联烯化合物的制备方法
阅读说明：本技术 联烯化合物的制备方法 (Process for producing allene compound ) 是由 鲍红丽 邓威力 朱晓韬 冯薇薇 于 2018-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于有机合成化学领域,具体涉及联烯化合物的制备方法。本发明提供式I化合物,其消旋体、立体异构体、互变异构体的制备方法,包括：<Image he="226" wi="700" file="DDA0001797871890000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>将式III化合物或式IV化合物或式V化合物与式II化合物、及SiR<Sub>3</Sub>-CN在铜盐、1,10-菲啰啉的存在下反应得到式I-1化合物。(The invention belongs to the field of organic synthetic chemistry, and particularly relates toAnd a process for producing the allene compound. The invention provides a method for preparing a compound shown in formula I, a racemate, a stereoisomer and a tautomer thereof, which comprises the following steps: reacting a compound of formula III or IV or V with a compound of formula II, and SiR 3 reacting-CN in the presence of copper salt and 1, 10-phenanthroline to obtain the compound shown in the formula I-1.)
技术领域
本发明属于有机合成化学领域，具体涉及联烯化合物的制备方法。
背景技术
联烯是一类含有1,2-丙二烯官能团的重要的有机合成中间体，被广泛应用在多种有机反应中。因此研究联烯类化合物的合成具有重要理论意义及实用价值。
近年来科研工作者对烯烃或者炔烃通过自由基的方法进行双官能团化已经进行了广泛的研究。但是通过自由基途径对1,3-烯炔进行1,4-加成得到多取代联烯的反应几乎没有人报道。据我们所知，联烯基自由基之所以在有机合成中难以被利用，主要是缺少生成它们的简便方法，以及它们的寿命很短。Zard等报道过通过分子内环化捕获联烯基自由基，但是很少有人报道通过联烯基自由基中间体的途径合成联烯的例子，特别是分子间的反应。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供式I化合物，其消旋体、立体异构体、互变异构体的制备方法，包括：
将式III化合物或式IV化合物或式V化合物与式II化合物、及SiR3-CN在铜盐与1,10-菲啰啉的存在下反应得到式I-1化合物；
其中，R1、R3相同或不同，彼此独立地选自H、-Si(C1-6烷基)3、未取代或被一个或多个Ra取代的下列基团：C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C3-12环烷基、杂环基、芳基、杂芳基；
或者，R1、R3和与之相连的两个碳原子一起形成C3-12环烷基，该C3-12环烷基任选被一个或多个Ra取代；
R2选自H、-Si(C1-6烷基)3、未取代或被一个或多个Ra取代的下列基团：C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C3-12环烷基、杂环基、芳基、杂芳基；
R4选自-N(SO2Ph)2、或者R5，其中R5为未取代或被一个或多个Rb取代的下列基团：C1-C12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C3-12环烷基、杂环基、芳基、杂芳基；
R选自未取代或被一个或多个卤素、C1-12烷基取代的下列基团：C1-12烷基或C3-12环烷基；
Ra、Rb相同或不同，彼此独立地选自卤素、-CN、硝基、-OH、＝O、-OC1-12烷基、-CO-C1-12烷基、-COOC1-12烷基、-N(R5)2、-NH-CO-C1-12烷基、-NH-COO-C1-12烷基、-S(O)2-卤素、C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C3-12环烷基、杂环基、芳基或杂芳基；Ra或Rb中的C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基、C3-12环烷基、杂环基、芳基或杂芳基还可以被以下一个或多个基团取代：卤素、-CN、硝基、-OH、＝O、-OC1-12烷基、-CO-C1-12烷基、-COOC1-12烷基、-N(R5)2、-NH-CO-C1-12烷基、-S(O)2-卤素、-NH-COO-C1-12烷基，其中，R5相同或不同，任选的为H、C1-6烷基、芳基。
根据本发明，所述铜盐可以为：噻吩-2-甲酸亚铜[Cu(Tc)]、醋酸铜或其混合物。
