一种电催化多组分级联环化制备吡啶并咪唑稠多环类化合物的方法

本发明属于吡啶并咪唑稠多环类化合物合成，涉及一种电催化多组分级联环化制备吡啶并咪唑稠多环类化合物的方法。

背景技术：

1、目标分子的顺序和选择性组装可以快速获得复杂骨架，这可以应用于制药和材料领域。多组分反应的发展为在单一反应中构建多功能组件以及复杂的产物提供了一个便利的平台。

2、咪唑[1,2-a]吡啶是n-杂环化合物的重要骨架，广泛存在于药物或生物活性化合物中，具有较高的抗病毒、抗溃疡、抗真菌、抗菌、抗癌和抗结核活性，被认为是“药物首选”结构。一些上市药物，如阿吡坦、唑吡坦、尼莫地平、罗普瑞酮、佐利米定、沙立吡旦、米诺膦酸等都含有这种支架。传统过渡金属催化剂(pd,cu,rh,co)催化的咪唑[1,2-a]吡啶与炔的选择性环化，金属催化剂和化学计量量的氧化剂的使用，成本高昂且对环境不友好。此外，单一的两组分反应原子利用率较低，底物丰富度较差，限制了产物的多样性和复杂性，多步骤的反应不利于工业化生产。因此需要开发新的高效经济绿色的方法来制备吡啶并咪唑稠多环类化合物。冯等人公开了采用电化学技术，以苯乙酮类化合物和2-氨基吡啶在氢碘酸的作用下合成咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物[1]，但是该策略反应时间过长，效率低下，不利于工业化生产。管等人公开了使用电化学技术，咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物与苯乙炔类化合物在电化学的作用下催化合成吡啶并咪唑稠多环类化合物[2]，该策略需要提前合成咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物原料，且需要6当量的苯乙炔类化合物，原子利用率低下，经济效益低，不利于工业化大规模生产。

3、参考文献：

4、1、m.l.feng,s.q.li,h.z.he,et al.electrochemically initiatedintermolecular c–n formation/cyclization of ketones with 2-aminopyridines:anefficient method for the synthesis of imidazo[1,2-a]pyridines.green chem.,2019,21,1619–1624.

5、2、w.j.guan,k.ying,c.c.yuan,et al.catalyst-and oxidant-freeelectrooxidative site selective[3/4+2]annulation to fused polycyclicheteroaromatics.green chem.,2022,24,5191–5196.

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种电催化多组分级联环化制备吡啶并咪唑稠多环类化合物的方法，将易得的苯乙酮类化合物1、2-氨基吡啶、苯乙炔类化合物2等原料采用一锅法直接制备吡啶并咪唑稠多环类化合物，原子经济，实现吡啶并咪唑稠多环类化合物的绿色合成。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明公开了一种电催化多组分级联环化制备吡啶并咪唑稠多环类化合物的方法，将苯乙酮类化合物1与2-氨基吡啶、苯乙炔类化合物2、催化剂、电解质溶于溶剂中，得到反应液；将电极插入到反应液中，在敞开体系中接通恒定电流搅拌反应，即得吡啶并咪唑稠多环类化合物3；

4、其中，

5、所述苯乙酮类化合物1、苯乙炔类化合物2、吡啶并咪唑稠多环类化合物3的结构式如下所示：

6、

7、其中，

8、r1选自氢、卤素、c4-c6芳基和吸电子基团中的任意一种；

9、r2选自c1-c4烷氧基、c4-c6芳基和c1-c4烷基中的任意一种。

10、其中，所述苯乙酮类化合物1与2-氨基吡啶、苯乙炔类化合物2反应合成吡啶并咪唑稠多环类化合物3的化学反应方程式如下所示：

11、

12、在一些实施例中，优选地，r1选自氢、卤素、c6芳基和吸电子基团中的任意一种；r2选自c1-c2烷氧基、c6芳基和c1-c4烷基中的任意一种。

13、在一些实施例中，进一步优选地，r1选自氢、氟、氯、溴、苯基、氰基、甲氧甲酰基和三氟甲基中的任意一种；r2选自甲氧基、苯基、甲基和叔丁基中的任意一种。

14、在一些实施例中，所述催化剂为氢碘酸、碘、碘化钠和碘化钾中的任意一种或几种的组合；所述电解质为四正丁基四氟硼酸铵、四正丁基碘化铵、四正丁基六氟磷酸铵和四正丁基氟化铵中的任意一种或几种的组合；所述溶剂为乙腈、水、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、2,2,2-三氟乙醇和六氟异丙醇中的任意一种或几种的组合。

