羧甲基纖維素/納米銅催化合成1,2,3-三氮唑類化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于1，2, 3-三氮唑類化合物的合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羧甲基纖維 素/納米銅催化合成1，2, 3-三氮唑類化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1，2, 3-三氮唑具有多氮五元芳雜環(huán)的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于藥物化學(xué)、有機化 學(xué)、材料化學(xué)及生物化學(xué)等領(lǐng)域。特別在藥物化學(xué)方面顯示出多種重要生物活性，在抗細(xì) 菌、抗結(jié)核、抗腫瘤、抗病毒、抗炎和鎮(zhèn)痛等方面有著顯著的作用。1，2, 3-三氮唑類化合物的 合成近年來受到有機合成和藥物化學(xué)研究者的高度重視。進(jìn)一步研究和發(fā)現(xiàn)更加高效、允 許底物結(jié)構(gòu)多樣性、特別是高選擇性地合成1，2, 3-三氮唑類化合物的方法，已經(jīng)成為點擊 化學(xué)的研究熱點。
[0003] 2002年，Sharpless小組巧妙地將銅引入了 Huisgen反應(yīng)體系，發(fā)現(xiàn)一價銅可以高 效地催化末端炔和有機疊氮的1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，而且具有高效選擇性。
[0004]
[0005] R1, R2= aryl or alkyl
[0006] 2008年，Wang等發(fā)現(xiàn)娃負(fù)載的氮雜環(huán)卡賓銅[Si02-NHC-Cu(I)]能高效地促進(jìn) Huisgen環(huán)加成反應(yīng)。在室溫、無溶劑條件下能夠單一得到1，4-二取代-1，2, 3-三氮唑化 合物，催化劑只需要lmol%的加入量，且可循環(huán)使用。
[0007]
R1，R2= aryl or alkyl 2009年Sharghi課題組將納米銅固載在木炭上，成功催化了端基炔、芐基或烷基鹵化 物和疊氮化鈉三組分合成1，4-二取代-1，2, 3-三氮唑化合物的反應(yīng)。
2010年，Chen等人用Cu(PPh3)2N03作為催化劑，在無溶劑室溫下成功進(jìn)行了 CuAAC反 應(yīng)，該體系催化劑的用量很小，催化劑并且適用于脂肪族溴化物、炔類化合物和疊氮化鈉所 進(jìn)行的三組分反應(yīng)。
Liu等人發(fā)現(xiàn)了另一種釕催化劑RuH2(C0) (PPh3)3，該催化劑能夠有效催化有機疊氮和 末端炔烴選擇性生成1，4-二取代-1，2, 3-三唑，選擇性達(dá)100%，產(chǎn)率也較好。
[0008] 1，2, 3-三氮唑類化合物已經(jīng)報道的合成方法具有各自的優(yōu)點和意義，然而它們卻 也存在著很大的不足和迫切需要改進(jìn)完善的地方，主要體現(xiàn)在以下方面中的一個或多個部 分：1、使用了昂貴的重金屬及其化合物，如Ru等；2、使用了有機堿，如Et 3N、DIPEA等；3、 銅催化的部分反應(yīng)中也有不足，如使用超量的催化劑和超量的堿及非常規(guī)的溶劑(如ScC0 2 等)。因此，隨著人們研究深度及廣度的不斷增加，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣性的要求也在不斷提高，條 件溫和及高選擇性的合成方法將仍為科研工作者未來研究的重點之一，而當(dāng)今社會人們的 環(huán)保、節(jié)能意識日益提高，更安全、更環(huán)保的新方法也是研究者們矢志不渝的追求方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供了一種反應(yīng)高效、產(chǎn)率較高、環(huán)境友好、催化效率高 且催化劑能夠循環(huán)使用的羧甲基纖維素/納米銅催化合成1，2, 3-三氮唑類化合物的方法。
[0010] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，羧甲基纖維素/納米銅催化合成 1，2, 3-三氮唑類化合物的方法，其特征在于具體步驟為：將原料端基炔類化合物、鹵化物、 疊氮化鈉和催化劑羧甲基纖維素/納米銅加入到溶劑水中，于25-KKTC攪拌反應(yīng)完全，反 應(yīng)液用乙酸乙酯或二氯甲烷萃取，有機相經(jīng)飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥后，減壓蒸去 溶劑得到粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物再經(jīng)柱層析分離得到目標(biāo)產(chǎn)物，水相過濾所得濾餅經(jīng)乙酸乙酯清 洗后得到的催化劑羧甲基纖維素/納米銅重復(fù)循環(huán)使用，所述的端基炔類化合物為苯氧丙 炔、對硝基苯氧丙炔、對乙基苯乙炔、苯乙炔、對甲基苯乙炔或?qū)β缺窖跻胰?，所述的鹵化物 為溴化芐、氯化芐、氯乙酸乙酯、對硝基氯化芐或?qū)ο趸寤S。
[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的端基炔類化合物、鹵化物、疊氮化鈉和催化劑羧甲基纖維素/ 納米銅的摩爾比為1:1. 2:1. 5:0. 003-0. 1。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的溶劑水的用量為lmmol端基炔類化合物對應(yīng)水的體積為2mL。
[0013] 進(jìn)一步優(yōu)選，反應(yīng)過程中的反應(yīng)時間為10_120min。
