重氮萘乙酸甲酯與烯胺的新反應(yīng)研究

趙偉杰，李瑞玲

（黃淮學(xué)院 化學(xué)化工系，河南 駐馬店 463000）

重氮萘乙酸甲酯與烯胺的新反應(yīng)研究

趙偉杰，李瑞玲

（黃淮學(xué)院 化學(xué)化工系，河南 駐馬店 463000）

重氮 β-萘乙酸甲酯與 N-(對硝基苯乙烯基)-嗎啉在銅鹽催化下反應(yīng)，能以較高的產(chǎn)率制備 4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯．實(shí)驗(yàn)分析了催化劑、反應(yīng)溶劑對這一反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)六氟乙酰丙酮銅Cu(hfacac)2催化劑得到的收率最好，所有被測試的溶劑都能以高產(chǎn)率得到產(chǎn)物4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯．

重氮β-萘乙酸酯；銅鹽催化劑；烯胺；γ－酮酯

過渡金屬催化的重氮化合物的反應(yīng)近年來一直是有機(jī)合成化學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一[1]．重氮化合物與富電子烯烴的反應(yīng)通常以較高的產(chǎn)率得到環(huán)丙烷化合物．但是，在烯胺與重氮化合物的反應(yīng)中，烯胺和重氮化合物的結(jié)構(gòu)、催化劑的性質(zhì)等都對反應(yīng)的途徑和最終產(chǎn)物的形成有很大的影響．在 CuCl2或氧化銀的作用下，烯胺與重氮乙酸乙酯（EDA）反應(yīng)并沒有產(chǎn)生預(yù)期的環(huán)丙烷化合物，而是得到β-氨基-α-重氮化合物，產(chǎn)率較高[2]．1995年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)汪民教授報(bào)道重氮乙酸酯（EDA）在水楊醛/銅(II)絡(luò)合物催化下與烯胺發(fā)生環(huán)丙烷化反應(yīng)，但是反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)丙烷基胺的收率為12%，非常低[3]．Muck等人報(bào)道在氯化銅催化下，重氮甲烷與烯胺的加成反應(yīng)以較高的產(chǎn)率得到環(huán)丙烷基胺化合物[4]．在過渡金屬催化下，根據(jù)烯胺的結(jié)構(gòu)不同，EDA與烯胺的加成也可以得到二氫吡唑或偶極產(chǎn)物[5]．在最近的研究中我們發(fā)現(xiàn)，芳基重氮乙酸酯與烯胺反應(yīng)得到較高收率的γ-酮酯化合物[6]．本文中，我們進(jìn)一步利用銅鹽催化重氮β-萘乙酸酯1與N-(對硝基-苯乙烯基)-嗎啉2反應(yīng)，得到很高收率的γ-酮酯化合物 3（4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯）．反應(yīng)路線如圖1所示．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

NMR由Varian Inova 400型核磁共振儀記錄；質(zhì)譜由OA-TOF高分辨質(zhì)譜儀測定；柱層析和薄層層析硅膠（230～300目）為青島海洋化工廠生產(chǎn)．所用試劑均為化學(xué)純或分析純，來自國內(nèi)和Aldrich或Acros化學(xué)試劑公司．正己烷在鈉-二苯乙酮回流下重蒸，二氯甲烷經(jīng)氫化鈣處理后使用．

圖1 4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯反應(yīng)路線

1.2 4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯的合成

1.2.1 重氮β-萘乙酸甲酯1的制備[7]

在氬氣裝置保護(hù)下，將1.0 g 5 mmol的β-萘乙酸甲酯和1.35 g 5.5 mmol的對乙酰胺苯磺酸疊氮加入到10 ml的無水乙腈中，置于冰浴中，在攪拌下將0.8 ml 5.5 mmol的DBU逐滴加入到上述溶液中，滴加大約 15 min，冰浴下再反應(yīng)2 h，反應(yīng)過程中，溶液逐漸變紅，反應(yīng)結(jié)束后，在減壓下蒸去溶劑，通過柱層析，（石油醚和乙酸乙酯的物質(zhì)量配比為10 : 1）得到紅色固體0.91g．產(chǎn)率80%，氫譜（1H NMR）（CDCl3，400MHz）：δ7.91-7.85（comp.3H），7.63(d，J=6.8Hz，1H)，7.60～7.51(comp，3H)，3.85（s，3H）.

