一种高效地合成重氮化合物的方法
阅读说明：本技术 一种高效地合成重氮化合物的方法 (Method for efficiently synthesizing diazo compound ) 是由 严兆华 周怡 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效地合成重氮化合物的方法,该方法以带有活性亚甲基的有机物作为原料,以NaN-(3)作为重氮转移的碱辅助试剂,以CH-(2)Cl-(2)作为反应溶剂、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)作为碱,并通入硫酰氟(SO-(2)F-(2))气体作为促进剂,密封条件下室温搅拌进行反应；反应结束后,经过滤除去1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和生成的无机盐、Na-(2)SO-(4)进行干燥除水、再过滤得到粗产物,最后经由柱层析分离得到纯品。本发明使用了非常价廉易得的硫酰氟(SO-(2)F-(2))作为反应促进剂,绿色环保的NaN-(3)作为重氮转移的碱辅助试剂,因其能和反应物充分接触,所以反应的产率较高；反应后副产物仅为易除去且无污染的水和无机盐(SO-(4)～(2-)和F～(-)),是一种绿色高效的反应体系,适用于大规模的工业生产。(The invention discloses a method for efficiently synthesizing a diazo compound, which takes an organic matter with active methylene as a raw material and NaN 3 As an alkali auxiliary reagent for diazo transfer, with CH 2 Cl 2 1, 8-diazabicyclo [5.4.0] as reaction solvent]Undec-7-ene (DBU) as a base and introduction of sulfuryl fluoride (SO) 2 F 2 ) Gas is taken as an accelerant, and the mixture is stirred at room temperature under the sealing condition for reaction; after the reaction, the 1, 8-diazabicyclo [5.4.0] ring was removed by filtration]Undec-7-ene (DBU) and the resulting inorganic salt, Na 2 SO 4 Drying to remove water, filtering to obtain crude product, and separating by column chromatography to obtain pure product. The invention usesSulfuryl fluoride (SO) is very cheap and easily available 2 F 2 ) As a reaction promoter, the NaN which is green and environment-friendly 3 As the alkali auxiliary reagent for diazo transfer, the alkali auxiliary reagent can be fully contacted with reactants, so that the yield of the reaction is high; the byproducts after the reaction are only water and inorganic Salt (SO) which are easy to remove and pollution-free 4 2‑ And F ‑ ) Is a green and efficient reaction system and is suitable for large-scale industrial production.)
技术领域
本发明属于医药化工技术领域，具体涉及一种在温和的条件下以优异的产率和极短的反应时间高效地合成重氮化合物的方法。
背景技术
重氮化合物是有机合成中用途广泛的组成部分，因为它们可以作为碳烯类化合物的前体，而碳烯类化合物会产生各种各样的化学转化，具有显著的化学区域和立体选择性。在天然产物和氨基酸中也发现重氮基团，显示出独特的抗菌和抗肿瘤活性.特别是稳定的重氮化合物，其中α-碳上的电子离域与相邻的官能团(如羰基和芳香基团)与生命系统兼容，在化学生物学中具有广泛的应用潜力。
活性亚甲基化合物的重氮转移反应是合成稳定重氮化合物的有效方法之一，在化学合成上磺酰叠氮化物用作重氮转移试剂，反应通常在过量的有机碱(如三乙胺)的存在下进行。然而一些磺酰叠氮化物，如对甲苯叠氮化物和三氟甲烷磺酰叠氮化物是冲击敏感和高度爆炸性。为了更安全的试剂，化学家们开发了许多新的磺酰叠氮化物，包括甲酰基叠氮化物，十二烷基苯磺酰叠氮化物，聚苯乙烯负载苯磺酰叠氮化物和杂芳基磺酰叠氮化物(如：苯并三唑-1-磺酰叠氮化物)。虽然这些新型磺酰叠氮化物的稳定性普遍优于对甲苯叠氮化物，但人们对其制备的安全性提出了严重的担忧，如产生高度爆炸性和毒性。肼酸和硫酰二叠氮化物。为了克服磺酰叠氮的这些问题，因此，迫切需要研制一种安全、高效、稳定的新型重氮转移试剂。新试剂最好是在室温下稳定的固体，可以由成本低、方便的原料制备。叠氮化钠相较于其他叠氮化物具有良好的热稳定性，低爆炸性，便于重氮产物的分离，而且相较于其他有机的叠氮化合物来说，叠氮化钠既有分解后的物质对环境的危害较小，当应充分。