15、在一些实施例中，优选地，所述催化剂为氢碘酸；所述电解质为四正丁基四氟硼酸铵；所述溶剂为乙腈、水和乙醇任意比例的混合溶剂。

16、在一些实施例中，进一步优选地，所述溶剂为乙腈、乙醇、水体积比为3：6：1的混合溶剂。

17、在一些实施例中，所述苯乙酮类化合物1与2-氨基吡啶、苯乙炔类化合物2的摩尔比为(1：1.5：2)～(1：1.5：3)。

18、在一些实施例中，优选地，所述苯乙酮类化合物1与2-氨基吡啶、苯乙炔类化合物2的摩尔比为1：1.5：2。

19、在一些实施例中，所述反应液中，苯乙酮类化合物1的浓度为0.020～0.030mmol/ml，2-氨基吡啶的浓度为0.030～0.045mmol/ml，苯乙炔类化合物2的浓度为0.040～0.090mmol/ml，催化剂的浓度为0.004～0.006mmol/ml，电解质的浓度为0.020～0.090mmol/ml。

20、在一些实施例中，优选地，所述反应液中，苯乙酮类化合物1的浓度为0.025mmol/ml，2-氨基吡啶的浓度为0.038mmol/ml，苯乙炔类化合物2的浓度为0.050mmol/ml，催化剂的浓度为0.005mmol/ml，电解质的浓度为0.050mmol/ml。

21、在一些实施例中，所述电极，正极选自碳毡电极。

22、在一些实施例中，所述电极，负极选自铂电极。

23、其中，优选地，所述碳毡电极，规格为10mm x 10mmx 2mm。

24、其中，优选地，所述铂电极，规格为10mmx 10mm x 0.1mm。

25、在一些实施例中，所述恒定电流为8～10ma。

26、在一些实施例中，优选地，所述恒定电流为8ma。

27、在一些实施例中，所述反应，反应温度为25～65℃，反应时间为2～3h。

28、在一些实施例中，优选地，所述反应，反应温度为50℃，反应时间为2h。

29、有益效果：

30、与现有技术相比，本发明具有如下优势：

31、(1)本发明制备的吡啶并咪唑稠多环类化合物在医药和材料领域应用广泛(如阿吡坦、唑吡坦、尼莫地平、罗普瑞酮、佐利米定、沙立吡旦、米诺膦酸等都含有这种支架)本发明的制备方法以简单易得的原料一锅法制备得到产物，具有原子和步骤经济性。

32、(2)本发明中的一锅法策略，极大的缩短了反应时间，提高了反应效率。

33、(3)本发明的合成策略不需要事先合成中间体原料-咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物，通过一锅法直接制备得到产物，并且苯乙炔类化合物的使用量降低，提高了反应的原子利用率和步骤经济性。

34、(4)本发明的合成方法中底物简单易得，使用电催化多组分氧串联环化，具有原子和步骤经济性、操作简单，更加有利于工业生产，且未使用金属催化剂和氧化剂，符合绿色化学的概念。

35、(5)本发明的合成策略中苯乙酮类化合物与2-氨基吡啶在电作用下合成2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶中间体，该中间体氧化还原电位较低，易被氧化与炔进行环化反应，且中间体也可以作为催化剂，催化苯乙酮α-羰基自由基的形成，进一步促进中间体的生成。该策略中苯乙酮α-羰基自由基易被i俘获，形成的α-碘代苯乙酮易与2-氨基吡啶先反应生成相应中间体，中间体再与炔进行环合，避免了不确定的其他副产物的形成。该策略以简单易得的起始原料通过顺序选择性反应一锅法得到目标产物，反应时间短，选择性高，原子利用率和步骤经济性高。