一种3-叠氮-2-芳基丙腈的合成方法
【技术领域】
[0001] 发明涉及一种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备（式1)，该发明中芳基Ar可为苯基， 4_甲基苯基，4_漠苯基，4_氣苯基，4_氣苯基，2_氣苯基，3_漠苯基，2_乙烯基苯基，4_二氣 甲基苯基，3-三氟甲基苯基，2, 5-二甲基苯基，2-甲氧基-5-溴苯基，2, 3二氯苯基，萘基， 1，2二氢萘基，以及茚基。以上各类芳香烯烃均经过叠氮自由基引发，氰基捕获的反应方式 得到目标化合物3-叠氮-2-芳基丙腈。该反应的发生以芳香烯为底物与叠氮，氰基化合物， 在铜的催化与氧化剂协同作用下进行。该反应利用了三甲基叠氮硅烷（TMSN 3)在氧化剂的 作用下硅氮键易断裂游离出叠氮自由基的特性，使之与芳基烯烃发生偶联反应，产生的自 由基中间体在铜的催化下生成含碳正离子的中间体，最终使用三甲基氰硅烷（TMSCN)中的 氰基负离子对其捕获得到3-叠氮-2-芳基丙腈（式1)。本发明特征在于反应迅速，所有参 与底物依次加入反应体系后便可完成反应；其次室温下便可发生反应，而对于大规模的反 应，则可通过缓慢加入氧化剂，或降低反应温度的方式便可避免反应过于剧烈造成意外；所 用催化剂金属铜不仅克服反应产率低的问题，且方便易得；整个反应过程中没有使用惰性 气体保护，实验所用溶剂和其他试剂均为市售而且没有经过任何前期处理。考虑叠氮及腈 类化合物的广泛用途，本方法在相关化学中间体，如氨基酸的合成中将具有广阔的应用前 旦 ^sO
【背景技术】
[0003] 3-叠氮-2-芳基丙腈是一类比较重要的合成中间体。从该类化合物出发，可以 比较方便的得到许多有用的合成中间体，比如，该类化合物经水解/氢化过程便得到相应 的β -氨基酸（反应式2)。但是，目前针对该类化合物的合成策略非常有限，因而相应的 化合物的价格都比较昂贵，例如，3-叠氮-2-苯基丙腈的市面价格为471美元/克（U0RSY BuildingBlocksLibrary)。因此,发展该类化合物的高效的合成方法十分必要。基于以上 背景，本发明以芳基烯烃、TMSN 3和TMSCN为原料为该类化合物的合成提供了一种简单可行 的方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为3-叠氮-2-芳基丙腈类化合物的合成提供一条简捷高效、可 工业化的合成路线，同时克服和弥补现有制备技术的不足（反应式3)。
[0007] 本发明制备方法的反应通式如（反应式3)所示，底物是芳基乙烯类化合物，其中 芳环上可以连有不同取代基。以三甲基叠氮硅，三甲基氰硅烷为原料（均为市售），按照 (反应式3)进行反应。其中，其中Ar可为苯基，4-甲基苯基，4-溴苯基，4-氯苯基，4-氟苯 基，2-氟苯基，3-溴苯基，2-乙烯基苯基，4-三氟甲基苯基，3-三氟甲基苯基，2, 5-二甲基 苯基，2-甲氧基-5-溴苯基，2, 3二氯苯基，萘基，1，2二氢萘基，以及茚基。其中三甲基叠氮 硅，三甲基氰硅烷物质量之比约为1:2,所采用催化剂为双三氟甲烷磺酸铜，氧化剂为醋酸 碘苯，溶剂为市面销售且未经任何处理甲醇。
[0008] 1. -种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，通过将所采用反应底物依次加入甲醇 中。一步生成产物（式1)。
[0009] 2. -种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法其特征在于，所采用的原料为苯乙烯且廉 价易得，所用的叠氮化合物可容易游离出叠氮自由基利于反应进行，所采用的氧化剂为常 见的高价碘氧化剂，所采用催化剂为铜。所采用溶剂为市售甲醇。
[0010] 3.反应的历程为自由基反应，三甲基叠氮硅在氧化剂作用下通过硅氮键的断裂所 游离出叠氮自由基可捕获苯乙烯活性较高的苄位，进而在苯乙烯β位游离出碳自由基。随 后通过三甲基氰硅烷的硅碳键的断裂游离出氰基自由基，在催化剂铜的作用下去捕获苯乙 烯β位，形成3-叠氮_2_芳基丙臆。
[0011] 4.反应可控，且底物的可选性，此类在苯乙烯上连有不同基团的底物都可成功应 运于该反应，经过试验得出以下底物皆可成功反应。
[0012] 以苯乙烯为最初底物进行（反应式4)。
[0014] 在苯乙烯芳环上连有不同取代基同样可实现该反应如（反应式5)。
[0016] 环状的苯乙烯可以高立体选择性的实现该反应如（反应式6)。
【具体实施方式】
[0018] 本发明的合成3-叠氮-2-芳基丙腈制备方法是
[0019] 以苯乙烯为原料（反应式4)
[0021] 将苯乙烯（35ul，0. 3mmol)，加入到搅拌的甲醇溶液中（ImL),随后依次加入三甲 基叠氮石圭（45ul, 0. 33mmol),三甲基氰石圭烧（81ul, 0. 6mmol),三氟醋酸铜（9mg, 0. 03mmol)， 醋酸碘苯（147mg，0. 46mmol)，在室温下反应十分钟完成反应，在旋转蒸发仪上抽干溶剂，经 柱层析的黄色油状液体（43. 7mg，84% )。
[0022] 产物检测数据如下：
[0023] 1HNMR ( 3 0 0MHz, CDCl3) : δ 7. 4 2 - 7. 3 7 (m, 5H) , 4. 00 (t, J = 7. 5Hz, 1H), 3. 71-3. 67(m, 7. 5Hz, 2H) ;13CNMR(75MHz, CDCl3) : δ 131. 8, 129. 1，128. 8, 127. 4， 118. 3, 54. 4, 37. 2 ;MSm/z(% ) :172(M+，10)，144(M+-28, 60)，116(100)。
