專利名稱：基于對(duì)硝基苯甲酸的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用對(duì)硝基苯甲酸對(duì)不同結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氮雜環(huán)是有機(jī)合成中的重·要合成砌塊和中間體，存在于許多天然產(chǎn)物中，具有良好的抗病毒、抗腫瘤及其他生物活性。氮雜環(huán)可以發(fā)生一系列重要的反應(yīng)，如開環(huán)反應(yīng)、重排反應(yīng)、還原和消除反應(yīng)等。其親核開環(huán)反應(yīng)可用于合成取代的氨基化合物，進(jìn)而合成許多具有生物活性及在醫(yī)藥化工行業(yè)極其具有應(yīng)用前景的氨基醇、氨基酸、生物堿以及盧-內(nèi)酞胺等化合物，也可以用作不對(duì)稱合成中的配體和輔助劑。探索廉價(jià)、高效的親核試劑與氮雜環(huán)丙烷的開環(huán)反應(yīng)方法頗受研究者的廣泛重視。多種親核試劑(醇類、胺類與酰胺類、硫醇與硫酚類)都可以和氮雜環(huán)丙烷進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。醇與氮雜環(huán)的反應(yīng)早在上個(gè)世紀(jì)六十年代就有報(bào)道，Ulrich等人(Ulrich H.,Emanuel P. , Friedrich K Z. The action of alcohols on ethylenimines(aziridines).Synthesis of β -amino ethers[J]. Chemische Berichte, 1964, 97(2): 510-519.)使用了很強(qiáng)的路易斯酸三氟化硼來(lái)催化各種脂肪醇與氮雜環(huán)丙烷的反應(yīng)，需要使用較大劑量的三氟化硼，反應(yīng)過程難以控制，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)率也不高。胺類與酰胺類親核性很強(qiáng)，在沒有催化劑作用下也能和氮雜環(huán)丙燒發(fā)生反應(yīng)合成1,2-二胺類化合物。Peruncheralathan等人(Peruncheralathan S. , Henze M. , Schneider C. Scandium Triflate CatalyzedAminolysis of meso-Aziridines [J]. Synlett, 2007, 2007(14): 2289-2291.)用三氟甲磺酸鈧使苯胺與氮雜環(huán)丙烷進(jìn)行反應(yīng)，在很短時(shí)間內(nèi)得到了很高的收率，但這個(gè)反應(yīng)對(duì)于被-TS，-COPh等基團(tuán)活化的氮雜環(huán)收率并不高。硫醇和硫酚也可以在沒有催化劑的條件下與氮雜環(huán)丙烷反應(yīng)，而且反應(yīng)活性比相應(yīng)的醇類高，這類反應(yīng)通常在極性溶劑中進(jìn)行。雖然 Fan 等(Fan R. H. , Hou X. L. Efficient ring-opening reaction of epoxides andaziridines promoted by tributylphosphine in water[J]. J. Org. Chem. 2003, 68:726 - 730.)開發(fā)了在水中進(jìn)行的親核開環(huán)反應(yīng)，但需要加入PBu3時(shí)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生，而且選擇性很低。含α-氫的丙二酸二乙酯也可以與氮雜環(huán)進(jìn)行親核反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)一般需要用強(qiáng)堿奪去羰基的α-氫才能實(shí)現(xiàn)。CN 102503861闡述了一種丙二酸二乙酯對(duì)氮雜環(huán)丙烷化合物的開環(huán)方法，該方法以堿為催化劑，在不同溶劑中實(shí)現(xiàn)丙二酸二乙酯對(duì)氮雜環(huán)丙烷化合物的開環(huán)反應(yīng)。該專利是我國(guó)唯一發(fā)表的關(guān)于氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法的專利。羧基上富電子的氧是羧酸類親核試劑的活性位點(diǎn)，也能和氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，但相關(guān)的專利和文獻(xiàn)非常有限。直接催化羧酸對(duì)氮雜環(huán)丙烷開環(huán)反應(yīng)的方法由 Yadav 等人于 2002 年提出(Yadav J. S·，Reddy B. V. S·，Sadashiv K. , et al.Indium Tri ate-Catalyzed Ring Open-ing of Aziridines with Carboxylic Acids[J].Tetrahedron Letters, 2002, 43(11) : 2099-2101.)，他們采用了 In (OTf) 3 作催化劑，以二氯甲烷為溶劑，室溫條件下反應(yīng)，收率在85%-92%之間，而且有較好的對(duì)應(yīng)選擇性，缺點(diǎn)在于催化劑In(OTf)3比較昂貴。綜上所述，雖然氮雜環(huán)丙烷開環(huán)反應(yīng)的研究取得了一定進(jìn)展，但普遍存在著催化劑價(jià)格高、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、選擇性低等不足之處，尋找新的親核試劑與氮雜環(huán)丙烷進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，以使反應(yīng)更易于操作，更環(huán)保，產(chǎn)率更高，選擇性更強(qiáng)值得人們進(jìn)一步去探索和發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)硝基苯甲酸對(duì)不同結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法。本發(fā)明基于對(duì)硝基苯甲酸的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法是以甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物為起始原料，以堿金屬氫氧化物為催化劑，在二甲基亞砜溶劑體系中，使用對(duì)硝基苯甲酸作為親核試劑，對(duì)氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。其中，所述的甲苯磺酰基活化的氮雜環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式
權(quán)利要求
1.基于對(duì)硝基苯甲酸的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法，是以甲苯磺酰基活化的氮雜環(huán)丙烷化合物為起始原料，以堿金屬氫氧化物為催化劑，在二甲基亞砜溶劑體系中，使用對(duì)硝基苯甲酸作為親核試劑，對(duì)氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，其中，所述的甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式 式中，R1代表H、C1 C10的烷基，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開環(huán)方法，其中R1代表C1 C6的烷基，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開環(huán)方法，其中n為3或4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開環(huán)方法，其中所述對(duì)硝基苯甲酸與氮雜環(huán)丙烷化合物的摩爾比為O. 5 5 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開環(huán)方法，其中所述二甲基亞砜的用量為2 1OmL/mmol氮雜環(huán)丙燒化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開環(huán)方法，其中所述的堿金屬氫氧化物是LiOH、NaOH、KOH或CsOH，所述堿金屬氫氧化物催化劑的摩爾數(shù)用量是氮雜環(huán)丙烷化合物摩爾數(shù)的5 40%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開環(huán)方法，其中所述的堿金屬氫氧化物是KOH或CsOH。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開環(huán)方法，其中所述的開環(huán)反應(yīng)在20 80°C下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開環(huán)方法，其中所述的開環(huán)反應(yīng)在40 60°C下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于對(duì)硝基苯甲酸的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法，是以甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物為起始原料，以堿金屬氫氧化物為催化劑，在二甲基亞砜溶劑體系中，使用對(duì)硝基苯甲酸作為親核試劑，對(duì)氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。本發(fā)明反應(yīng)過程簡(jiǎn)單，條件溫和，開環(huán)方法具有廣泛的普適性，不同結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)丙烷化合物均可獲得較高的收率，具有較高的區(qū)域選擇性。
文檔編號(hào)C07C311/20GK102875421SQ20121038643
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月13日
發(fā)明者張朝峰, 李興, 張帆, 常宏宏 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)