三氟甲磺酸鋅催化下酰基疊氮化合物的合成*

孔黎春, 胡潔玲, 張龍峰

(浙江師范大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江 金華 321004)

有機疊氮化合物很早就引起了人們的極大注意，原因在于它的合成和性質(zhì)都有顯著特點:合成方法多而新穎,產(chǎn)率頗高，用途極其廣泛.一方面它可以用于合成多種雜環(huán)化合物[1]及其他化合物；另一方面,有些疊氮化合物本身就可作為重要的藥物，例如ATZ(3′-疊氮-3-脫氧胸苷)[2]等是目前抗艾滋病的優(yōu)良藥物，全世界推廣使用，發(fā)展極為迅速.而?；B氮化合物是重要的有機疊氮化合物之一,是一種重要的有機合成中間體，可用于制備酰胺、合成雜環(huán)化合物，經(jīng)Curtius重排形成異氰酸酯并由其合成胺、氨基甲酸酯和脲等，這些化合物的重要應(yīng)用之一是作為肽鍵形成的活化劑[3].

三氟甲磺酸鋅作為一種高效的Lewis酸催化劑在近年來也有廣泛的應(yīng)用.例如:在沙坦類藥物關(guān)鍵中間體2-(1-氫-四唑)-4′-甲基聯(lián)苯的合成過程中作為催化劑的使用，使反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)時間大大縮短[4];在手性化合物(2R,6R)-2,6-二羥乙基吡啶合成過程中作為重要催化劑的使用[5];在其他一些旋光性化合物的合成中也有所應(yīng)用[6].

2007年Katritzky等[7]報道了一種新的合成?；B氮化合物的方法，即用?；讲⑷?、疊氮化鈉與溶劑的混合體系在室溫下攪拌一定的時間制取相應(yīng)的?；B氮化合物.但該方法反應(yīng)時間過長，反應(yīng)不充分，需要用柱色譜分離提純產(chǎn)物，而?；B氮化合物在分離過程中極易分解.筆者嘗試加入Lewis酸——三氟甲磺酸鋅作催化劑以提高該反應(yīng)的效率，使其更具有應(yīng)用價值.

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Electrothermal型數(shù)字熔點測定儀(溫度計未校正)；NEXUS 670-FTIR型紅外光譜儀，KBr壓片或鹽窗； Bruker AV 400型核磁共振儀(CDCl3或D2O為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo)).

GF254薄層層析用硅膠(青島海洋化工有限公司)；各種?；讲⑷蜃灾?；其他試劑均為分析純試劑.

1.2 ?；B氮化合物的合成

反應(yīng)流程見圖1.

1 2

圖1 ?；B氮化合物的合成

以苯甲?；B氮(2a，見表1)的合成為例:

圓底燒瓶中加入苯甲?；讲⑷?1a)223 mg(1 mmol)和三氟甲磺酸鋅22 mg(0.06 mmol)，用乙酸乙酯溶解后，放在磁力攪拌器上攪拌;另取疊氮化鈉195 mg(3 mmol)，溶入2 mL水中，攪拌下逐滴加入苯甲?；讲⑷蛉芤褐?，之后攪拌一定時間至反應(yīng)完全(用薄層色譜法跟蹤檢測).反應(yīng)完全后減壓蒸除大部分溶劑，加入約30 mL無水乙醚萃取，依次用稀碳酸鈉溶液、飽和NaCl溶液洗，再用無水硫酸鈉干燥，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上減壓蒸除乙醚，即得到苯甲酰基疊氮(2a).

分別以1b-1j(見表1)代替1a，用類似的方法合成產(chǎn)物2b-2j.產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)紅外光譜(IR)、核磁共振氫譜(1H NMR)確定.

實驗原料1a-1j均以文獻(xiàn)[9-10]的方法制備.

2 結(jié)果與討論

實驗結(jié)果如表1所示.

產(chǎn)物2a-2j的IR和NMR數(shù)據(jù)如下：

2a IRν(KBr)/cm-1:3 041,2 927,2 135,1 697,1 600,1 241.1H NMRδ/ppm:8.04(2H,d,J=7.6 Hz),7.60～7.64(1H,m),7.44～7.48(2H,m).

2b IRν(KBr)/cm-1:3 008,2 925,2 856,2 134,1 693,1 609,1 255.1H NMRδ/ppm:7.91(2H,d,J=8.0 Hz),7.25(2H,d,J=8.0 Hz),2.42(3H,s).

