阅读说明：本技术 一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法 (Method for synthesizing thiazole heterocyclic compound through photocatalysis ) 是由 陈艳艳 徐燕丽 陈慧 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法,所述方法采用炔烃和硫代酰胺为原料,在吖啶盐的催化下,在空气及室温的条件下,用蓝光灯照射,搅拌后即可得到化噻唑杂环化合物。该方法所用的原料易得,无需过渡金属和其他氧化剂的添加,仅用绿色可持续的可见光引发反应,操作简便,产率可观,环境友好,有良好的应用前景。(The invention discloses a method for synthesizing a thiazole heterocyclic compound by photocatalysis, which adopts alkyne and thioamide as raw materials, irradiates by a blue light lamp under the condition of air and room temperature under the catalysis of acridine salt, and obtains the thiazole heterocyclic compound after stirring. The method has the advantages of easily obtained raw materials, no need of adding transition metal and other oxidants, only use of green sustainable visible light to initiate reaction, simple operation, considerable yield, environmental friendliness and good application prospect.)

一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体是一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法。

背景技术

噻唑作为一个基础的结构杂环，具有多样的生物活性，被广泛用于药物分子设计((a)Z.Jin,Nat.Prod.Rep.,2013,30,869；(b)D.Davyt and G.Serra,Mar.Drugs.,2010,8,2755)。传统合成噻唑杂环的方法主要有以下几种：在当量以上的NBS的促进下，硫代酰胺与苯乙炔环化合成噻唑(Green Chem.,2016,18,1455.)；在银的催化下，硫代酰胺与α-炔醇发生偶联反应生成噻唑(Org.Biomol.Chem.,2010,8,3259.)；在过渡金属钯或铜的催化下，叠氮乙烯与硫氰酸盐的串联反应合成2-氨基噻唑((a)Org.Lett.2015,17,4698-4701；(b)Org.Lett.2018,20,4819-4823.)；在电催化的作用下，异硫氰酸酯与胺的氧化环化反应合成2-氨基苯并噻唑类化合物(Green.Chem.,2017,19,2092.)。以上的方法都具有各自的局限性，例如底物难以制备且适用性狭窄、对环境污染大等等。因此，发展高效环保绿色的新方法合成噻唑类杂环化合物是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法。这种方法绿色环保、操作简单，无需其它添加的氧化剂及过渡金属，以绿色的可见光为能源，对噻唑的工业生产具有很高的实用价值。

实现本发明目的的技术方案是：

一种光催化合成噻唑杂环化合物的方法，与现有技术不同处在于，所述方法为采用反应通式(I)中的炔原料，加入光敏剂，不采用任何其他的氧化剂和过渡金属，在蓝光照射同时于溶剂中搅拌，然后将硫代酰胺用注射泵注射加入溶于溶剂，即可得到通式所示的噻唑杂环类化合物，其中，所述的溶剂为乙腈、1,2-二氯乙烷、氯苯、N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜其中的一种或他们的的混合物；所述的光敏剂为Ru(bpy)₃Cl₂、Ir(ppy)₃、Ir(bpy)(ppy)₂PF₆、Eosin Y、Na₂-Eosin Y及吖啶盐(II)中的一种，所述的反应通式(I)及吖啶盐(II)如下：

其中：

R¹代表氢、苯基、含有氟、氯、溴、甲基、甲氧基、三氟甲基、硝基取代基的苯基、噻吩基、吡啶基；

R²代表苯基、含有氟、氯、溴、甲基、甲氧基、三氟甲基、硝基取代基的苯基噻吩基、吡啶基；

R³代表环丙基、甲基、乙基、苯基、含有氟、氯、溴、甲基、甲氧基、三氟甲基、硝基取代基的苯基、噻吩基、吡啶基；

R⁴代表甲基、苯基；

X代表BF₄、ClO₄、PF₆。

优选地，所述的光敏剂为吖啶盐，其中R⁴为苯基，X代表BF₄。

优选地，所述光敏剂的量相对于硫代酰胺的量为1-10mol％。

优选地，所述的溶剂为1,2-二氯乙烷；或1,2-二氯乙烷与乙腈的混合溶剂，其中混合体积比例为1:1-5:1。

优选地，所述的硫代酰胺与苯乙炔的量的比例为1:2-2:1。

优选地，所述的硫代酰胺用注射泵缓慢滴加的时间为0-3小时。

优选地，所述的蓝光照射时间为10-24小时。

这种方法绿色环保、操作简单，无需其它添加的氧化剂及过渡金属，以绿色的可见光为能源，对噻唑的工业生产具有很高的实用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明内容做进一步的阐述，但不是对本发明的限定：