1.2.2 N-(對硝基苯乙烯基)-嗎啉2的制備[8]

在氬氣保護(hù)下，將 7.09 g 43 mmol的對硝基苯乙酮和22.4 ml 257 mmol的嗎啉置于裝有100 ml新蒸正己烷的燒瓶中，冰浴，劇烈攪拌；再將2.6 ml 23 mmol的四氯化鈦用注射器逐滴加入到上述混合液中，大約滴加15 min；滴加完畢，該反應(yīng)液在氬氣保護(hù)下，室溫反應(yīng)24 h；反應(yīng)完畢后抽濾，濾液在真空減壓下蒸出溶劑，得到黃色粘稠的油狀物；減壓蒸餾得到淺黃色的油狀物 2（N-(對硝基苯乙烯基)-嗎啉），產(chǎn)率為65%．氫譜（1HNMR，CDCl3，400MHz）：δ7.45(d，J=11.2Hz，2H)，7.34(d，8.0Hz，2H)，4.32(s，1H)，4.21(s，1H)，3.76（t，J=4.0Hz & 8.0Hz，4H），2.80(t，J=5.2Hz & 9.2Hz，4H)．

1.2.3 4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-(2-萘)-丁酸甲酯3的合成

在裝有攪拌器，氬氣保護(hù)裝置和回流冷凝裝置的25 ml的燒瓶中，加入0.4g 1.5 mmol的N-(對硝基苯乙烯基)-嗎啉、14.3 mg 0.03 mmol的六氟乙酰丙酮銅和3 ml的二氯甲烷；在油浴中加熱至回流狀態(tài)下，將0.226 g 1 mmol的重氮β-萘乙酸甲酯溶于 3 ml的二氯甲烷中，用注射器逐滴加入到上述反應(yīng)液中，大約滴加30 min；滴加完畢后，在回流狀態(tài)下再反應(yīng)30 min；反應(yīng)完畢，在真空減壓下蒸去溶劑，粗產(chǎn)物經(jīng)過層析提純，得到白色固體3（4-氧代-4-(4-硝基苯基)-2-（2-萘）-丁酸甲酯）0.305 g，產(chǎn)率82%．1HNMR（CDCl3，400 MHz）：δ 8.26(d，J=8.8 Hz，2H)，8.11(d，J=8.0 Hz，2H)，7.85～7.80(comp，4H)，7.49～7.25(comp，3H)，4.48(dd，J=3.6Hz and 10.0Hz,1H)，4.09(dd，J=10.0 Hz & 18.0 Hz，1H)，3.70(s，3H)，3.35(dd，J=4.4Hz & 18.8Hz，1H)．13C NMR（CDCl3，100 MHz）：δ196.6，174.0，150.8，141.1，135.5，133.8，133.1，129.5，129.3，128.2，128.1，127.1，126.9，126.6，125.9，124.2，53.0，46.7，43.6 ppm．HRMS（EI+）cacld for C21H17NO5(M+)：363.1107；found：363.1104．

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑的選擇

詳細(xì)考察了一系列銅鹽作為催化劑，重氮化合物1和烯胺2的反應(yīng)結(jié)果如表1所示．從反應(yīng)結(jié)果來看六氟乙酰丙酮Cu(hfacac)2是最好的催化劑，其他的銅鹽也能得到較好的化學(xué)產(chǎn)率，如[(CH3CN)4Cu]PF6和Cu(CF3SO3)2．而CuI以較低的收率得到γ-酮酯，這可能是CuI在此反應(yīng)中表現(xiàn)出較低的催化活性．在同樣反應(yīng)條件下，烯胺與重氮化合物的用量比對產(chǎn)率也有很大的影響，烯胺從1 mmol提高到1.5 mmol，產(chǎn)物的產(chǎn)率從 62%提高的 82%，這很可能是由于在反應(yīng)過程中有部分烯胺分解所致．