根据本发明的实施方案，所述式I化合物具有下式I’-1和/或式I’-2所示的结构，
其中，R1、R2、R3、R5如上述所定义。
作为实例，所述式I化合物选自包括但不限于如下化合物：
其中，Ad为金刚烷基。
根据本发明，如果需要保护，可以将式II、式III、SiR3-CN、式IV及式V化合物中的任何官能团予以保护，之后如有必要，再除去保护基。
根据本发明，式II化合物、式III化合物及SiR3-CN的摩尔比可以为(1-10):(1-10):3，例如为2:3:3。
根据本发明，式II化合物、式IV化合物及SiR3-CN摩尔比可以为(1-10):(1-10):3，例如为1:3:3。
根据本发明，中式II化合物、式V化合物及SiR3-CN的摩尔比可以为(1-10):(1-10):3，例如为1:1.5:3。
根据本发明，所述铜盐、1,10-菲啰啉与SiR3-CN的摩尔比为(0.01-0.5):(0.01-0.5):3。
根据本发明，当化合物式II化合物与式V化合物反应时，所述反应优选还在过氧化物的存在下进行。
根据本发明，所述过氧化物选自过氧化双月桂酰。
根据本发明，所述铜盐、1,10-菲啰啉、过氧化物与SiR3-CN的摩尔比为(0.01-0.5):(0.01-0.5):(1-10):15。
根据本发明，所述反应优选在惰性气体环境中进行，例如在氮气保护下进行；
根据本发明，所述反应的温度为0-70℃，例如为15-50℃。
本发明还提供如上所述方法制备得到的式I化合物，其消旋体、立体异构体、互变异构体。
本发明还提供一种用于催化式II、式III化合物与SiR3-CN反应得到式I化合物的催化剂组合物；所述组合物包括铜盐、1,10-菲啰啉及任选地过氧化物。
有益效果
本申请式I化合物的制备方法条件温和，例如可以在不高于70℃的条件下进行，反应原料底物适应性广，反应过程中使用了自然界含量丰富，无毒无害的铜为催化剂，经历烯基自由基中间体历程高效合成了3-取代和4-取代联烯化合物，并且得到的产物具有好的立体选择性。本申请中由1,3-烯炔进行碳氮双官能团化合成烯炔的反应是首例报道，对以后的相关研究具有指导性作用。
术语定义和说明：
除非另有定义，否则本文所有科技术语具有的涵义与权利要求主题所属领域技术人员通常理解的涵义相同。应理解，上述简述和下文的详述为示例性且仅用于解释，而不对本申请主题作任何限制。在本申请中，除非另有说明，否则所用“或”、“或者”表示“和/或”。此外，所用术语“包括”以及其它形式，例如“包含”、“含”和“含有”并非限制性。
术语“C1-12烷基”指具有1-12个，优选1-10个碳原子的直链或支链烷基，所述烷基例如为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、新戊基。
术语“C2-12烯基”应理解为优选表示直链或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2～12个碳原子，优选“C2-10烯基”。“C2-10烯基”应理解为优选表示直链或支链的一价烃基，其包含一个或多个双键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，特别是2或3个碳原子(“C2-3烯基”)，应理解，在所述烯基包含多于一个双键的情况下，所述双键可相互分离或者共轭。所述烯基是例如乙烯基、烯丙基、(E)-2-甲基乙烯基、(Z)-2-甲基乙烯基、(E)-丁-2-烯基、(Z)-丁-2-烯基、(E)-丁-1-烯基、(Z)-丁-1-烯基、戊-4-烯基、(E)-戊-3-烯基、(Z)-戊-3-烯基、(E)-戊-2-烯基、(Z)-戊-2-烯基、(E)-戊-1-烯基、(Z)-戊-1-烯基、己-5-烯基、(E)-己-4-烯基、(Z)-己-4-烯基、(E)-己-3-烯基、(Z)-己-3-烯基、(E)-己-2-烯基、(Z)-己-2-烯基、(E)-己-1-烯基、(Z)-己-1-烯基、异丙烯基、2-甲基丙-2-烯基、1-甲基丙-2-烯基、2-甲基丙-1-烯基、(E)-1-甲基丙-1-烯基、(Z)-1-甲基丙-1-烯基、3-甲基丁-3-烯基、2-甲基丁-3-烯基、1-甲基丁-3-烯基、3-甲基丁-2-烯基、(E)-2-甲基丁-2-烯基、(Z)-2-甲基丁-2-烯基、(E)-1-甲基丁-2-烯基、(Z)-1-甲基丁-2-烯基、(E)-3-甲基丁-1-烯基、(Z)-3-甲基丁-1-烯基、(E)-2-甲基丁-1-烯基、(Z)-2-甲基丁-1-烯基、(E)-1-甲基丁-1-烯基、(Z)-1-甲基丁-1-烯基、1,1-二甲基丙-2-烯基、1-乙基丙-1-烯基、1-丙基乙烯基、1-异丙基乙烯基。
