本發(fā)明屬于有機(jī)合成化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種氮雜環(huán)卡賓催化合成多取代吡咯烷酮類化合物的方法。

背景技術(shù)：

吡咯烷酮類化合物作為一類重要的有機(jī)化合物，其在生物醫(yī)藥和合成研究中具有十分重要的作用(williams,p.g.;buchanan,g.o.;feling,r.h.;kauffman,c.a.;jensen,p.r.;fenical,w.j.org.chem.2005,70,6196)。目前，吡咯烷酮類化合物的合成的代表性合成方案有胺和羧酸衍生物的縮合；開鏈化合物的氧化自由基環(huán)化；金屬催化的環(huán)加成((a)vellalath,s.;van,k.n.;romo,d.angew.chem.int.ed.2013,52,13688.(b)liu,q.;ferreira,e.m.;stoltz,b.m.j.org.chem.2007,72,7352.(c)yoshioka,s.;nagatomo,m.;inoue,m.org.lett.2015,17,90)。但是，這些方法都有一定的局限性，如原料需要預(yù)官能團(tuán)化，反應(yīng)條件相對(duì)復(fù)雜嚴(yán)苛（高溫，昂貴的催化劑等），有副產(chǎn)物（原子經(jīng)濟(jì)性不高），受限的底物范圍以及綠色化學(xué)方面，所以限制了其在大量反應(yīng)或者工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因而發(fā)展一種原料廉價(jià)易得、步驟簡(jiǎn)單、操作方便，條件溫和，底物適用范圍廣而且效率高的合成多取代吡咯烷酮類化合物的方法是重點(diǎn)和難點(diǎn)。本發(fā)明人發(fā)展的以烯醛類化合物、α-氨基酸酯化合物為原料，以氮雜環(huán)卡賓(n-heterocycliccarbene，nhc)作為催化劑，在氧化劑的存在下，采用合適的堿合成多取代吡咯烷酮類化合物方法為一種簡(jiǎn)便實(shí)用的合成方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是要提供一種高效地合成多取代吡咯烷酮類化合物的方法。該方法是以烯醛類化合物、α-氨基酸酯化合物為原料，在氧化劑的存在下，以氮雜環(huán)卡賓作為催化劑，室溫下反應(yīng)一定時(shí)間制得多取代吡咯烷酮類化合物。

本發(fā)明的吡咯烷酮類化合物均是在有機(jī)溶劑，堿的存在和室溫下，以烯醛類化合物、α-氨基酸酯化合物為原料，在氧化劑的作用下，以氮雜環(huán)卡賓作為催化劑，室溫下反應(yīng)一定時(shí)間制得多取代吡咯烷酮類化合物。

可用下式表示：

所述的烯醛類化合物的分子通式是：；α-氨基酸酯化合物的分子通式是：；所合成的吡咯烷酮類化合物的分子通式是：。式中：r為烷基，取代乙烯基，多取代苯基，噻唑，呋喃，吡啶中的一種，所提到的多種取代苯基除非另外說明，一般是單取代的鄰、間、對(duì)位上的吸電子和給電子基團(tuán)，進(jìn)一步優(yōu)選多取代的吸電子和給電子基團(tuán)，尤其是多取代的吸電子基團(tuán)；r¹為磺酰基、乙?；⒈郊柞；?、烷基、芳基中的一種，優(yōu)選磺酰基；r²為烷基或取代芳基；r³為烷基，取代芳基，酰基或烷氧羰基；r⁴，r⁵為烷基或取代芳基。所提到的烷基，除非另外說明，一般指甲基，乙基和芐基，進(jìn)一步優(yōu)選異丙基或叔丁基，尤其是位阻較大的取代基；

所述的氮雜環(huán)卡賓(nhc)為咪唑類、三氮唑類、噻唑類鹽中的一種；

所述的氧化劑為苯醌類、二氧化錳、高價(jià)金屬鹽、空氣中的一種；

所述的堿為碳酸鉀、碳酸鈉、磷酸鉀、醋酸鉀、醇鈉、氫氧化鈉等常見無機(jī)堿以及三乙胺、1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯等常見有機(jī)堿中的一種；

