微波輻射下吡喃衍生物的合成

微波輻射下吡喃衍生物的合成

自1986年danny等人將微波應用于有機反應以來，微波在有機反應中的應用引起了人們的關注。先期的反應是在密閉的容器中進行的,體系的不安全性制約了它的發(fā)展,后來人們不斷地對反應裝置進行改進,微波合成在常壓下得以現(xiàn)實[2~5],大大推動了微波合成化學的發(fā)展,許多種類型的有機反應都可以在微波輻射的條件下進行。由于微波輻射下的有機反應具有反應速度快、副反應少、產(chǎn)率高等優(yōu)點,因此,發(fā)展非常迅速。關于這一領域的研究進展不斷有綜述性文章從不同的角度進行報道[6~16],由于該領域的發(fā)展很快,不斷有新的成果報道,本文僅就微波在合成六元雜環(huán)化合物中的應用結合我們自己的工作進行綜述。1化合物的合成吡喃類化合物有廣泛的生物活性,該類化合物的合成引起了化學工作者們的注意,已有利用微波輻射合成單環(huán)的吡喃類衍生物、雙環(huán)稠合的苯并吡喃類衍生物和三環(huán)稠合的吡喃類衍生物的合成報道。1.1單環(huán)酪氨酸酶在微波輻射下,丙烯醛發(fā)生自身的Diels-Alder反應得到四氫吡喃,和常規(guī)熱反應相比,反應時間縮短,產(chǎn)率大大提高。1.2化合物的合成苯并吡喃類衍生物具有廣泛的生物活性,又是某些天然產(chǎn)物的合成子,Wagaw,S.等報道了用苯酚的衍生物與乙酰乙酸甲酯反應得到了1,4-二氫苯并吡喃衍生物,產(chǎn)率良好。Subburaj等用苯酚衍生物與3-甲基丙烯醛反應合成了1,2-二氫苯并吡喃衍生物。Bogdal,D.等用水楊酸衍生物與羧酸酯反應合成了香豆素衍生物,反應時間1~10min,產(chǎn)率55~94%。Sigh,J.等等用K-10為載體,苯酚和肉桂酸反應合成了香豆素衍生物。Frère等用氨基酚和酮酯在石墨/蒙脫土(2:1)上微波輻射8min可得到61%的產(chǎn)率,而傳統(tǒng)方法45min只得到54%的產(chǎn)率。我們以肉桂腈衍生物和5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮為原料,在無溶劑條件下合成了多氫苯并吡喃衍生物,并給出了產(chǎn)物的晶體結構[24~26]。反應在1.5~8分鐘內(nèi)完成,產(chǎn)率61~96%。以芳醛、丙二腈、3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮為原料,用微波輻射一步合成了吡喃[2,3-c]吡唑衍生物。以乙醇為溶劑用芳醛和1,3-二羰基化合物反應,合成了多氫香豆素衍生物,并給出了產(chǎn)物的晶體結構。1.3物r=h,och3Subburaj,K.等用芳氧基炔基丙基醚關環(huán)得到兩種關環(huán)產(chǎn)物(R=H,OCH3)。我們以芳醛和5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮為原料在乙二醇溶劑中合成了三環(huán)稠合的吡喃衍生物,并給出了產(chǎn)物的晶體結構,而在無溶劑條件中干反應則得到非關環(huán)產(chǎn)物。2含有氮環(huán)化合物的異構環(huán)化合物2.1含有氮和各種原子的異環(huán)化合物2.1.1以碳酸為原料的聚氫吡啶類化合物合成1,4-二氫吡啶類(DHP)化合物作為鈣離子通道的調(diào)節(jié)劑,日益受到人們的廣泛注意,人們先后合成了各種類型的1,4-二氫吡啶類化合物的衍生物,并發(fā)現(xiàn)了一些具有生物活性的物質(zhì),如2,6-二甲基-4-(3-硝基苯基)-3,5-二乙氧羰基-1,4-二氫吡啶(即尼群地平)具有治療高血壓及心血管疾病的作用,為我國剛上市的新藥。其合成方法一般由Hanztsch合成法制備,即用芳醛、乙酰乙酸乙酯,濃氨水在乙醇中回流十幾個小時得到,該方法存在回流時間長,產(chǎn)率低,以及濃氨水對人體有刺激作用所帶來的操作不便;路軍等人用碳酸氫銨代替濃氨水合成了一系列4-芳基-1,4-二吡啶類化合物,反應時間縮短至1.5小時,產(chǎn)率有所提高。Wolfe,J.P.等用芳醛、乙酰乙酸乙酯和氨經(jīng)微波輻射合成了1,4-二氫吡啶衍生物,反應時間4~10min,產(chǎn)率59.4%~76.9%。Khadikar等先將乙酰乙酸甲酯制成氨基巴豆酸甲酯,然后再將芳香醛、乙酰乙酸甲酯、氨基巴豆酸甲酯等摩爾混合用微波輻射合成了2,6-二甲基-4-芳基-3,5-二甲氧羰基-1,4-二氫吡啶類化合物。但須先將乙酰乙酸甲酯制成氨基巴豆酸甲酯再合成2,6-二甲基-4-芳基-3,5-二甲氧羰基-1,4-二氫吡啶。