2c IRν(KBr)/cm-1:2 924,2 848,2 138,1 681,1 600,1 250.1H NMRδ/ppm:7.99(2H,d,J=8.4 Hz),6.91(2H,d,J=8.4 Hz),3.86(3H,s).

表1 ?；讲⑷蚺c疊氮化鈉反應(yīng)合成酰基疊氮化合物

2d IRν(KBr)/cm-1:2 918,2 177,2 135,1 681,1 650,1 637,1 259.1H NMRδ/ppm:7.96(2H,d,J=8.8 Hz),7.44(2H,d,J=8.8 Hz).

2e IRν(KBr)/cm-1:3 028,2 136,1 681,1 636,1 610,1 250.1H NMRδ/ppm:7.92(2H,d,J=8.4 Hz),7.63(2H,d,J=8.4 Hz).

2f IRν(KBr)/cm-1:3 090,2 918,2 141,1 695,1 638,1 606,1 235.1H NMRδ/ppm:8.32(2H,d,J=8.8 Hz),8.20(2H,d,J=8.8 Hz).

2g IRν(KBr)/cm-1:3 025,2 854,2 140,1 697,1 636,1 586,1 238.1H NMRδ/ppm:8.01(1H,s),7.90～7.92(1H,m),7.57～7.58(1H,m),7.39～7.43(1H,m).

2h IRν(KBr)/cm-1:3 092,2 846,2 204,2 145,1 686,1 617,1 530,1 260.1H NMRδ/ppm:8.87(1H,s),8.47～8.49(1H,m),8.36～8.39(1H,m),7.67～7.72(1H,m).

2i IRν(KBr)/cm-1:3 092,2 846,2 204,2 145,1 686,1 617,1 530,1 260.1H NMRδ/ppm:8.87(1H,s),8.47～8.49(1H,m),8.36～8.39(1H,m),7.67～7.72(1H,m).

2j IRν(KBr)/cm-1:3 067,2 926,2 325,2 127,1 595,1 371.1H NMRδ/ppm:2.01～2.07(3H,m),1.83～1.86(6H,m),1.64～1.74(6H,m).13C NMR(100 MHz)δ/ppm:185.3,45.2,38.5,36.3,27.8.

2.1 反應(yīng)介質(zhì)對反應(yīng)的影響

本實驗用二氯甲烷和水混合溶劑時，長時間的反應(yīng)不利于產(chǎn)物的生成.而選用乙酸乙酯和水混合溶劑，不僅經(jīng)濟易得，而且反應(yīng)效果好.

2.2 反應(yīng)溫度對反應(yīng)的影響

該反應(yīng)在室溫下進(jìn)行即可.筆者也曾根據(jù)文獻(xiàn)[7]嘗試在5～10 ℃水浴條件下進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)這樣反應(yīng)時間很長，但產(chǎn)率并沒有很大地提高.因此，室溫條件更加優(yōu)越.

2.3 催化劑對反應(yīng)的影響

實驗發(fā)現(xiàn)，三氟甲磺酸鋅對該反應(yīng)的催化效果很好，它不僅大大地加快了反應(yīng)速率、提高了反應(yīng)產(chǎn)率，更使一些原來難以用此路線合成的?；B氮化合物也能很好地合成.例如：三氟甲磺酸鋅的加入,使原來制取苯甲酰疊氮需要16 h[7]縮短為5 min；其他一些?；B氮化合物的制取也分別由十幾小時縮短至1 h以內(nèi)，而且反應(yīng)更為完全；鄰氯苯甲酰基苯并三唑由于羰基與氯相鄰，空間位阻較大，難以通過不加催化劑的方法合成目標(biāo)產(chǎn)物，而加了催化劑后就可以很好地得到相應(yīng)的?；B氮化合物.以苯甲?；B氮 (2a)的合成為例比較三氟甲磺酸鋅的催化效果，實驗結(jié)果見表2.

表2 三氟甲磺酸鋅對合成?；B氮化合物的影響

筆者推測該反應(yīng)速度加快的機理為:三氟甲磺酸鋅中的鋅離子與酰基苯并三唑的羰基氧的孤對電子絡(luò)合，使羰基碳上的電子云密度降低，因此疊氮負(fù)離子更容易進(jìn)攻羰基碳,從而使反應(yīng)速率大大加快.

3 結(jié) 論

以三氟甲磺酸鋅為催化劑，用?；讲⑷蚺c疊氮化鈉反應(yīng),這種新方法實現(xiàn)了酰基疊氮化合物的制備.該方法具有原料易制備和保存、產(chǎn)率高、反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和及后處理簡單等特點.

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