專利名稱：一種1,3-二炔與一級胺環(huán)化加成反應(yīng)合成取代吡咯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于精細化工產(chǎn)品催化合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種合成取代吡咯的方法，特 別是涉及一種1，3-共軛二炔與一級胺環(huán)化加成反應(yīng)一步合成取代吡咯的方法。
背景技術(shù)：
吡咯及其衍生物是一類重要的五元含氮雜環(huán)化合物，自然界中有很多含有吡咯環(huán) 的大分子化合物，它們在醫(yī)藥、生物、食品、農(nóng)藥、涂料、紡織、日用化學(xué)品、造紙、感光材料、 高分子材料等領(lǐng)域中有著重要的用途，同時含有取代基的各種吡咯單環(huán)化合物在天然產(chǎn)物 化學(xué)、材料化學(xué)、藥物化學(xué)以及能源技術(shù)等領(lǐng)域也有著重要的用途，因此這一類化合物已 經(jīng)引起眾多化學(xué)家的興趣。其中取代吡咯化合物作為重要的中間體在材料、醫(yī)藥等精細 化工生產(chǎn)中有十分廣泛的應(yīng)用，特別是在合成具有良好應(yīng)用前景的多功能卟啉類化合物 中，它們是首先需要研究和合成的前驅(qū)體，因此新的吡咯化合物的合成方法具有實際應(yīng)用 價值，受到相關(guān)領(lǐng)域科研工作者的高度關(guān)注(Simon F, Robert H, Ross W B. Tetrahedron Lett. 2003,44,1183-1185)。吡咯化合物的合成方法主要有環(huán)化反應(yīng)和環(huán)轉(zhuǎn)化反應(yīng)。1884年，Knorr首次提出 β - 二羰基化合物與α “氨基酮合成3，5- 二甲基-2，4- 二乙酯基吡咯，目前，大多數(shù)的吡 咯化合物采用Knorr法進行合成，該方法具有步驟簡單、易于控制、產(chǎn)率高等特點。后來人 們在此基礎(chǔ)上，研究提出了很多新的改進方法，如1990年Woodward等人利用改進的Knorr 方法合成了葉綠素a、卟啉和卟酚的四個吡咯單體；呂春緒等人在托尼卟吩的合成中，以 Knorr反應(yīng)為基礎(chǔ)，經(jīng)過溴化、甲酰化、脫羧等步驟合成了所需要的分子，此方法具有路線簡 潔、反應(yīng)選擇性高、有較高使用價值等特點。對于多取代的吡咯，如四取代的吡咯，它們具有 抗菌、抗氧化等藥效，可以通過Paal-Knon 法進行合成此類型的化合物，其中當胺參與反 應(yīng)時生成的是N上含有取代基的吡咯化合物，但是這時的反應(yīng)條件是比較苛刻的(需要延 長反應(yīng)時間、加入沸騰的乙酸等)，為了解決這種情況，Minetto等人提出通過使用微波輻 射來促進Paal-Knorr的新方法，依次來合成取代吡咯，實驗結(jié)果表明該方法確實解決了以 前出現(xiàn)的問題。此外異腈的環(huán)化反應(yīng)可以直接生成2或2，5位未取代的吡咯，因此也成為 人們關(guān)注的熱點之一。有文獻報道，用T0SMIC和市場上大量出售的芳烯烴只需經(jīng)過一步反 應(yīng)就能夠得到3-芳基或3，4_ 二芳基吡咯，大大縮短了合成路線。另一種方法就是環(huán)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，對于吡咯化合物的合成還可以通過其它環(huán)狀化合 物轉(zhuǎn)化而成，比較常見的是通過五元環(huán)或六元環(huán)轉(zhuǎn)化而來。對于五元環(huán)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)，如工業(yè) 上的吡咯就是通過呋喃與氨氣之間的反應(yīng)轉(zhuǎn)化而得；對于六元環(huán)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)，如在葉綠素 a中一個吡咯環(huán)合成子的構(gòu)造中，就是六元環(huán)化合物環(huán)己烯為原料經(jīng)過一些列的轉(zhuǎn)化合成 而得。最近，人們又提出了一些新的合成方法，利用過渡金屬催化合成吡咯及其衍生 物，簡化了合成路線。合成方法中使用的過渡金屬包括鈀、鉬、銅、金等，1995年，AloisFurstner等人通過還原偶聯(lián)的方法合成一些列的吡咯及其取代吡咯化合物(Furstner， Α. ；ffeintritt, H. ；Hupperts, A. J. Org. Chem. 1995,60,6637-6641) ；Alan R.Katritzky 等人利用aza-Witting反應(yīng)合成了一些吡咯化合物(Katritzky, A. Jiang, J. ；Steel, P. J. J. Org. Chem. 1994，59，4551-4555) ；Teiedor,D.和 Yamamoto，Y 等兩個課題組分別提出 通過多組分一步法合成多取代的吡咯化合物，這樣既節(jié)省原料，簡化了合成路線，縮短了合 成過程，使合成的過程大大的簡便(Tejedor，D. ；Gonzales-Cruz, D. ；Garcia-Tellado, F.； Marrero-Tellado, J. J. ；Rodriguez, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2004，126，8390—8391. Yamamoto, Y. ；Hayashi, H. ；Saigoku, Τ. ；Nishiyama, H. J. Am. Chem. Soc. 2005,127,10804-10805.)； Periasamy, Μ.等人使用多步操作的合成方法，合成了一些吡咯化合物(Periasamy，Μ.； Srinivas, G. ；Bharati, P. J. Org. Chem. 1999，64，4204-4205) ；Toste 等人使用金催化環(huán)化 加成合成二取代吡咯化合物(Gorin, D. J. ；Davis, N. R. ；Toste，F(xiàn). D. J. Am. Chem. Soc. 2005， 127,11260-11261.)