本发明属于合成吡咯啉及其衍生物的技术领域，具体涉及到氨基醇与烯醇在过渡金属铁的催化剂条件下脱氢偶联以及碳-碳键的断裂合成一系列的吡咯啉及其衍生物的方法。
背景技术：
吡咯啉及其衍生物已被证明是一种有价值的中间体和多功能n-杂环化合物。由于其潜在的抗菌、抗炎、抗肿瘤、除草等生物活性，在医药和农药生产领域具有很高的应用价值。
吡咯啉的合成方法包括n-乙烯基内酰胺、lactim醚、4-卤代腈和n-(三甲基甲硅烷基)内酰胺与有机金属试剂(包括烷基锂和卤化镁等)反应。此外，还可以在有机叠氮化物中加入叔膦，钯催化不饱和胺的氧化反应合成吡咯啉。2001年，pedroj.campos课题组报道了光催化环丙基亚胺重排合成吡咯啉。2004年，daliborsames课题组通过催化吡咯烷与卤代芳烃的脱氢和芳基化反应合成吡咯啉。2009年，barbaraa.messerle课题组使用钌和锇催化炔胺的分子内加氢胺化合成吡咯啉。2016年，常俊标课题组报道了通过环丁烷甲酰胺的hoffmann重排扩环反应合成吡咯啉衍生物的方法。但通过氨基醇和烯丙醇反应，过渡金属铁催化脱氢偶联及碳碳键断裂来合成吡咯啉的方法还未被报道过。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保、无污染、反应条件温和，通过过渡金属铁催化氨基醇和烯醇脱氢偶联和碳碳键断裂合成吡咯啉类化合物的方法。
针对上述目的，本发明所采用的技术方案是：将式i所示氨基醇与式ii所示烯醇、三乙基硼酸钠、铁催化剂、叔丁醇钾加入有机溶剂中，在惰性气体保护下，120～135℃反应，反应完全后分离纯化产物，得到式iii所示吡咯啉类化合物。
式中ar代表苯基、c1～c4烷基取代苯基、c1～c4烷氧基取代苯基、卤代苯基、苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯基、萘基、菲基中任意一种，r1、r2、r3各自独立的代表h、c1～c5烷基、苯基、c1～c3烷基取代苯基、c1～c3烷氧基取代苯基中任意一种。
上述铁催化剂为下述化合物中任意一种：
(1)[(cy-pnhp)fe(co)(br)2]
式中cy代表环己基；
(2)[(ph-pnhp)fe(co)(br)2]
式中ph代表苯基；
(3)[(ipr-pnhp)fe(co)(br)2]
式中ipr代表异丙基。
上述三种铁催化剂均根据文献“weima.；suyacui.；jianliangxiao.；chaowang.chem.eur.j.2018,24,13118-13123.”中公开的方法合成。
上述合成方法中，优选所述氨基醇与烯醇的摩尔比为1:1～3。
上述合成方法中，所述三乙基硼酸钠的加入量为氨基醇摩尔量的5％～18％，优选三乙基硼酸钠的加入量为氨基醇摩尔量的9％～12％。
上述合成方法中，所述铁催化剂的加入量为氨基醇摩尔量的1％～6％，优选铁催化剂的加入量为氨基醇摩尔量的3％～4％。
上述合成方法中，所述的碱为叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯中任意一种，其加入量为氨基醇摩尔量的1～3倍。
上述合成方法中，所述有机溶剂为甲苯、四氢呋喃、1,4-二氧六环、正己烷、1,3,5-三甲苯中任意一种。
本发明首次以氨基醇和烯醇为原料合成得到吡咯啉，首次以廉价易得的金属铁作为催化剂通过脱氢偶联和碳碳键断裂实现吡咯啉的合成。操作简便，反应条件温和，绿色环保、无污染，反应底物具有良好的适用性，且能进行克级反应。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
实施例1
制备结构式如下的2-(4'-甲基苯基)-1-吡咯啉
将24μl(0.0225mmol)三乙基硼酸钠与5.3mg(0.0075mmol)[(cy-pnhp)fe(co)(br)2]、1.5ml甲苯加入到反应管中，混合搅拌10分钟，再加入37.75mg(0.25mmol)2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇、34μl(0.5mmol)烯丙醇、48mg(0.375mmol)叔丁醇钾，在氩气保护下120℃搅拌反应12小时，反应结束后冷却至室温，用二氯甲烷转移，减压蒸馏除二氯甲烷、甲苯，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为5:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，得到2-(4'-甲基苯基)-1-吡咯啉，其产率为73％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.74-7.72(d,2h),7.26-7.20(m,2h),4.06-4.03(m,2h),2.95-2.90(m,2h),2.38(s,3h),2.06-1.98(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)173.3,140.6,132.1,129.2,127.7,61.6,35.0,22.8,21.5；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值160.1126,理论值160.1118。
实施例2
制备结构式如下的2-(苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(苯并[d][1,3]二氧杂环戊烯基)-1-吡咯啉，其产率为51％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.43-7.42(d,1h),7.29-7.27(d,2h),6.83-6.81(d,1h),5.99(s,2h),4.04-4.01(t,2h),2.91-2.86(t,2h),2.06-1.98(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)172.5,149.5,148.0,129.4,122.7,108.0,107.5,101.5,61.4,35.1,22.9；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值190.0868,理论值190.0859。
实施例3
制备结构式如下的2-(4'-氯苯基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(4-氯苯基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(4'-氯苯基)-1-吡咯啉，其产率为67％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.77-7.75(d,2h),7.38-7.36(m,2h),4.07-4.03(m,2h),2.93-2.88(m,2h),2.07-2.00(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)172.3,136.4,133.2,129.0,128.8,61.7,35.0,22.8；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值180.0588,理论值180.0580。
实施例4