所述的烯醛類化合物、α-氨基酸酯摩爾比為1:1~1:3；

所述的烯醛類化合物與氧化劑的摩爾比為1:1~1:3；

所述的烯醛類化合物與氮雜環(huán)卡賓的摩爾比為1:0.1~1:0.2；

所述的烯醛類化合物與堿的摩爾比為1:1~1:4；

反應(yīng)溫度為室溫；

所述有機(jī)溶劑是乙腈、四氫呋喃、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷或甲苯中的一種，優(yōu)選乙腈或二氯甲烷。

本發(fā)明制備所得產(chǎn)物經(jīng)過重結(jié)晶或薄層層析或柱層析等方法加以分離。如用重結(jié)晶的方法，推薦溶劑為極性溶劑與非極性溶劑的混合溶劑，推薦溶劑可為二氯甲烷―正己烷、異丙醇―石油醚、乙酸乙酯―石油醚、乙酸乙酯―正己烷或異丙醇―乙酸乙酯―石油醚等混合溶劑。用薄層層析和柱層析方法，所用的展開劑為極性溶劑與非極性溶劑的混合溶劑，推薦溶劑可為異丙醇―石油醚、乙酸乙酯―石油醚、乙酸乙酯―正己烷或異丙醇―乙酸乙酯―石油醚等混合溶劑，其體積比可以分別是：極性溶劑：非極性溶劑＝1:3~1:10。例如：乙酸乙酯：石油醚＝1:3~1:10，異丙醇：石油醚＝1:3~1:10。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種綠色高效的由烯醛類化合物、α-氨基酸酯為原料，在氧化劑存在下，以氮雜環(huán)卡賓作為催化劑，高效率一步合成吡咯烷酮類化合物的方法。與現(xiàn)有方法相比，該方法可適用于多種不同類型的烯醛類化合物，反應(yīng)條件溫和，原料廉價(jià)易得，操作簡(jiǎn)便，反應(yīng)的產(chǎn)率也較好,具有原子經(jīng)濟(jì)性，也很好的體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1產(chǎn)物的核磁共振氫譜。

圖2為實(shí)施例1產(chǎn)物的核磁共振碳譜。

圖3為實(shí)施例2產(chǎn)物的核磁共振氫譜。

圖4為實(shí)施例2產(chǎn)物的核磁共振碳譜。

圖5為實(shí)施例3產(chǎn)物的核磁共振氫譜。

圖6為實(shí)施例3產(chǎn)物的核磁共振碳譜。

具體實(shí)施方式

通過下述實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。

實(shí)施例1

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向一干燥反應(yīng)管中依次加入α-氨基酸酯(0.05mmol)，nhc(0.01mmol),k2co3(0.1mmol)，氧化劑(0.075mmol)，烯醛(0.075mmol)，然后向體系中加入5mlch3cn，室溫下反應(yīng)12h結(jié)束，停止攪拌。柱層析，淋洗劑：乙酸乙酯和石油醚以體積比1:3混合，收集組分，得相應(yīng)產(chǎn)物為黃色固體，產(chǎn)率75%。產(chǎn)物的名稱為：5-氧代-3-苯基-1-甲苯磺?；量┩?2,2-二羧酸二乙酯。結(jié)構(gòu)式如下：

該產(chǎn)物化合物的熔點(diǎn)如下：mp137-140°c；化合物的核磁共振氫譜數(shù)據(jù)如下：¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.07(d,j=8.0hz,2h),7.35-7.22(m,5h),7.12(d,j=8.0hz,2h),4.43(q,j=7.1hz,2h),4.07(t,j=8.3hz,1h),3.97-3.89(m,1h),3.84-3.79(m,1h),2.95-2.79(m,2h),2.45(s,3h),1.39(t,j=7.1hz,3h),0.96(t,j=7.1hz,3h);化合物的核磁共振碳譜數(shù)據(jù)如下：¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ172.0,167.1,165.0,145.2,135.4,135.3,129.9,128.9,128.5,128.4,128.3,63.1,62.5,46.7,36.2,21.7,13.8,13.3;化合物的低分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下:ms(esi)calcdforc23h26no7s(m+h)⁺:460.1,found:460.2;化合物的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：hrms(esi)calcdforc23h26no7s(m+h)⁺:460.1425,found460.1431。