，Sameer等人使用銀為催化劑，環(huán)化加成合成三取代的吡咯化合物 (Agarwal, S. ；Knolker, H. J. Org. Biomol. Chem. 2004,2,3060-3062.) ；Bartolo Gabriele 等人使用銅為催化劑，環(huán)異構(gòu)化合成多取代的吡咯化合物(Gabriele，B. ；Salerno, G.； Fazio, A. J. Org. Chem. 2003，68，7853-7861.)。綜上所述，一步法合成吡咯化合物的新型催化反應(yīng)體系是目前人們關(guān)注的重點之 一，但是目前的很多新方法仍然存在很多缺點，如需要很多處理步驟，需要先合成前驅(qū)體， 苛刻的反應(yīng)條件，很低的產(chǎn)率，較長的反應(yīng)時間等，因此具有高化學(xué)反應(yīng)性、催化劑體系廉 價、實用的新型催化反應(yīng)體系還需進一步地研究和開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一步法合成吡咯化合物的方法。本發(fā)明提供的合成式I結(jié)構(gòu)通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下 步驟在惰性氣氛中，將1，3-共軛二炔和催化劑于一級胺化合物中進行環(huán)化加成反應(yīng)，反 應(yīng)完畢得到所述式I結(jié)構(gòu)通式所示含有取代基的吡咯化合物；
權(quán)利要求
一種合成式I結(jié)構(gòu)通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下步驟在惰性氣氛中，將1，3 共軛二炔和催化劑于一級胺化合物中進行環(huán)化加成反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述式I結(jié)構(gòu)通式所示含有取代基的吡咯化合物；(式I)所述式I結(jié)構(gòu)通式中，R、R′和R″均選自下述基團中的任意一種苯基、萘基、聯(lián)苯基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、鹵代苯、酰基苯、碳原子數(shù)為1 5的烷氧基苯和碳原子數(shù)為1 10的烷基。F201010034393XC00011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述催化劑選自CuCl、CuBr和CuI中的 至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述一級胺化合物的結(jié)構(gòu)通式為 R" -NH2,其中，R"選自下述各基團中的任意一種苯基、萘基、聯(lián)苯基、噻吩基、呋喃基、批 咯基、吡啶基、烷基苯、鹵代苯、?；?、碳原子數(shù)為1-5的烷氧基苯和碳原子數(shù)為1-10的烷 基，所述一級胺化合物優(yōu)選苯胺、1-戊胺、3-甲基苯胺、對氟苯胺、3-氯-4-甲基苯胺、3-甲 基苯胺、3-氯苯胺、2，3- 二氯苯胺、2-氯苯胺和3-三氟甲基苯胺中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述1，3-共軛二炔的結(jié)構(gòu)通式為 R 二 =Z R'，其中，R和R'均選自下述基團中的任意一種苯基、萘基、聯(lián)苯基、噻吩基、 呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、鹵代苯、酰基苯、碳原子數(shù)為1-5的烷氧基苯和碳原子數(shù) 為1-10的烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述催化劑的用量為所述1，3_共 軛二炔摩爾量的5-20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述催化劑的用量為所述1，3_共軛二炔 摩爾量的10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述環(huán)化加成反應(yīng)中，溫度為 80 140°C，優(yōu)選100°C，時間為12-72小時，優(yōu)選18-24小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述環(huán)化加成反應(yīng)中，溫度為100°C，時間 為18-24小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的方法，其特征在于所述環(huán)化加成反應(yīng)中，反應(yīng)器為密 封的反應(yīng)器，優(yōu)選玻璃封管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的方法，其特征在于所述惰性氣氛為氮氣或氬氣氣 氛，優(yōu)選氮氣氣氛。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種合成取代吡咯的方法。該方法包括如下步驟在惰性氣氛中，將催化劑和1，3-共軛二炔于一級有機胺中進行加成反應(yīng)，反應(yīng)完畢得到所述取代吡咯。在該方法中，催化劑選自CuCl、CuBr和CuI中的至少一種。所述一級胺化合物為脂肪族有機胺或芳香族有機胺，所述1，3-共軛二炔為芳香族、脂肪族或者是兩者交叉的1，3-共軛二炔。本發(fā)明采用廉價、安全、易得的簡單的一價銅化合物為催化劑，反應(yīng)條件簡單溫和，同時催化劑體系表現(xiàn)出高效、高選擇性地1，3-共軛二炔與一級胺加成一步法合成取代吡咯。
文檔編號C07D207/333GK101948463SQ20101003439
公開日2011年1月19日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者華瑞茂, 鄭慶偉 申請人:清華大學(xué)