乙酰丙酮銅(ii)催化合成1,2,3-三氮唑類化合物的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于1，2, 3-三氮唑類化合物的合成技術領域，具體涉及一種乙酰丙酮銅 (Π )催化合成1，2, 3-三氮唑類化合物的方法。
【背景技術】
[0002] 1，2, 3-三氮唑是最有價值的化合物中的一種，并已被廣泛應用在化學的各種領 域，如藥物化學、農業(yè)化學和材料化學。中間體三氮唑是構建分子的基本模塊之一，不僅是 有機合成的重要中間體，也是生理活性化合物的基本骨架。環(huán)加成反應是有機化學中非常 重要和經典的反應之一。自從Huisgen提出了 1，3_偶極環(huán)加成的概念之后，1，3_偶極環(huán)加 成反應已經成為合成五元雜環(huán)化合物的通用方法。環(huán)加成反應的研宄已有很多年的歷史， 研宄者們一直致力于尋求高效、廉價的綠色催化劑。2002年，Sharpless小組（Angew. Chem .Int. Ed.，2002,41，2596-2599)非常巧妙地將銅引入了 Huisgen反應體系，發(fā)現(xiàn)了一價 銅可以高效催化末端炔和有機疊氮化合物的1，3-偶極環(huán)加成反應，并且具有高效的選擇 性和專一性。但亞銅鹽是熱力學不穩(wěn)定的，所以容易被氧化成Cu (II)或者歧化成Cu (0) 和Cu (II)。為此，在反應過程中將Cu (II)鹽還原產生Cu (I)來催化反應進行卻能取得 更好的效果，例如 CuSO4 ·5Η20-抗壞血酸鈉（Angew. Chem. Int. Ed 2002，41，2596)， Cu (OAc)2. H2O-抗壞血酸鈉 （Tetrahedron Lett. 2008，49，1979)等，除了加入還原劑 外，人們還在體系中加入配體來穩(wěn)定Cu (I)。在2004年，F(xiàn)okin小組（Org. Lett. 2004， 6，2853-2855)利用三氮唑類配體TBAB來穩(wěn)定Cu (I)，在室溫下高效催化Huisgen環(huán)加 成反應，合成了 1，4-二取代1，2, 3-三氮唑類化合物，然而，直接使用廉價易得二價銅(如硫 酸銅、羧酸銅等）作為催化劑更具有優(yōu)勢。近幾年來，Cu (II)作為催化劑的研宄取得了很 好的結果。2006年，Reddy報道了 Cu (OAc)2催化疊氮化合物和炔烴的環(huán)加成反應，20mol% Cu (OAc) 2作為催化劑，在水相室溫下反應20h可以得到較好收率（SynI ett 2006，（6)， 957-959)。2007年，Kikuchi等報道了 Cu (OTf)Jt為催化劑的一鍋反應：TMSN3與烯丙基 醋酸酯發(fā)生親核取代反應先生成疊氮化合物，然后與炔烴發(fā)生環(huán)加成反應（Synlett 2007， (15)，2436-2438)。2008年，Mizuno報道了硅鎢酸鹽負載的Cu (II)催化的CuAAC反應 (ChemSusChem 2009，2(1)，59-62)。2009 年，Kasi Pitchumani 報道了水滑石負載的 Cu (II)作催化劑，乙腈溶劑中，室溫反應需 6-12h (Chem. - Eur. J. 2009，15，2755-2758)。 2010年，Heaney等報道了 Cu2(OH)3OAc催化疊氮和炔徑的環(huán)加成反應，在乙腈溶劑中，使 用lOmol%的催化劑，微波加熱反應10min可以得到較好收率，但是同時得到大量的炔烴自 身偶聯(lián)的產物（Chem. Commun, 2010，（46)，2274-2276)。2012 年 fcotherton 等人報道 了利用Cu (ClO4)2和NaI生成CuI和I 2，其中利用CuI催化了末端炔烴與疊氮的1，3-偶 極環(huán)加成，生成了 5-碘-1,4-二取代-1,2, 3-三唑類化合物（J. Org. chem，2012，77， 6443-6455)。