[0024] 以4-溴苯乙烯为原料（反应式5)
[0026] 将4-溴苯乙烯（35ul0. 27mmol)加入到搅拌的甲醇溶液中（ImL),随后依次 加入三甲基叠氮硅（41ul，0. 298mmol)，三甲基氰硅烷（74ul，0. 55mmol)，三氟醋酸铜 (8mg, 0. 027mmol)，醋酸碘苯（130mg，0. 4mmol)，在室温下反应十分钟完成反应，在旋转蒸发 仪上抽干溶剂，经柱层析的黄色油状液体（49mg，74% )。
[0027] 产物检测数据如下：
[0028] 1HNMR (400 MHz, CDCl 3): 5 7.55(d,J = 8. 4Hz, 2H) , 7. 26 (d, J = 8. 4Hz, 2H), 3. 97(t, J = 6. 8Hz, 1H), 3· 70-3. 67(m, 2H) ;13CNMR(100MHz，CDCl3) : δ 132. 6, 13 I. 2, 129. 4, 123. 3, 118. I, 54. 3, 37. 6 ；MSm/z(%) :252([Μ+2]+, <1), 250(Μ+, <1), 224 (1), 222 (1)，196(100)，194(98)。
[0029] 以IH-茚为原料（反应式6)
[0031] 将IH-茚（35ul，0· 3mmol)加入到搅拌的甲醇溶液中（ImL),随后依次加入三甲基 叠氮石圭（45ul, 0. 33mmol),三甲基氰石圭烧（81ul, 0. 6mmol),三氟醋酸铜（9mg, 0. 03mmol),醋 酸碘苯（145mg，0. 45mmol)，在室温下反应十分钟完成反应，在旋转蒸发仪上抽干溶剂，经柱 层析的黄色油状液体（37. 2mg，67% )。
[0032] 产物检测数据如下：
[0033] 1HnmrGOOMHz, CDCl3) : δ 7. 33-7. 17 (m，4H)，4. 45 (q，J = 7. 6Hz，1H)，3. 98 (d，J = 7. 6Hz, 1H), 3. 32 (dd, J = 7. 6, 16. 0Hz, 1H), 2. 94 (q, J = 7. 6, 16. 0Hz, 1H) ； 13CNMR (I OOMHz, C DCl3) : δ 138. 8, 134. 5, 129. 4, 128. I, 125. I, 124. 3, 118. 5, 65. 6, 41. 3, 37. 5 ；MSm/z(% ) :18 4(M+，〈1), 156( [M-28]+, 4)，141( [M-43]+, 4)，129(100)。
【主权项】
1. 一种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，其特征为芳香烯烃与叠氮试剂，氰化试剂在 金属催化剂与氧化剂的作用下按照反应式（1)进行，最终得到化合物3-叠氮-2-芳基丙 臆。其中Ar可为 (1) 单或多卤代苯基如：4-溴苯基，4-氯苯基，4-氟苯基，2-氟苯基，3-溴苯基，2, 3二 氯苯基 (2) 2-乙烯基苯基，4-三氟甲基苯基，3-三氟甲基苯基，2, 5-二甲基苯基，2-甲氧 基-5-溴苯基，4-甲基苯基 (3) 萘基，1，2二氢萘基，茚基。2. 根据权利要求书1所述的一种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，其特征是所用金属 催化剂为： (1) 铜类催化剂：三氟甲烷磺酸铜，三氟甲烷磺酸亚铜，双三氟乙酸铜，醋酸铜，醋酸亚 铜，溴化铜，溴化亚铜，氯化铜，二水合氯化亚铜，氯化亚铜，六氟磷酸四乙腈铜。 (2) 钯类催化剂：四三苯基磷钯，醋酸钯，二氯化钯。 (3) 金类催化剂：一氯化金，三氯化金，双三苯基磷二氯化金。 (4) 铁类催化剂：三氯化铁。3. 根据权利要求书1所述的3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，其特征是所用的叠氮试 剂为：三甲基叠氮硅烷，叠氮化钠。所用的氰化试剂为三甲基氰硅烷，氰化钾，氰化钠，氰化 亚铜。4. 根据权利要求书1所述的3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，所用的氧化剂为三种高 价碘氧化剂：醋酸碘笨，亚碘酰苯，双三氟乙酸碘苯。5. 根据权利要求书1所述的3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，所用的溶剂为市售甲 醇，乙醇，二氯甲烷，1. 2-二氯乙烷，乙腈，N.N二甲基甲酰胺，二甲基亚砜，1. 4-二氧六环。
【专利摘要】本发明公开一种3-叠氮-2-芳基丙腈的制备方法，其反应通式如下所示本发明由芳基稀烃与三甲基叠氮硅和三甲基氰硅烷经过多组分反应，在氧化剂醋酸碘苯，金属催化剂铜的作用下形成3-叠氮-2-芳基丙腈。由于该法具有反应时间短，不需惰性气体的保护，且原料来源方便可得，所用溶剂为市售且不需要预处理等优点，所以，为3-叠氮-2-芳基丙腈的合成提供了一种简洁高效的制备方法，在合成氨基酸及其他相关的中间体的过程中的具有广阔的应用前景。
【IPC分类】C07C253/00, C07C255/67
【公开号】CN105218404
【申请号】CN201410293166
【发明人】王少华, 徐力
【申请人】兰州大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月26日