实施例1：

一种光催化合成2,4-二苯基-噻唑化合物的方法，所述的反应通式及吖啶盐(II)如下：

在20mL的反应管中加入苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL，然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将苯基硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷2mL后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体2,4-二苯基-噻唑(69.2mg，0.292mmol，73％yield),¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.12–7.93(m,4H),7.45(m,6H),7.35(t,J＝7.2Hz,1H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ167.9,156.3,134.5,133.8,130.1,128.9,128.8,128.2,126.6,126.5,112.6.Thedata are consistent with the reported literature(Green Chem.,2016,18,1455-1458.)。

实例2：

一种光催化合成4-苯基-2-邻甲基苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入苯乙炔1.2mmol、吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将2-甲基苯硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶剂(1,2-二氯甲烷1.5mL,乙腈0.5mL)后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在2-甲基苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体4-苯基-2-邻甲基苯基噻唑(70mg,0.28mmol,70％yield),熔点为62.1-63.5℃,¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.02–8.00(m,2H),7.80(d,J＝7.4Hz,1H),7.55(s,1H),7.48–7.44(m,2H),7.38–7.29(m,4H),2.71(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ166.6,154.6,135.7,133.6,131.9,130.5,128.9,128.4,127.7,127.1,125.4,125.1,112.0,20.7.HRMS(ESI):m/z[M+H]⁺calcdfor C₁₆H₁₄NS:252.0841,found 252.0830。

实例3：

一种光催化合成4-苯基-2-对三氟甲基苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将4-三氟甲基苯硫代酰胺60.4mg,0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶剂(1,2-二氯甲烷1.5mL,乙腈0.5mL)后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在4-三氟甲基苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体4-苯基-2-对三氟甲基苯基噻唑(65mg,0.212mmol,53％yield),¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.16(d,J＝8.1Hz,2H),8.00(d,J＝7.4Hz,2H),7.72(d,J＝8.1Hz,2H),7.55(s,1H),7.47(t,J＝7.5Hz,2H),7.38(t,J＝7.3Hz,1H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ165.9,156.9,136.8,134.2,131.6(q,J＝32.7),128.8,128.5,126.8,126.5,126.0(q,J＝3.8),124.0(q,J＝271),113.6.The data areconsistent with the reportedliterature(Chem.Sci.2014,5,123-135.)。

实例4：

一种光催化合成4-苯基-2-(噻吩-3-基)噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将3-噻吩硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶剂(1,2-二氯甲烷1.5mL,乙腈0.5mL)后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在3-噻吩硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体4-苯基-2-(噻吩-3-基)噻唑(53mg,0.228mmol,57％yield),mp:67.2-68.5℃,¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.02–7.95(m,2H),7.93(dd,J＝2.9,1.0Hz,1H),7.64(dd,J＝5.0,1.1Hz,1H),7.45(t,J＝7.5Hz,2H),7.40(dd,J＝5.5,2.4Hz,2H),7.36(t,J＝7.4Hz,1H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ161.8,154.9,134.9,133.4,127.7,127.1,125.6,125.4,125.3,122.9,110.8.HRMS(ESI):m/z[M+H]⁺calcd for C₁₃H₁₀NS:244.0249,found 244.0237。

实例5：

一种光催化合成3-环丙基-4-苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将环丙基硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷和乙腈的混合溶剂(1,2-二氯甲烷1.5mL,乙腈0.5mL)后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在环丙基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂，用硅胶柱层析分离得到白色固体3-环丙基-4-苯基噻唑(35mg,0.172mmol,43％yield),¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.89–7.87(m,2H),7.42–7.38(m,2H),7.33–7.29(m,1H),7.22(s,1H),2.39(tt,J＝8.1,5.1Hz,1H),1.15(ddt,J＝12.0,7.3,2.5Hz,4H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ173.7,154.7,134.6,128.7,127.9,126.4,110.3,14.7,11.1.The data are consistent with the reported literature(Mendeleev Commun.,2013,23,22–23.)。