以上這些利用Cu作催化劑來催化合成1，2, 3-三氮唑類化合物的反應中金屬 催化劑不易制得，容易失活且難以回收，所用溶劑大多為有機試劑、合成的當前策略通常需 要繁瑣的多步合成，其他特殊添加試劑多。鑒于這些不足之處，開發(fā)出新的、可以循環(huán)使用、 反應易于操作和處理的催化劑體系，成為研宄的熱點。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種工藝簡單、收率高、反應條件溫和、綠色 環(huán)保、產品性能穩(wěn)定、催化效率高且催化劑能夠循環(huán)使用的乙酰丙酮銅（II)催化合成 1，2, 3-三氮唑類化合物的方法。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題采用如下技術方案，乙酰丙酮銅（II)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：以疊氮化合物和端基炔類化合物 為原料，以乙酰丙酮銅（II)為催化劑，以水為溶劑攪拌反應，TLC監(jiān)控原料反應完全，反應 產物加乙酸乙酯萃取，將水相和有機相同時過濾，濾餅用乙酸乙酯清洗得到催化劑乙酰丙 酮銅（II)重復循環(huán)使用，濾液通過分液得到有機相1，2, 3-三氮唑類化合物。
[0005] 進一步限定，所述的疊氮化合物為苯基疊氮、疊氮乙酸乙酯、芐基疊氮或鄰硝基苯 基置氣。
[0006] 進一步限定，所述的疊氮化合物、端基炔類化合物和催化劑乙酰丙酮銅（II)的摩 爾比為 1-1. 2:1:0. 05-0. 2。
[0007] 本發(fā)明所述的乙酰丙酮銅（II)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：以鹵化芐或氯乙酸乙酯、疊氮化鈉和端基炔類化合物為原料，以乙酰丙酮 銅（II)為催化劑，以水為溶劑攪拌反應，TLC監(jiān)控原料反應完全，反應產物加乙酸乙酯萃 取，將水相和有機相同時過濾，濾餅用乙酸乙酯清洗得到催化劑乙酰丙酮銅（II)重復循環(huán) 使用，濾液通過分液得到有機相1，2, 3-三氮唑類化合物。
[0008] 進一步限定，所述的鹵化節(jié)為溴化節(jié)。
[0009] 進一步限定，所述的鹵化芐或氯乙酸乙酯、疊氮化鈉、端基炔類化合物和催化劑乙 酰丙酮銅（Π )的摩爾比為1. 2:1. 5:1:0. 05。
[0010] 進一步限定，所述的端基炔類化合物為苯氧丙炔、對硝基苯氧丙炔、4-乙基苯乙 炔、4-甲基苯乙炔或對氯苯氧乙炔。
[0011] 進一步限定，所述的溶劑水的用量為Imol端基炔類化合物對應水的體積為4mL。
[0012] 進一步限定，反應過程中的反應溫度為50°C。
[0013] 進一步限定，所述的催化劑乙酰丙酮銅（II)的合成過程為：將Cu(NO3) 2 · 3H20溶 于水中并加入濃氨水得到含有銅氨絡合離子[Cu(NH3)4] 2+的溶液，攪拌下再加入乙酰丙酮 得到藍色沉淀，過濾水洗，真空干燥得到藍色粉狀粗品，粗品用氯仿和甲醇的混合溶液回流 溶清，降溫析晶烘干得到藍色晶狀物乙酰丙酮銅（II)。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點： 1、 由于本發(fā)明采用乙酰丙酮銅（II)在水中高效催化疊氮化合物與端基炔類化合物的 環(huán)加成反應生成1，2, 3-三氮唑類化合物，在常壓，50°C下反應，所需要的反應裝置簡單，反 應時間短，降低了能源消耗，相對于現(xiàn)有技術更加經濟； 2、 本發(fā)明所用的催化劑便宜，制備方法簡單，催化效率高，而且可以重復利用，可再生， 再生的催化劑仍然具有較高的催化活性，產物的收率與再生前的催化劑相當； 3、 本發(fā)明在以水作溶劑的條件下進行，無需添加其他特殊試劑，易于處理的催化劑體 系對環(huán)境更加友好。
【具體實施方式】