制备结构式如下的2-(1'-萘基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(1-萘基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(1'-萘基)-1-吡咯啉，其产率为34％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)9.01-8.98(d,1h),7.90-7.86(t,2h),7.68-7.66(d,2h),7.59-7.56(t,1h),7.53-7.46(m,1h),4.27-4.24(t,2h),3.12-3.08(t,2h),2.12-2.04(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)174.5,134.0,132.6,131.2,130.3,128.4,127.4,127.1,126.7,126.1,124.8,62.6,38.7,22.7；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值196.1126,理论值196.1122。
实施例5
制备结构式如下的2-(2'-萘基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(2-萘基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(2'-萘基)-1-吡咯啉，其产率为56％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)8.16(s,1h),8.12-8.10(d,1h),7.90-7.87(m,3h),7.54-7.49(m,2h),4.15-4.11(t,2h),3.09-3.05(t,2h),2.12-2.05(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)173.4,134.4,133.1,132.2,128.8,128.3,128.2,127.9,127.1,126.5,124.6,61.8,35.0,22.8；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值196.1126,理论值196.1114。
实施例6
制备结构式如下的2-(9'-菲基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(9-菲基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(9'-菲基)-1-吡咯啉，其产率为30％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)):δ(ppm)8.98-8.95(m,1h),8.74-8.67(m,2h),7.93-7.88(m,2h),7.70-7.58(m,4h),4.29-4.25(m,2h),3.19-3.14(m,2h),2.16-2.08(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)174.6,131.6,131.1,130.9,130.85,130.0,128.8,127.8,127.4,127.2,126.9,126.8,122.9,122.7,62.7,39.0,22.8；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值246.1283,理论值246.1274。
实施例7
制备结构式如下的3-甲基-2-苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔苯苷胺醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，用等摩尔2-丁烯-1-醇替换实施1中的烯丙醇，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为10:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，其他步骤与实施例1相同，得到3-甲基-2-苯基-1-吡咯啉，其产率为60％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.83-7.81(t,2h),7.41-7.40(d,3h),4.09-3.92(m2h),3.46-3.42(t,1h),2.30-2.20(m,1h),1.75-1.71(m,1h),1.19-1.17(d,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)177.6,133.8,130.2,128.6,128.0,59.2,41.6,32.1,18.3；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值160.1126,理论值160.1120。
实施例8
制备结构式如下的3-丙基-2-苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-己烯-1-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，其他步骤与实施例7相同，得到3-丙基-2-苯基-1-吡咯啉，其产率为39％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.80-7.78(m,2h),7.42-7.40(m,3h),4.10-4.03(m,1h),3.99-3.88(m,1h),3.40-3.34(m,1h),2.22-2.12(m,1h),1.86-1.80(m,1h),1.42-1.26(m,4h),0.93-0.89(t,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)176.7,134.3,130.2,128.6,128.0,59.8,47.2,34.4,29.3,21.1,14.2；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值188.1439,理论值188.1438。
实施例9
制备结构式如下的4-甲基-2-苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-甲基-2-丙烯-1-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，其他步骤与实施例7相同，得到4-甲基-2-苯基-1-吡咯啉，其产率为54％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.83-7.82(m,2h),7.42-7.39(m,3h),4.20-4.15(m,1h),3.67-3.63(m,1h),3.14-3.10(m,1h),2.60-2.53(m,2h),1.11-1.10(d,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)173.0,134.8,130.5,128.5,127.7,69.0,43.3,31.6,20.5；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值160.1126,理论值160.1115。
实施例9
