簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法技術

本發明專利技術公開了簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法，屬于有機化學技術領域。以芐基雜環類化合物為反應原料，在極性溶劑中，氧氣氛圍下加熱反應得到多取代的酮類化合物。本發明專利技術使用分子氧作為氧化劑，綠色、環保，直接促進Csp

A Simple Method for the Synthesis of Heterocyclic Aryl Ketones

The invention discloses a simple method for synthesizing heterocyclic aromatic ketones, which belongs to the technical field of organic chemistry. Polysubstituted ketones were synthesized by heating benzyl heterocyclic compounds in polar solvents in oxygen atmosphere. The present invention uses molecular oxygen as oxidant, which is green and environmentally friendly and directly promotes Csp.

【技術實現步驟摘要】
簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法
本專利技術屬于有機合成
，具體涉及一種簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法。
技術介紹
眾所周知，雜環芳基酮類化合物是天然產物、醫藥、農藥的一個重要組成部分。傳統方法制備雜環酮類化合物(尤其是氮雜環酮類化合物)大都使用當量的有毒有害的氧化劑，并且該過程中往往會產生大量副產物。因而，在合成雜環酮類過程中，利用過氧化物作氧化劑、過渡金屬作催化劑氧化雜環芐基的亞甲基已經是一種成熟有效的方法。在催化化學中，分子氧是一個綠色、高效的氧化劑。由于它的經濟性、環境友好性等特點，利用分子氧直接進行C-H鍵氧化成羰基化合物，在學術界乃至工業應用方面是一個重大的突破。盡管在這方面已經取得了一定的進步，然而利用分子氧做催化劑直接氧化C-H鍵功能化仍然面臨巨大挑戰。因而利用分子氧氧化氮雜環化合物中的Csp3-H鍵來制備雜環芳基酮依然有待發展，仍需在這個方向上做進一步探索。
技術實現思路
為了克服上述缺陷，本專利技術公開了一種綠色、有效、便捷地合成雜環芳基酮類化合物的方法。從簡單易得的試劑出發，經由簡便的操作步驟，在溫和，綠色的反應條件下，經過一步反應即可得到酮類化合物，避免了傳統合成方法中有毒有害的氧化劑、副產物多等弊端，成功合成了多官能化的酮類化合物。一種簡便合成羰基類化合物的方法，本專利技術采用的技術方案，其特征在于，包括以下操作：將芐基雜環類化合物類化合物1和溶劑混合后，在氧氣促進下，加熱反應得到雜環芳基酮類化合物2，反應方程式如下：其中：Het選自含氮或氧雜環，Ar選自含碳、氧、硫或氮雜環。進一步地，所述Het選自2-吡啶基、4-吡啶基、苯并噻唑、5-氯苯并噻唑、苯并咪唑；Ar選自苯基、5-苯并[d][1,3]二氧雜環戊烯、4-氯苯基、4-硝基苯基、4-甲氧基苯基、4-聯苯、3-氯苯基、3-噻吩基、3-吡啶基、2-噻吩基、2-萘基或1-萘基。進一步地，所述反應溶劑選自極性溶劑。優選：DMF、DMSO、二氧六環、DMAC、環丁砜。更進一步地，優選溶劑為DMSO。進一步地，所述加熱反應時，溫度控制在100-160℃，反應時間控制在24-60h；進一步地，本專利技術研究了多種芐基雜環化合物的羰基化反應。實驗發現該反應對苯環的硝基、甲氧基、氯代等取代基以及雜環均有廣泛的底物適應性，得到了較高產率的對應目標產物。進一步地，為了更好的理解本專利技術，以4-芐基吡啶為底物進行條件優化為例：在氧氣氣氛下，將0.3mmol4-芐基吡啶1a和2mL的二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA(恒溫加熱磁力攪拌器)中恒溫加熱，攪拌反應48h。反應結束后，冷卻至室溫，用蒸餾水淬滅。然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取。將有機層合并，無水硫酸鈉干燥有機相。通過柱層析法分離得到純的目標產物2a,收率87％，改變其它反應條件時，結果如下：1)采用其它反應溶劑，如甲苯、二甲苯、DMF或DMAC時，分離收率有所降低，分別為3％，15％，21％和67％。2)反應溫度為110℃、120℃、140℃、160℃時，反應收率分別對應為24％，48％，87％和85％。推測反應機理如下：4-芐基吡啶1a在DMSO促進下形成亞甲基自由基。亞甲基自由基捕獲氧氣形成超氧自由基，然后氫質子與超氧自由基結合形成中間體，中間體失去一分子水生成目標產物2a。專利技術有益效果：1)本專利技術方法實驗步驟少，技術難度低，條件溫和，易于操作。本專利技術方法避免了使用多步反應的過程，反應一步即可完成。