產(chǎn)率32%~80%。相似的反應用DMF為能量轉移劑,氧化鋁為支持劑也得到很好的結果。張雅文等也做了類似的工作。我們以芳醛、乙酰乙酸乙酯、醋酸銨(或碳酸氫銨、尿素)為原料,用微波技術一步合成了2,6-二甲基-4-芳基-3,5-二乙氧羰基-1,4-二氫吡啶,反應時間短,產(chǎn)率優(yōu)良,后處理方便。產(chǎn)物的結構單晶X-射線衍射分析證實。1,4-二氫吡啶類化合物具有生物活性,它在人體的代謝中經(jīng)歷了1,4-二氫吡啶環(huán)芳構化成吡啶的過程,對人體有一定的傷害,因而1,4-二氫吡啶類化合物的芳構化成為人們研究的熱點問題,我們用NDC作氧化劑在微波輻射下實現(xiàn)了1,4-二氫吡啶類化合物的芳構化,測定了產(chǎn)物的晶體結構。我們還用芳醛、乙酰乙酸乙酯、丙二酸亞異丙酯、醋酸銨為原料,在無溶劑條件下合成了吡啶酮衍生物,測定了產(chǎn)物的晶體結構。2.1.2化合物的晶體結構1,4-DHP母環(huán)上的結構修飾可以改變鈣離子的通道的作用,我們用芳醛與乙酰乙酸乙酯、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮和醋酸銨在無溶劑的條件下合成了多氫喹啉衍生物,測定了產(chǎn)物的晶體結構。用芳醛、5,5-二甲基-1,3-環(huán)己二酮、麥氏酸和醋酸銨在無溶劑的條件下得到二元稠合的吡啶酮衍生物。測定了產(chǎn)物的晶體結構。反應在3~5分鐘內(nèi)完成,產(chǎn)率72.4~86.2%。黃憲等以5-(甲硫亞烴基)丙二酸亞丙酯和芳胺為原料經(jīng)微波輻射合成了2-烴基-4-喹啉酮。我們以雙亞芐基環(huán)己酮或環(huán)戊酮和丙二腈為原料,在氫氧化鈉和甲醇存在下,經(jīng)微波輻射合成了雙環(huán)稠合的吡啶衍生物。2.1.3能量轉移劑的合成1,4-DHP衍生物的活性與其結構有關,吡啶環(huán)上的結構修飾引起了人們的注意,Suarcz,M.等用芳醛、達咪酮、醋酸銨以氧化鋁為支持劑,DMF為能量轉移劑合成了含有1,4-DHP母核的吖啶衍生物。我們用碳酸氫銨代替醋酸銨,不需要支持劑和能量轉移劑方便地合成了多氫化的吖啶衍生物,并測定了產(chǎn)物的晶體結構。反應在3~7分鐘內(nèi)完成,產(chǎn)率83~92%。3酰乙酸乙酯類化合物二氫脲嘧啶衍生物是一類重要的化合物,自從發(fā)現(xiàn)其有著廣泛的生物活性后,關于這類化合物的合成有很多報道,Hadikar,K.等用芳醛、乙酰乙酸乙酯、脲素為原料,乙醇作溶劑在酸性條件下微波輻射生成脲嘧啶衍生物,反應的時間有常規(guī)熱反應的數(shù)小時縮短到幾分鐘,產(chǎn)率也顯著提高。Kappe等在PPE存在下用微波輻射合成了脲嘧啶衍生物。Stefani等用乙酰乙酸甲酯、脲素為原料在無溶劑和無催化劑的條件下微波輻射,得到脲嘧啶衍生物。我們在無溶劑條件下用芳香醛、乙酰乙酸乙酯、脲素等為原料,FeCl3·6H2O為催化劑得到了脲嘧啶衍生物,在相同條件下如果不加催化劑則得到的是1,4-二氫吡啶的衍生物。MuktaG.等用芳香醛、六氫哌嗪、單質(zhì)硫合成了含硫的六氫哌嗪衍生物產(chǎn)率。SabithaG.等用2-氨基芳醛或酮與含活性亞甲基的羰基化合物反應,合成了喹啉衍生物。Feng等報道鄰苯二胺與α-羥基酮反應生成苯并哌嗪類衍生物,反應時間3~6分鐘,收率20~90%。二乙醇胺與芳香胺反應生成N-取代的哌嗪衍生物產(chǎn)率20.6~50%。乙二醛單腙與活潑亞甲基縮合反應,在常規(guī)加熱條件下,產(chǎn)物為吡啶衍生物,使用微波后選擇性生成噠嗪衍生物。在醋酸銨、醋酸存在下,經(jīng)微波輻射,α-羰基乙酰乙酸乙酯苯肼與氰基乙酸乙酯反應生成噠嗪衍生物,反應在1min內(nèi)完成Meenakshi等報道了用適當?shù)耐岷退想陆?jīng)微波輻射合成了噠嗪衍生物。用原甲酸酯與雙氨基化合物反應合成含有嘧啶環(huán)的化合物,與常規(guī)熱反應相比,時間縮短了幾十倍,后來還有類似的報道[66~68]。鄰氨基苯甲酸與原甲酸酯反應生成1,3-噁衍生物,反應在幾十分鐘內(nèi)完成鄰氨基苯甲酸與一級胺和甲酸或原甲酸酯反應生成喹唑啉酮衍生物,反應在6~9min內(nèi)完成,產(chǎn)率良好。吡唑亞胺與α,β-不飽和硝基化合物在微波輻射下反應,得到了吡唑[3,4-b]并吡啶衍生物,有些反應在常規(guī)加熱條件下不能發(fā)生。亞硝基苯與酚反應生成含氮、氧的雙雜原子化合物,無載體時收率82~90%,有載體時收率為64~80%。二甲基脲,多聚甲醛和一級胺反應生成六氫1,2,4-三嗪衍生物。收率71~84%。4微波在教學中的應用由于微波獨特的加