4、-COR5、-OCOR6、-NR7R8；其中，R4、R5、R6、R7、R8各自独立地选自氢、C1-C6的烷基、C6-C14的芳基中的任意一种；或者当R1选自所连接的苯环上的两个或两个以上的上述定义的取代基时，相邻的两个取代基可以相互连接形成环状结构；
R2选自氢、取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C6-C14的芳基、C6~C14芳基-C1~C6烷基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C14的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2；
R3选自取代或未取代的C1-C6的烷基、取代或未取代的C6-C14的芳基、取代或未取代的C3-C14的杂芳基；其中，所述取代或未取代的中的取代基选自C1-C6的烷基、C1-C6的烷氧基、C1-C6的酰基、卤素、-NO2、-CN、-OH、C6-C20的芳基、C3-C6的环烷基，-NMe2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，式I化合物选自如下所示的化合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式II化合物选自如下所示的化合物：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的银催化剂优选为AgNO3。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氧化剂优选为K2S2O8。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应在惰性气氛下进行，所述的惰性气氛选自氮气气氛或氩气气氛。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的惰性气氛选自氩气气氛。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自甲苯、苯、四氢呋喃、1，4-二氧六环、乙腈、DMF、 n BuOAc中的任意一种。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自甲苯。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述的加热搅拌反应的反应温度为40-120℃；所述加热搅拌反应的反应时间为12-72小时。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的加热搅拌反应的反应温度为60-100℃；所述加热搅拌反应的反应时间为24~48小时。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的加热搅拌反应的反应温度为80℃；所述加热搅拌反应的反应时间为36-48小时。
13.根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法，其特征在于，其中式I化合物、式II化合物、银催化剂、氧化剂的摩尔比为1:（1~3）:（0.05~0.2）:（1-5）。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，式I化合物、式II化合物、银催化剂、氧化剂的摩尔比为1:1.5:0.1:2。
15.根据权利要求1-9任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述的后处理操作如下：将反应完成后的混合液用饱和食盐水洗涤、水相用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，减压浓缩得到残余物，再将残余物经硅胶柱层析分离得到式III所示的目标产物，其中硅胶柱层析分离的洗脱液为正己烷和乙酸乙酯的混合液，其体积比为20 : 1 ~10 :1。
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CN108129287A (zh) * 2018-01-26 2018-06-08 湖南理工学院 一种1,2-二氢萘衍生物的制备方法
CN108912036A (zh) * 2018-08-24 2018-11-30 南昌航空大学 一种烯烃1,4-双官能团化反应制备烯丙基吲哚类化合物的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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