實(shí)施例2

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向一干燥反應(yīng)管中依次加入α-氨基酸酯(0.5mmol)，nhc(0.075mmol),k2co3(0.75mmol)，氧化劑(1mmol)，對(duì)甲基肉桂醛(1mmol)，然后向體系中加入50mlch3cn，室溫下反應(yīng)12h結(jié)束，停止攪拌。柱層析，淋洗劑：乙酸乙酯和石油醚以體積比1:3混合，收集組分，得相應(yīng)產(chǎn)物為白色固體，產(chǎn)率82%。產(chǎn)物的名稱為：5-氧代-3-（對(duì)甲苯基）-1-甲苯磺?；量┩?2,2-二羧酸二乙酯。結(jié)構(gòu)式如下：

該產(chǎn)物化合物的熔點(diǎn)如下：mp128-130°c;化合物的核磁共振氫譜數(shù)據(jù)如下：¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.07(d,j=8.3hz,2h),7.33(d,j=8.2hz,2h),7.10(d,j=7.9hz,2h),6.99(d,j=8.0hz,2h),4.46-4.38(m,2h),4.05-3.91(m,2h),3.87-3.79(m,1h),2.92-2.80(m,2h),2.44(s,3h),2.31(s,3h),1.39(t,j=7.1hz,3h),0.99(t,j=7.1hz,3h);化合物的核磁共振碳譜數(shù)據(jù)如下：¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ172.2,167.1,165.0,145.1,138.4,135.4,132.2,129.9,129.1,128.9,128.2,77.4,63.1,62.4,46.6,36.3,21.7,21.0,13.9,13.4;化合物的低分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：ms(esi)calcdforc24h28no7s(m+h)⁺:474.2,found:474.2;化合物的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：hrms(esi)calcdforc24h28no7s(m+h)⁺:474.1581,found474.1590。

實(shí)施例3

在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，向一干燥反應(yīng)管中依次加入α-氨基酸酯(0.2mmol)，nhc(0.02mmol),et3n(0.6mmol)，對(duì)氯肉桂醛(0.2mmol)，然后向體系中加入25mlch2cl2，在空氣中室溫下反應(yīng)15h結(jié)束，停止攪拌。蒸掉溶劑，采用ch2cl2和正己烷重結(jié)晶得相應(yīng)產(chǎn)物為白色固體，產(chǎn)率81%。產(chǎn)物的名稱為：3-（4-氯苯基）-5-氧代-1-甲苯磺?；量┩?2,2-二羧酸二乙酯。結(jié)構(gòu)式如下：

該產(chǎn)物化合物的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如下：mp173-176°c;化合物的核磁共振氫譜數(shù)據(jù)如下：¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.06(d,j=8.3hz,2h),7.34(d,j=8.3hz,2h),7.28(d,j=8.3hz,2h),7.06(d,j=8.5hz,2h),4.48-4.37(m,2h),4.08-3.95(m,2h),3.91-3.83(m,1h),2.91-2.79(m,2h),2.45(s,3h),1.39(t,j=7.1hz,3h),1.02(t,j=7.1hz,3h);化合物的核磁共振碳譜如下：¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ171.7,167.0,164.9,145.3,135.2,134.6,134.0,129.9,129.7,129.0,128.7,77.2,63.3,62.7,46.1,36.3,21.7,13.9,13.5;化合物的低分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：ms(esi)calcdforc23h25clno7s(m+h)⁺:494.1,found:494.1;化合物的高分辨質(zhì)譜數(shù)據(jù)如下：hrms(esi)calcdforc23h25clno7s(m+h)⁺:494.1035,found494.1034。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。