术语“C2-12炔基”应理解为表示直链或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2～12个碳原子，优选“C2-C10炔基”。术语“C2-C10炔基”应理解为优选表示直链或支链的一价烃基，其包含一个或多个三键并且具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子，特别是2或3个碳原子(“C2-C3-炔基”)。所述炔基是例如乙炔基、丙-1-炔基、丙-2-炔基、丁-1-炔基、丁-2-炔基、丁-3-炔基、戊-1-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基、戊-4-炔基、己-1-炔基、己-2-炔基、己-3-炔基、己-4-炔基、己-5-炔基、1-甲基丙-2-炔基、2-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-2-炔基、3-甲基丁-1-炔基、1-乙基丙-2-炔基、3-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-4-炔基、1-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-3-炔基、1-甲基戊-3-炔基、4-甲基戊-2-炔基、1-甲基戊-2-炔基、4-甲基戊-1-炔基、3-甲基戊-1-炔基、2-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-2-炔基、1-丙基丙-2-炔基、1-异丙基丙-2-炔基、2,2-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-2-炔基或3,3-二甲基丁-1-炔基。特别地，所述炔基是乙炔基、丙-1-炔基或丙-2-炔基。
术语“C3-12环烷基”应理解为表示饱和的一价单环或双环烃环，其具有3～12个碳原子，优选“C3-10环烷基”。术语“C3-6环烷基”应理解为表示饱和的一价单环或双环烃环，其具有3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子。所述C3-10环烷基可以是单环烃基，如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基或环癸基，或者是双环烃基如十氢化萘环。
术语“杂环基”意指饱和的一价单环或双环烃环，其包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子，优选“3-10元杂环基”。术语“3-10元杂环基”意指饱和的一价单环或双环烃环，其包含1-5个，优选1-3个选自N、O和S的杂原子。所述杂环基可以通过所述碳原子中的任一个或氮原子(如果存在的话)与分子的其余部分连接。特别地，所述杂环基可以包括但不限于：4元环，如氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基；5元环，如四氢呋喃基、二氧杂环戊烯基、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、吡咯啉基；或6元环，如四氢吡喃基、哌啶基、吗啉基、二噻烷基、硫代吗啉基、哌嗪基或三噻烷基；或7元环，如二氮杂环庚烷基。任选地，所述杂环基可以是苯并稠合的。所述杂环基可以是双环的，例如但不限于5,5元环，如六氢环戊并[c]吡咯-2(1H)-基环，或者5,6元双环，如六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-2(1H)-基环。含氮原子的环可以是部分不饱和的，即它可以包含一个或多个双键，例如但不限于2,5-二氢-1H-吡咯基、4H-[1,3,4]噻二嗪基、4,5-二氢噁唑基或4H-[1,4]噻嗪基，或者，它可以是苯并稠合的，例如但不限于二氢异喹啉基。根据本发明，所述杂环基是无芳香性的。
术语“芳基”应理解为优选表示具有5～20个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环，优选“C6-14芳基”。术语“C6-14芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C6-14芳基”)，特别是具有6个碳原子的环(“C6芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“C9芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“C10芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基，或者是具有13个碳原子的环(“C13芳基”)，例如芴基，或者是具有14个碳原子的环(“C14芳基”)，例如蒽基。
术语“杂芳基”应理解为含有5-20个环原子、5-14个环原子，或5-12个环原子，或5-10个环原子，或5-6个环原子的单环、双环和三环体系，其中至少一个环体系是芳香族的，且至少一个环体系包含一个或多个杂原子(例如N、O、S、Se等)，其中每一个环体系包含5-7个原子组成的环，且有一个或多个连接点与分子其余部分相连。所述杂芳基基团任选地被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。在一些实施方案中，5-10个原子组成的杂芳基包含1,2,3或4个独立选自O、S、Se和N的杂原子。在另一些实施方案中，5-6个原子组成的杂芳基包含1,2,3或4个独立选自O、S、Se和N的杂原子。