在合成叠氮化物的反应过程中通常选用硫酰氟的衍生物，因其具有促进效果好、低毒性、催化选择性好、用量少、氟化收率高的优点。其中磺酰氟气体与反应物接触更加充分，产率较高。而且硫酰氟的价格低廉，对环境危害小。
发明内容
针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种在温和的条件下以优异的产率和极短的反应时间高效地合成重氮化合物的方法。与以往的内容相比所选用的叠氮化物为无机化合物，对环境造成的影响很小、相较于其他叠氮化物来说稳定性较高。所选用的促进剂为硫酰氟(SO2F2)气体，相较与其他价格低廉，对环境伤害较小。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高效地合成重氮化合物的方法，该方法以带有活性亚甲基的有机物作为原料，以NaN3作为重氮转移的碱辅助试剂，以CH2Cl2作为反应溶剂、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)作为碱，并通入硫酰氟(SO2F2)气体作为促进剂，密封条件下室温搅拌进行反应；反应结束后，经过滤除去1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和生成的无机盐、按Na2SO4干燥除水、再过滤得到粗产物，最后经由柱层析分离得到纯品。
优选地，反应时间为2-4h，最优选为3h；反应温度在0-40℃的范围内，最优选为30℃。
优选地，带有活性亚甲基的有机物与NaN3的摩尔当量比为1∶1～2，最优选为1∶1.2。
优选地，带有活性亚甲基的有机物与1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)的摩尔当量比为1∶1～3，最优选为1∶2。
在本发明中，“带有活性亚甲基的有机物”具有本领域技术人员所通常理解的含义，如戊二酮及其衍生物、丙二酸二乙酯及其衍生物、苯甲酰乙酸乙酯及其衍生物、环已二酮及其衍生物等等。
与现有技术相比，本发明有益效果包括：
(1)本发明采用NaN3/硫酰氟/碱/CH2Cl2作为反应体系，原料价廉易得，降低反应成本；使用的溶剂和氧化剂绿色清洁，对环境友好；反应后副产物仅为易除去且无污染的水和无机盐(SO4 2-和F-)，降低后处理成本；同时使得带有活性亚甲基的有机物能够高效的得到产物。
(2)本发明反应条件温和，反应时间简短，操作简单，降低了能耗；具有更高的底物转化率和选择性。
具体实施方式
本发现以带有活性亚甲基的有机物作为原料，以NaN3作为重氮转移的碱辅助试剂，以CH2Cl2作为反应溶剂、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)作为碱，并通入硫酰氟(SO2F2)气体作为促进剂，密封条件下室温搅拌进行反应；反应结束后，经过滤除去1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和生成的无机盐、Na2SO4进行干燥除水、再过滤得到粗产物，最后经由柱层析分离得到纯品。
具体实施中，液体反应溶剂可采用甲苯、乙酸乙酯、水、二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈、乙醇和二甲基亚砜，在本发明的实施例中具体使用二氯甲烷作为反应溶剂；碱可采用氢氧化钠(NaOH)、三乙胺(Et3N)、碳酸钾(K2CO3)、醋酸钠(CH3COONa)、氢化钠(NaH)、1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)、吡啶、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、甲醇钠(CH3ONa)，在本发明的实施例中1，4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(DABCO)、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)和三乙胺最好，具体以1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)作为碱最佳。
带有活性亚甲基的有机物作为原料的有机物与所述NaN3的摩尔当量比为1∶1～2；在本发明的实施例中具体为1∶1.2。所述带有活性亚甲基的有机物作为原料与所述1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)的摩尔当量比为1∶1～3，在本发明的实施例中具体为1∶2。
具体实施中，反应温度在0℃、10℃、20℃、30℃、40℃中进行反应，在本发明的实施例中具体在30℃最优。氧化反应时间为2-4h，在本发明的实施例中具体在3h最优。
在不违背离本发明精神或基本特征的前提下，结合实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：合成2-叠氮苯甲酰乙酸乙酯化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入苯甲酰乙酸乙酯(110mg，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入SO2F2气体，密封条件下在30℃室温中搅拌反应3h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色油状液体34.9mg，产率为88％。
反应方程式如下：
2-叠氮苯甲酰乙酸乙酯：1H NMR(400MHz，CDCl3)67.61-7.55(m，2H)，7.49-7.42(m，1H)，7.36(td，J＝7.6，7.2，1.6Hz，2H)，4.18(qd，J＝7.1，1.6Hz，2H)，1.18(td，J＝7.1，1.7Hz，3H).13C NMR(101MHz，CDCl3)δ186.78(d，J＝1.4Hz)，160.91，137.05，132.20，128.31，127.80，76.11，61.55，14.15.