2)本專利技術使用廉價易得、環境友好的O2作為氧化劑，避免了過渡金屬催化劑及有毒配體的使用，開發了一種使用O2活化各種N-雜環化合物高選擇性轉化成的相應的酮的有效方法，具有潛在的應用價值。具體實施例：以下通過實施例對本專利技術的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本專利技術上述主題的范圍僅限于以下實例，凡基于本專利技術上述內容實現的技術均屬于本專利技術的范圍。實施例1-8在氧氣氣氛下，將0.3mmol芐基雜環1a-1h和2mL二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA(恒溫加熱磁力攪拌器)中恒溫加熱到130℃，攪拌反應48h。反應結束后冷卻至室溫，用蒸餾水淬滅。然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取。將有機層合并，無水硫酸鈉干燥有機相。通過柱層析法得到純的目標產物2a-2h。實施例1在氧氣氣氛下，將0.3mmol4-芐基吡啶(1a)和2mL二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA(恒溫加熱磁力攪拌器)中恒溫加熱到130℃，攪拌反應48h。反應結束后冷卻至室溫，用蒸餾水淬滅。然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取。將有機層合并，無水硫酸鈉干燥有機相。通過柱層析法得到純的目標產物2a(47.8mg,87％)。該化合物的表征數據如下：1HNMR(600MHz,CDCl3):8.82(d,J＝6.0Hz,2H),7.82(dd,J＝12.0,6.0Hz,2H),7.65(td,J＝9.0,6.0Hz,1H),7.59(dd,J＝6.0,6.0Hz,2H),7.52(td,J＝9.0,6.0Hz,2H)；13CNMR(101MHz,CDCl3)：195.1,150.4,144.3,135.9,133.5,130.1,128.6,122.8.實施例2在氧氣氣氛下，將0.3mmol2-芐基吡啶(1b)和2mL二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA(恒溫加熱磁力攪拌器)中恒溫加熱到140℃，攪拌反應48h。反應結束后冷卻至室溫，用蒸餾水淬滅。然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取。將有機層合并，無水硫酸鈉干燥有機相。通過柱層析法得到純的目標產物2b(42.8mg,78％)。該化合物的表征數據如下：1HNMR(600MHz,CDCl3)：8.60(dd,J＝6.0,6.0Hz,1H),7.96(d,J＝12.0Hz,2H),7.91(dd,J＝12.0,6.0Hz,1H)，7.76(td,J＝9.0,6.0Hz,1H),7.47(td,J＝9.0,6.0Hz,1H),7.38-7.34(m,3H)；13CNMR(101MHz,CDCl3)：193.8,155.1,148.5,137.0,136.3,132.9,131.0,128.1,126.2,124.6.實施例3在氧氣氣氛下，將0.3mmol4-(4-氯芐基)吡啶(1c)和2mL二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA(恒溫加熱磁力攪拌器)中恒溫加熱到130℃，攪拌反應48h。反應結束后冷卻至室溫，用蒸餾水淬滅。然后用乙酸乙酯(3×20mL)萃取。將有機層合并，無水硫酸鈉干燥有機相。通過柱層析法得到純的目標產物2c(58.6mg,90％)。該化合物的表征數據如下：1HNMR(600MHz,CDCl3)：8.83(d,J＝6.0Hz,2H),7.78(d,J＝6.0Hz,2H)，7.57(dd,J＝6.0,6.0Hz,2H)，7.50(d,J＝6.0Hz,2H)；13CNMR(101MHz,CDCl3):193.9,150.4,143.9,140.1,134.2,131.5,129.0,122.7實施例4在氧氣氣氛下，將0.3mmol2-(4-氯芐基)吡啶(1d)和2mL二甲亞砜依次加入到Schlenk反應管中，在IKA本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法，其特征在于，包括以下操作：將芐基雜環類化合物類化合物1和溶劑混合后，在氧氣促進下，加熱反應得到雜環芳基酮類化合物2，反應方程式如下：

【技術特征摘要】
1.簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法，其特征在于，包括以下操作：將芐基雜環類化合物類化合物1和溶劑混合后，在氧氣促進下，加熱反應得到雜環芳基酮類化合物2，反應方程式如下：其中，Het選自含氮或氧雜環，Ar選自含碳、氧、硫或氮雜環。2.根據權利要求1簡便合成雜環芳基酮類化合物的方法，其特征在于：所述Het選自2-吡啶基、4-吡啶基、苯并噻唑、5-氯苯并噻唑、苯并咪唑；所述Ar選自苯基、5-苯并[d][1,3]二氧雜環戊烯、4-氯苯基、4-硝基苯基、4-甲氧基苯基、4-聯苯、3-氯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉建明，張艷艷，岳園園，呂慶章，王曉培，王智賢，王科，文靜，
申請(專利權)人：河南師范大學，
類型：發明
國別省市：河南,41