表1 不同催化劑對重氮化合物1與烯胺2反應(yīng)的影響

2.2 溶劑對反應(yīng)結(jié)果的影響

以 Cu(hfacac)2作為催化劑，在不同溶劑中進(jìn)行重氮化合物1與烯胺2的反應(yīng)，結(jié)果（如表2所示）表明，溶劑的性質(zhì)對反應(yīng)結(jié)果影響不大，所有被測試的溶劑都能以高產(chǎn)率產(chǎn)生酮酯．在正己烷中，雖然催化劑 Cu(hfacac)2幾乎是不溶解的，但反應(yīng)仍然能夠以好的收率得到酮酯產(chǎn)物．

表2 不同溶劑對重氮化合物1與烯胺2反應(yīng)的影響

3 結(jié)論

綜上所述，在銅鹽催化下，重氮萘乙酸甲酯和烯胺反應(yīng)，通過一種新的反應(yīng)途徑以較高的收率得到γ-酮酯化合物，具有反應(yīng)條件溫和、烯胺和重氮乙酸酯容易制備、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，拓寬了重氮化合物在過渡金屬催化劑作用下的反應(yīng)范圍，具有一定的研究價(jià)值．

[1] Doyle M P，Mckervey M A，Ye T．Modern catalytic methods for organic synthesis with diazo compounds[M]．New York：John Wiley and Sons，1998．

[2] Wenkert E，Cpherson C A．Condensation of acyldiazomethanes with aldehydes，ketones，and their derivatives[J]．J.Am.Chem.Soc.，1972，94：8084―8090．

[3] Wang M，Wang M A，Hu B F．Cyclopropanation of enamine and ethyl diazoacetate catalyzed by copper complex[J]．Chinese Chemical Letters，1995，6：557―558．

[4] Muck D L，Wilson E R．Synthesis and nuclear magnetic resonance analysis of cyclopropyl-and 1-bicyclo[n.1.0] alkylamines[J]．J.Org.Chem.，1968，33：419―422．

[5] Huisgen R，Reissig H U．Cycloaddition of α-diazo carbonyl compounds to enamines[J]．Angew Chem Int Ed Engl.，1979，18：330―331．

[6] Yan M，Zhao W J，Huang D，Ji S J．Unusual reaction of aryldiazoacetates with enamines：highly effective Synthesis of γ-ketoesters[J]．Tetrahedron Lett.，2004，45：6365―6367．

[7] Davies H M L，ROBERT T J．Catalytic asymmetric cyclopropanation of heteroaryl diazoacetates[J]．J.Org. Chem.，2001，66：6595―6603．

[8] Lee N E，Buchwald S L．Asymmetric hydrogenation of enamines with a chiral titanocene catalyst[J]．J.Am.Chem. Soc.，1994，116：5985―5986．

〔責(zé)任編輯 牛建兵〕

Study on The New Reaction of Methyl (naphtha-2-yl)Diazoacetate with Enamines

ZHAO Wei-jie,LI Rui-ling
(Huanghuai University,Zhumadian 463000,China)

The reaction of Methyl (naphtha-2-yl)diazoacetate with N-(1-(4-nitrophenyl)vinyl)morpholine catalyzed by copper salts provided methyl 4-oxo-4-(4-nitrophenyl)-2-(2-naphthyl)-butanoate in good yield. The effects of solvents and catalysts on the reaction are investigated. Cu (hfacac)2 is preferred due to its excellent chemical yield. It is found that all tested solvents provided good yields of methyl 4-oxo-4-(4-nitrophenyl)-2-(2-naphthyl)-butanoate.

Methyl (naphtha-2-yl)diazoacetate; Copper salt catalyst; Enamine; γ-Ketoester

O623.42

A

1006-5261(2010)05-0015-02

2009-12-10

駐馬店市科技攻關(guān)項(xiàng)目（068005）

趙偉杰（1979―），女，河南駐馬店人，講師，碩士．