实施例2：合成2-叠氮-1，3-二苯基-1，3-丙二酮化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入1，3-二苯基-1，3-丙二酮(112mg，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下在30℃室温中搅拌反应2～4h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色固体85mg，产率为72％。
反应方程式如下：
2-叠氮-1，3-二苯基-1，3-丙二酮：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.55(d，J＝7.5Hz，4H)，7.41(t，J＝7.4Hz，2H)，7.29(t，J＝7.6Hz，4H).13C NMR(101MHz，CDCl3)δ186.44，136.94，132.61，128.37，128.31.
实施例3：合成2-叠氮-1，3-环戊二酮化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入环己二酮(56mg，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下在3O℃室温中搅拌反应2～4h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色固体50mg产率为71％。
反应方程式如下：
2-叠氮-1，3-环戊二酮：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ2.52(t，J＝6.4Hz，4H)，2.00(p，J＝6.5Hz，2H).13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ190.5，36.9，18.6.
实施例4：合成2-叠氮环丙二酸丙二酯化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入环丙二酸丙二酯(112mg，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下在30℃室温中搅拌反应2～4h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到白色固体68mg，产率为80％。
反应方程式如下：
2-叠氮环丙二酸丙二酯：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ1.75(d，J＝1.0Hz，6H).13C NMR(101MHz，CDCl3)δ161.63-156.74(m)，130.10(d，J＝1.6Hz)，108.78-106.01(m)，26.75.
实施例5：合成2-叠氮丙二酸二乙酯化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入丙二酸二乙酯(76uL，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下在30℃室温中进行充分搅拌反应3h。反应结束后，进行萃取、过滤以除去固体和溶于水的有机试剂，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色油状液体70mg，得到产率为74％。
反应方程式如下：
2-叠氮丙二酸二乙酯：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ4.27(qd，J＝7.1，1.2Hz，4H)，1.29(td，J＝7.1，1.2Hz，6H).13C NMR(101 MHz，CDCl3)δ161.04，61.59，14.30.
实施例6：合成2-叠氮乙酰乙酸叔丁酯化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入乙酰乙酸叔丁酯(81uL，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下30℃室温中搅拌反应3h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色液体78mg，产率为84％。
反应方程式如下：
2-叠氮乙酰乙酸叔丁酯：1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ2.45(s，3H)，1.53(s，J＝1.4Hz，9H).13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ190.60，160.62，83.25，28.33，28.28.
实施例7：合成2-叠氮-1，3-茚二酮化合物的方法
在25毫升双颈瓶中加入4mL二氯甲烷，再加入1，3-茚二酮(73mg，0.5mmol)，再加入NaN3(39mg，1.2eq.)，DBU(75uL，1.0eq.)，同时使用两个直路活塞直弯型接头，一边用软管接上气球，一边作通入磺酰氟(SO2F2)气体，密封条件下在30℃室温中搅拌反应3h。反应结束后，过滤除去固体，用无水硫酸钠干燥除水并再次过滤，浓缩溶剂得到粗产品，最后经过柱层析分离纯化，得到黄色液体53mg，产率为74％。
反应方程式如下：
2-叠氮-1，3-茚二酮：1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.83(dd，J＝5.5，3.1Hz，2H)，7.75(dd，J＝5.6，3.1Hz，2H).13C NMR(100MHz，CDCl3)：δ187.42，143.23，140.01，126.80，135.10.
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。