实例6：

一种光催化合成2-苯基-4-对甲基苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入对甲基苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL，然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将苯基硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷2mL后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体2-苯基-4-对甲基苯基噻唑(65mg,0.26mmol,65％yield),¹HNMR(400MHz,CDCl₃)δ7.97(d,J＝6.4Hz,2H),7.81(d,J＝7.8Hz,2H),7.44–7.29(m,4H),7.20–7.14(m,2H),2.32(s,3H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ166.7,155.3,137.0,132.7,130.7,130.0,128.4,127.9,125.6,125.4,110.9,20.3.The data are consistent withthe reported literature(Green Chem.,2016,18,1455-1458.)。

实例7：

一种光催化合成4-对氯苯基-2-苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入对氯苯乙炔1.2mmol，吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将苯基硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷2mL后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体4-对氯苯基-2-苯基噻唑(65mg,0.24mmol,60％yield),¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.98–7.91(m,2H),7.89–7.81(m,2H),7.41–7.35(m,4H),7.35–7.31(m,2H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ167.1,154.1,132.9,132.6,132.0,129.2,127.9,127.9,126.7,125.6,111.9.The data are consistent with the reported literature(GreenChem.,2016,18,1455-1458.)。

实例8：

一种光催化合成2-苯基-4-(吡啶-3-基)噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入3-吡啶乙炔1.2mmol、吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌，将苯基硫代酰胺0.4mmol溶于1,2-二氯乙烷2mL后，用10mL的注射泵以700μL/h的速度滴加，在苯基硫代酰胺滴加完毕后，反应液再继续搅拌6小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体2-苯基-4-(吡啶-3-基)噻唑(38.1mg,0.16mmol,40％yield),¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ9.21(d,J＝1.7Hz,1H),8.59(dd,J＝4.8,1.4Hz,1H),8.30(dt,J＝7.9,1.9Hz,1H),8.04–8.02(m,2H),7.57(s,1H),7.51–7.43(m,3H),7.38(dd,J＝7.9,4.8Hz,1H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ168.7,153.1,149.0,147.7,133.9,133.4,130.4,130.4,129.0,126.7,123.7,113.9.The data are consistent with the reportedliterature(Tetrahedron,2010,66,8051-8059)。

实例9：

一种光催化合成2,4,5-三苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入二苯乙炔0.4mmol、苯基硫代酰胺0.8mmol、吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL，然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌10小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂,用硅胶柱层析分离得到白色固体2,4,5-三苯基噻唑(81.4mg,0.26mmol,65％yield).¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.06–7.98(m,2H),7.66–7.57(m,2H),7.49–7.37(m,5H),7.35–7.27(m,6H).¹³C NMR(100MHz,CDCl₃)δ165.5,150.8,135.0,133.7,133.1,132.1,130.0,129.7,129.2,128.94,128.8,128.3,128.2,127.9,126.5.The data are consistent with the reported literature(Tetrahedron,2010,66,8051-8059)。

实例10：

一种光催化合成2-苯基-4,5-二-对甲基苯苯基噻唑化合物的方法，所述的反应通式如下：

在20mL的反应管中加入1,2-二对甲基苯乙炔0.4mmol、苯基硫代酰胺0.8mmol、吖啶盐0.02mmol及1,2-二氯乙烷2mL,然后混合液在常温及12W的蓝光中照射下搅拌10小时，反应完毕，减压除去溶剂，以石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂，用硅胶柱层析分离得到白色固体2-苯基-4,5-二-对甲基苯苯基噻唑(91.4mg,0.268mmol,67％yield),mp:197.3-199.1℃,¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.04–7.97(m,2H),7.50(d,J＝8.1Hz,2H),7.47–7.38(m,3H),7.28(d,J＝8.1Hz,2H),7.12(t,J＝7.6Hz,4H),2.36(s,3H),2.34(s,3H).¹³CNMR(100MHz,CDCl₃)δ165.0,150.6,138.1,137.5,133.8,132.7,132.3,129.9,129.5,129.3,129.0,128.9,126.4,21.3,21.3.HRMS(ESI):m/z[M+H]⁺calcd for C₂₃H₂₀NS:342.1311,found 342.1323。