杂芳基基团的单环实例包括，但并不限于，噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、***基、噻二唑基、噻-4H-吡唑基等以及它们的苯并衍生物，例如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并咪唑基、苯并***基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基等；或吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，以及它们的苯并衍生物，例如喹啉基、喹唑啉基、异喹啉基等；或吖辛因基、吲嗪基、嘌呤基等以及它们的苯并衍生物；或噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基等。
术语“杂环基”意指单环，双环或三环体系，其中环上一个或多个原子独立任选地被杂原子所取代，环可以是完全饱和的或包含一个或多个不饱和度，但不是芳香族类，有一个或多个连接点连接到其他分子上去。一个或多个环上的氢原子可以独立地未被取代或被一个或多个本发明所描述的取代基所取代。其中一些实施例是，“杂环基”是3-7个原子组成的单环、或7-10个原子组成的的双环，其包含1-5个，优选1-3个选自N、O、S和Se的杂原子。特别地，所述杂环基可以包括但不限于：4元环，如氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基；5元环，如四氢呋喃基、二氧杂环戊烯基、吡咯烷基、咪唑烷基、吡唑烷基、吡咯啉基；或6元环，如四氢吡喃基、哌啶基、吗啉基、二噻烷基、硫代吗啉基、哌嗪基或三噻烷基；或7元环，如二氮杂环庚烷基。任选地，所述杂环基可以是苯并稠合的。所述杂环基可以是双环的，例如但不限于5,5元环，如六氢环戊并[c]吡咯-2(1H)-基环，或者5,6元双环，如六氢吡咯并[1,2-a]吡嗪-2(1H)-基环。含氮原子的环可以是部分不饱和的，即它可以包含一个或多个双键，例如但不限于2,5-二氢-1H-吡咯基、4H-[1,3,4]噻二嗪基、4,5-二氢噁唑基或4H-[1,4]噻嗪基，或者，它可以是苯并稠合的，例如但不限于二氢异喹啉基、1,3-苯并噁唑基、1,3-苯并二氧杂环戊烯基。
除非另有说明，杂环基、杂芳基包括其所有可能的异构形式，例如其位置异构体。因此，对于一些说明性的非限制性实例，吡啶基或亚吡啶基包括吡啶-2-基、亚吡啶-2-基、吡啶-3-基、亚吡啶-3-基、吡啶-4-基和亚吡啶-4-基；噻吩基或亚噻吩基包括噻吩-2-基、亚噻吩-2-基、噻吩-3-基和亚噻吩-3-基。
本申请中基团缩写Ad是指金刚烷基。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
本实施例按照如下制备方法及配比制备了通式1-2所示的化合物：在氮气保护下，将CuTc(0.01mmol)，1,10-菲啰啉(0.013mmol)加入25mL的反应管中，抽真空，氮气置换三次，加入乙腈(1mL)，在室温下搅拌30分钟。将式1-1所示的1,3-烯炔(0.2mmol)，NFSI(0.3mmol)，TMSCN(0.3mmol)加入反应管中，室温下反应12小时，反应完毕后，乙酸乙酯稀释，硅胶快速过滤，旋转蒸发仪减压除去溶剂后，柱层析分离，得产物样品记为通式化合物1-2。
通式1-2所示的化合物具有以下结构：
实施例2
本实施例按照如下制备方法及配比制备了通式2-2所示的化合物：在氮气保护下，将CuTc(0.01mmol)，1,10-菲啰啉(0.013)加入25mL的反应管中，抽真空，氮气置换三次，加入乙腈(1mL)，在室温下搅拌30分钟。将式2-1所示的1,3-烯炔(0.2mmol)，NFSI(0.3mmol)，TMSCN(0.3mmol)加入反应管中，50摄氏度下反应12小时，反应完毕后，乙酸乙酯稀释，硅胶快速过滤，旋转蒸发仪减压除去溶剂后，柱层析分离，得产物样品记为通式化合物2-2。通式2-2所示的化合物具有以下结构：
实施例3
本实施例按照如下制备方法及配比制备了通式3-2所示的化合物：在氮气保护下，将Cu(OAc)2(0.025mmol,5mol％)，1,10-菲啰啉(0.0325mmol,6.5mol％)加入25mL的反应管中，加入二氯甲烷(2mL)，在室温下搅拌30分钟。将式3-1所示的1,3-烯炔(0.5mmol,1.0当量)，过氧化物(1.5mmol,3.0当量)，TMSCN(1.5mmol,3当量)加入反应管中，50℃下反应12小时，反应完毕后，乙酸乙酯稀释，硅胶快速过滤，旋转蒸发仪减压除去溶剂后，柱层析分离，得产物样品记为通式化合物3-2。
通式3-2所示的化合物具有以下结构：
实施例4
本实施例按照如下制备方法及配比制备了通式4-2所示的化合物：在氮气保护下，将Cu(OAc)2(0.025mmol,5mol％)，1,10-菲啰啉(0.0325mmol,6.5mol％)加入25mL的反应管中，加入乙腈(2mL)，在室温下搅拌30分钟。将式4-1所示的1,3-烯炔(0.5mmol,1.0当量)，过氧化双月桂酰(LPO)(0.75mmol,1.5当量)，碘代氟化物(R4I)(0.75mmol,1.5当量)，TMSCN(1.5mmol,3.0当量)加入反应管中，50℃下反应12小时，反应完毕后，乙酸乙酯稀释，硅胶快速过滤，旋转蒸发仪减压除去溶剂后，柱层析分离，得产物样品记为通式化合物4-2。通式4-2所示的化合物具有以下结构：
通式1-2，2-2，3-2，4-2所示的化合物表征数据如下：
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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