[0015] 以下通過實施例對本發(fā)明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本 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)明上述內容實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā) 明的范圍。
[0016] 實施例1 將IOg(0. (Mlmol)Cu(NO3)2 · 3H20溶于IOOmL水中，加入15mL濃氨水得到含有銅氨絡 合離子[Cu(NH3)4]2+的溶液，攪拌下再加 IlmL乙酰丙酮得到藍色沉淀，過濾水洗，真空干燥 得到10. 05g藍色粉狀粗品，粗品用75mL氯仿和225mL甲醇的混合溶液回流溶清，降溫析晶 烘干得到7. 48g藍色晶狀物乙酰丙酮銅（II)備用。
[0017] 實施例2 采用實施例1所得的乙酰丙酮銅（II)作為催化劑，在IOmL單口瓶中加入催化劑乙酰丙 酬銅（II )0. 0065g (0. 025mmol)、苯氧丙塊 0. 066g (0. 5mmol)、苯基疊氣 0. 060g(0. 5mmol)和 水2mL，于50°C油浴中攪拌反應，TLC監(jiān)控反應過程。TLC監(jiān)控0.5h反應完全，加入乙酸乙 酯萃取，將水相和有機相同時過濾，濾餅用乙酸乙酯洗，濾餅為藍色，催化劑反應前后無太 大變化，把濾液分液，有機相取樣做HPLC對產物進行分析，不同溶劑對反應的影響見表一。
[0018] 表一不同溶劑對反應的影響
[0019] 實施例3 采用實施例2再生的乙酰丙酮銅（II)作為催化劑，在IOmL單口瓶中加入回收 的催化劑乙酰丙酮銅（II) 0. 026g (0.1 mmol)、苯氧丙炔0. 066g (0. 5mmol)、苯基疊氮 0. 071g(0. 6mmol)和水2mL，于50°C油浴中攪拌反應，TLC監(jiān)控反應過程。TLC監(jiān)控0. 5h反 應完全，加入乙酸乙酯萃取，將水相和有機相同時過濾，濾餅(催化劑）用乙酸乙酯洗，將濾 液分液，有機相取樣做HPLC對產物進行分析，重復回收次數(shù)對反應收率的影響見表二。
[0020] 表二重復次數(shù)對反應收率的影響
[0021] 實施例4 采用實施例1所得的乙酰丙酮銅（II)作為催化劑，在IOmL單口瓶中加入催化 劑乙酰丙酮銅（II) 0. 〇〇65g (0. 025mmol)、苯氧丙炔0. 066g (0. 5mmol)、疊氮乙酸乙醋 0. 0645g(0. 5mmol)和水2mL，于50°C油浴中攪拌反應，TLC監(jiān)控反應過程。TLC監(jiān)控Ih反 應完全，產品收率92. 5%。
[0022] 1H NMR (CDCl3, 400 MHz) J: 7. 75 (s，1H)，7. 30-6. 94 (m, 5H)，5. 22 (s， 2H), 5. 14(s, 2H), 4.23 (q, J= 6.8 Hz, 2H), 1.28 (t, J= 7.2 Hz, 3H). 13C NMR (CDCl3, 100 MHz) J: 166.3, 158.2，144.6，129.6，124.3，121.3，114.8，62.4， 61.8，50.9，14.0〇
[0023] 實施例5 采用實施例1所得的乙酰丙酮銅（II)作為催化劑，在IOmL單口瓶中加入催化劑乙 酰丙酮銅（II) 0. 0065g(0. 025mmol)、對硝基苯氧丙炔0. 0886g(0. 5mmol)、疊氮乙酸乙醋 0. 0645g(0. 5mmol)和水2mL，于50°C油浴中攪拌反應，TLC監(jiān)控反應過程。TLC監(jiān)控2. 5h反 應完全，產品收率91. 3%。
[0024] 1HNMR (CDCl3, 400 MHz) 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, 3