本发明涉及一种2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶的制备方法。
背景技术:
吡啶是一类在天然产物和医药化学中非常重要且有价值的含氮杂环化合物。尤其,多取代对称吡啶具有良好的生物活性,可以作为抑菌剂。除此之外,多取代对称吡啶也可作为氮配体应用于金属有机催化合成或功能材料合成。
传统方法一般都是通过β-酮酯、脂肪醛和无机铵盐经由缩合和氧化芳构化来合成2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶(j.-j.xiaandg.-w.wang,synthesis,2005,2379;m.nasr-esfahani,b.karamiandm.behzadi,j.heterocyclicchem.,2009,46,931;s.chen,m.s.hossainandf.w.foss,acssustain.chem.eng.,2013,1,1045;h.t.abdel-mohsen,j.conradandu.beifuss,greenchem.,2012,14,2686),然而产率普遍较低且一般需要多步反应。2016年,袁高强等人以β-酮酯和二甲基亚砜为原料,在碘化铵促进下以高产率合成了2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶(chin.j.chem.2016,34,887.)。但是反应中需要当量的碘化铵且有甲硫醇副产物产生。近来,我们以β-酮酯、乙酸铵和n,n-二甲基乙酰胺为原料,在铜催化下合成了2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶(j.org.chem.2017,82,8628-8633)。虽然底物范围广,但是仍然有脱甲基副产物n-甲基乙酰胺生成。因此,综合以上合成方法缺点,发展一种绿色的制备2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶的新方法是十分有价值的。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶的合成方法产率不够高、需要当量的反应试剂、环境不友好,提供一种使用廉价高效的催化剂、操作简单的方法制备2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶,使反应更绿色环保,更经济、更实用。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶的制备方法,在反应容器中加入β-酮酯、金属铜化合物、过氧化试剂、乙酸铵和甲醇,所述β-酮酯、金属铜化合物、过氧化试剂和乙酸铵的物质的量之比1:0.05~0.2:2:2,在60~120℃的条件下反应12~24小时,反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯混合溶剂进行柱层析,得到2,6-二烷基-3,5-二酯基对称吡啶。
所述β-酮酯的化学结构通式为:
所述金属铜化合物为乙酸铜、三氟乙酸铜、三氟甲磺酸铜、溴化铜、碘化亚铜、溴化亚铜、氧化亚铜中的一种。
所述过氧化试剂为叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧化氢中的一种。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1.本发明采用金属铜盐作为催化剂,高效、廉价低毒且不需要配体;
2.本发明所述原料β-酮酯、甲醇和乙酸铵都来源广泛,容易获得;
3.甲醇既作为碳源,又作为反应溶剂,沸点低,容易蒸馏除去从而循环利用;
4.本发明中仅水和叔丁醇为反应副产物,环境友好,符合绿色化学的理念。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。除非特别说明,本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购试剂、设备和常规使用的方法。
实施例一:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为92%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例二:
反应瓶中加入1b(4mmol,520mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2b,收率为80%。淡黄色固体,mp:67-68℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.68(s,1h),4.40(q,j=7.2hz,4h),2.85(s,6h),1.42(t,j=7.2hz,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.9,162.2,140.9,123.0,61.4,24.9,14.2。
实施例三:
反应瓶中加入1c(4mmol,632mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2c,收率为83%。黄色液体;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.74(s,1h),4.12(d,j=6.0hz,4h),2.87(s,6h),2.10(m,j=6.6hz,2h),1.04(d,j=7.2hz,12h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.8,162.3,141.0,122.9,71.4,27.7,25.0,19.2。
实施例四:
反应瓶中加入1d(4mmol,576mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2d,收率为82%。淡黄色固体,mp:64-65℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.62(s,1h),5.27(hept,j=6.3hz,2h),2.84(s,6h),1.39(d,j=6.3hz,12h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.6,161.7,140.8,123.5,69.1,24.9,21.9。
实施例五:
反应瓶中加入1e(4mmol,632mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2e,收率为90%。淡黄色固体,mp:107-108℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.53(s,1h),2.81(s,6h),1.61(s,18h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.4,161.1,140.7,124.6,82.0,28.1,25.0。
实施例六:
反应瓶中加入1f(4mmol,768mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2f,收率为75%。白色固体,mp:83-84℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.75(s,1h),7.44-7.41(m,4h),7.40-7.35(m,6h),5.35(s,4h),2.85(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.6,162.6,141.2,135.5,128.7,128.4,128.3,122.7,67.1,25.0。
实施例七:
反应瓶中加入1g(4mmol,568mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2g,收率为73%。黄色固体,mp:60-61℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.75(s,1h),6.09-6.01(m,2h),5.42(dq,j1=17.2hz,j2=1.4hz,2h),5.32(dq,j1=10.4hz,j2=1.3hz,2h),4.84(dt,j1=5.7hz,j2=1.3hz,4h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ165.4,162.6,141.1,131.8,122.7,118.9,66.0,25.0。
实施例八:
反应瓶中加入1h(4mmol,576mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2h,收率为99%。淡黄色液体;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.64(s,1h),3.92(s,6h),3.16(t,j=7.8hz,4h),1.78-1.70(m,4h),1.00(t,j=7.4hz,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.3,166.0,141.2,122.3,52.2,38.8,23.1,14.1。
实施例九:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、乙酸铜(0.4mmol,73mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为77%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、三氟乙酸铜(0.4mmol,116mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为71%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十一:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、三氟甲磺酸铜(0.4mmol,145mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为75%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十二:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、溴化铜(0.4mmol,89mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为76%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十三:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、碘化亚铜(0.4mmol,76mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为63%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十四:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、溴化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为66%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十五:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、过氧化二叔丁基(8mmol,1.46ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为72%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十六:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、过氧化氢(8mmol,30%水溶液,817μl)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为32%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十七:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.2mmol,29mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为86%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十八:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.8mmol,114mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为92%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例十九:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在100℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为82%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例二十:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在80℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为68%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例二十一:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在60℃加热反应24小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为59%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例二十二:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应12小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为80%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。
实施例二十三:
反应瓶中加入1a(4mmol,464mg)、氧化亚铜(0.4mmol,57mg)、叔丁基过氧化氢(8mmol,70%水溶液,1.2ml)、乙酸铵(8mmol,616mg)及甲醇(10ml),然后在120℃加热反应18小时。反应完成后先用饱和亚硫酸钠溶液淬灭,再用乙酸乙酯萃取,有机相合并后用无水硫酸钠干燥,浓缩后用石油醚和乙酸乙酯作洗脱剂进行柱层析即可得到产物2a,收率为85%。白色固体,mp:100-101℃;1hnmr(600mhz,cdcl3):δ8.71(s,1h),3.93(s,6h),2.86(s,6h);13cnmr(150mhz,cdcl3):δ166.2,162.6,141.0,122.6,52.3,24.9。