制备结构式如下的2，4-二苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-苯基-2-丙烯-1-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，其他步骤与实施例7相同，得到2,4-二苯基-1-吡咯啉，其产率为30％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.83-7.82(m,2h),7.45-7.41(m,3h),7.32-7.29(m,2h),7.25-7.20(m,3h),4.56-4.50(m,1h),4.15-4.10(m,1h),3.71-3.63(m,1h),3.51-3.44(m,1h),3.13-3.06(m,1h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)172.6,145.2,134.5,130.7,128.9,128.7,127.8,127.0,126.6,69.7,44.2,43.1；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值222.1278,理论值222.1283。
实施例10
制备结构式如下的5-甲基-2-苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔3-丁烯-2-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，135℃反应6小时，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，其他步骤与实施例7相同，得到5-甲基-2-苯基-1-吡咯啉，其产率为49％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.85-7.82(q,2h),7.41-7.37(m,3h),4.31-4.26(q,1h),3.10-3.01(m,1h),2.93-2.84(m,1h),2.29-2.20(m,1h),1.60-1.51(m,1h),1.37-1.35(d,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)171.9,134.9,130.4,128.5,127.8,68.6,35.3,30.8,22.3；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值160.1126,理论值160.1127。
实施例11
制备结构式如下的5-戊基-2-苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔1-辛烯-3-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，135℃反应12小时，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，其他步骤与实施例7相同，得到5-戊基-2-苯基-1-吡咯啉，其产率为50％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.85-7.83(m,2h),7.41-7.39(m,3h),4.20-4.15(m,1h),3.05-2.97(m,1h),2.92-2.83(m,1h),2.24-2.15(m,1h),1.86-1.82(m,1h),1.63-1.57(m,2h),1.49-1.45(m,4h),0.92-0.88(t,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)171.8,134.9,130.3,128.5,127.7,73.5,36.8,35.0,32.1,28.7,26.5,22.8,14.2；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值216.1752,理论值216.1753。
实施例12
制备结构式如下的2,5-二苯基-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔1-苯基-2-丙烯-1-醇替换实施例7中的2-丁烯-1-醇，135℃反应24小时，以石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1的混合液为淋洗剂，快速柱层析分离产物，其他步骤与实施例7相同，得到2,5-二苯基-1-吡咯啉，其产率为44％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.96-7.94(d,2h),7.45-7.42(t,3h),7.35-7.29(m,4h),7.25-7.23(d,1h),5.33-5.30(t,1h),3.21-3.14(m,1h),3.05-2.97(m,1h),2.64-2.55(m,1h),1.95-1.86(m,1h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)173.8,144.8,134.6,130.7,128.6,128.0,126.9,126.7,76.2,35.7,32.6；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值222.1283,实际值222.1280。
实施例13
制备结构式如下的2-(4'-甲氧基苯基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(4-甲氧基苯基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(4'-甲氧基苯基)-1-吡咯啉，其产率为41％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.79-7.77(d,2h),6.92-6.90(d,2h),4.04-4.01(t,2h),3.83(s,3h),2.93-2.88(t,2h),2.05-1.97(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)172.7,161.4,129.2,113.8,61.4,55.4,34.9,22.8；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值176.1075,理论值176.1073。
实施例14
制备结构式如下的2-(3',5'-二甲基苯基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔2-氨基-1-(3,5-二甲基苯基)乙醇替换实施例1中的2-氨基-1-(4-甲基苯基)乙醇，其他步骤与实施例1相同，得到2-(3',5'-二甲基苯基)-1-吡咯啉，其产率为70％，表征数据为：1hnmr(400mhz,cdcl3):δ(ppm)7.46(s,2h),7.06(s,1h),4.06-4.02(t,2h),2.94-2.89(m,2h),2.34(s,6h),2.05-1.97(m,2h)；13cnmr(100mhz,cdcl3):δ(ppm)173.0,134.9,130.4,128.5,127.7,69.1,43.3,31.6,20.5；hrms(esi+)m/zc10h11n[m+h]+:实验值174.1283,理论值174.1274。
实施例15
制备结构式如下的2-(4'-甲基苯基)-1-吡咯啉
本实施例中，用等摩尔[(ipr-pnhp)fe(co)(br)2]替换实例1中的[(cy-pnhp)fe(co)(br)2]，其他步骤与实施例1相同，得到2-(4'-甲基苯基)-1-吡咯啉，其产率为71％。