[0014] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的催化劑羧甲基纖維素/納米銅的具體合成步驟為：取300mL質(zhì) 量濃度為1%的羧甲基纖維素鈉水溶液，攪拌條件下滴加150mL質(zhì)量濃度為10%的CuSCVK 溶液，有淺藍(lán)色絮狀固體生成，離心脫水后用去離子水洗滌至水相無色，然后加入25mL水 合肼于室溫攪拌反應(yīng)3h，離心脫水后用去離子水洗滌后冷凍干燥至恒重得到鋁箱紙狀羧甲 基纖維素/納米銅。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點： 1、 由于采用羧甲基纖維素/納米銅催化劑在水中高效催化鹵化物、端基炔類化合物和 疊氮化鈉三組分環(huán)加成反應(yīng)生成1，2, 3-三氮唑類化合物，在常壓、25-100°C條件下反應(yīng)， 操作簡單，產(chǎn)率較高，便于工業(yè)化應(yīng)用； 2、 本發(fā)明所用的催化劑價廉易得，催化效率較高，而且可以重復(fù)循環(huán)使用，產(chǎn)率與循環(huán) 前相當(dāng)； 3、 本發(fā)明在以水作溶劑的條件下進(jìn)行，無需添加其它特殊試劑。
【具體實施方式】
[0016] 以下通過實施例對本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)該將此理解為本 發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0017] 實施例1 取質(zhì)量濃度為1%的羧甲基纖維素鈉水溶液300mL，攪拌條件下緩慢滴加150mL質(zhì)量濃 度為10%的CuS04水溶液，有淺藍(lán)色絮狀固體生成，離心脫水后用去離子水洗滌至水相無 色，再加入25mL (過量)水合肼室溫攪拌反應(yīng)3h，離心脫水后用去離子水洗滌后冷凍干燥至 恒重得到錫箱紙狀羧甲基纖維素/納米銅催化劑。
[0018] 實施例2 采用實施例1所得的羧甲基纖維素/納米銅作為催化劑，在10mL單口瓶中加入催化劑 羧甲基纖維素銅/納米銅〇. 〇31g(0. lmmol)、氯化芐0. 1512g(l. 2mmol)、疊氮化鈉0. 0976g (1.5mmol)、苯乙炔0. 102g (lmmol)和溶劑水2mL，于70°C油浴中攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)控反應(yīng) 過程，10-30min反應(yīng)后，加入乙酸乙酯萃取，水相過濾得濾餅用乙酸乙酯洗，濾餅為褐色，催 化劑反應(yīng)前后無太大變化，有機相用飽和食鹽水洗滌，取樣做HPLC對產(chǎn)物進(jìn)行分析。選取 不同的溶劑對反應(yīng)的影響見表1。
[0019] 表1不同溶劑對反應(yīng)的影響_
實施例3 采用實施例2水相過濾所得濾餅用乙酸乙酯清洗得到的羧甲基纖維素/納米銅作為 催化劑，在10mL單口瓶中加入回收的催化劑羧甲基纖維素/納米銅0. 030g (0. lmmol)、氯 化節(jié) 0.1512g (1.2mmol)、疊氮化鈉 0.0976g (1.5mmol)、苯乙塊 0.102g (lmmol)和溶劑水 2mL，在70°C油浴中攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)控反應(yīng)過程，10min反應(yīng)完全，加入乙酸乙酯萃取，水相 過濾得濾餅用乙酸乙酯清洗，濾餅為褐色，催化劑反應(yīng)前后無太大變化，有機相用飽和食鹽 水洗滌，取樣做HPLC對產(chǎn)物進(jìn)行分析，重復(fù)回收次數(shù)對反應(yīng)收率的影響見表2。
[0020] 表2雷復(fù)次數(shù)對反應(yīng)收率的影晌
實施例4 采用實施例1所得的羧甲基纖維素/納米銅作為催化劑，在lOmL單口瓶中加入催化劑 羧甲基纖維素/納米銅〇. 0090g (0. 003mmol)、苯氧丙炔0. 132g (lmmol)、氯化節(jié)0. 1512g (1. 2mmol)、疊氮化鈉0. 0976g (1. 5mmol)和溶劑水2mL，于室溫下攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)控反應(yīng) 過程，lh反應(yīng)完全，產(chǎn)品收率94%。其核磁數(shù)據(jù)為：
4 NMR (CDC13，400 MHz) J: 7. 53 (s，1H)，7. 38-7. 26 (m，7H)，6. 97 (d，/ = 8.0 Hz, 3H)，5.53 (s，2H)，5.19 (s，2H). 13C NMR (CDC13，100 MHz) 158.2， 144.7，134.5，129.5，129.2，128.8，128.1，122.6，121.3，114.8，62.1，54.3。
[0021] 實施例5 采用實施例1所得的羧甲基纖維素/納米銅作為催化劑，在10mL單口瓶中加入催化劑 羧甲基纖維素/納米銅〇. 0090g (0. 003mmol)、對硝基苯氧丙炔0. 1772g (lmmol)、氯乙酸 乙酯0. 1473g (1. 2mmol)、疊氮化鈉0. 0976g (1. 5mmol)和溶劑水2mL，于80°C油浴中攪拌 反應(yīng)，TLC監(jiān)控反應(yīng)過程_1…1皮疝嘗令?產(chǎn)品ilV盡洲％" I校磁翁據(jù)為：
4 NMR (CDC13，400 MHz) J: 8. 18 (d，/ = 8. 8 Hz, 2H)，7. 82 (s，1H)，7. 07 (d, /=9. 2 Hz, 2H), 5.32 (s, 2H), 5.18 (s, 2H), 4.27 (q, / = 7.2 Hz, 2H),1.29 (t, / = 3. 2 Hz, 3H)?13C NMR (CDC13, 100 MHz)8：166.1, 163.1, 143.2, 141.9, 125.9, 124.5, 114.9, 62.6, 62.4, 51.0, 14. l〇
[0022] 實施例6 采用實施例1所得的羧甲基纖維素/納米銅作為催化劑，在10mL單口瓶中加入催化 劑羧甲