专利名称：一种1,3-二炔与一级胺环化加成反应合成取代吡咯的方法
技术领域：
本发明属于精细化工产品催化合成技术领域，涉及一种合成取代吡咯的方法，特 别是涉及一种1，3-共轭二炔与一级胺环化加成反应一步合成取代吡咯的方法。
背景技术：
吡咯及其衍生物是一类重要的五元含氮杂环化合物，自然界中有很多含有吡咯环 的大分子化合物，它们在医药、生物、食品、农药、涂料、纺织、日用化学品、造纸、感光材料、 高分子材料等领域中有着重要的用途，同时含有取代基的各种吡咯单环化合物在天然产物 化学、材料化学、药物化学以及能源技术等领域也有着重要的用途，因此这一类化合物已 经引起众多化学家的兴趣。其中取代吡咯化合物作为重要的中间体在材料、医药等精细 化工生产中有十分广泛的应用，特别是在合成具有良好应用前景的多功能卟啉类化合物 中，它们是首先需要研究和合成的前驱体，因此新的吡咯化合物的合成方法具有实际应用 价值，受到相关领域科研工作者的高度关注(Simon F, Robert H, Ross W B. Tetrahedron Lett. 2003,44,1183-1185)。吡咯化合物的合成方法主要有环化反应和环转化反应。1884年，Knorr首次提出 β - 二羰基化合物与α “氨基酮合成3，5- 二甲基-2，4- 二乙酯基吡咯，目前，大多数的吡 咯化合物采用Knorr法进行合成，该方法具有步骤简单、易于控制、产率高等特点。后来人 们在此基础上，研究提出了很多新的改进方法，如1990年Woodward等人利用改进的Knorr 方法合成了叶绿素a、卟啉和卟酚的四个吡咯单体；吕春绪等人在托尼卟吩的合成中，以 Knorr反应为基础，经过溴化、甲酰化、脱羧等步骤合成了所需要的分子，此方法具有路线简 洁、反应选择性高、有较高使用价值等特点。对于多取代的吡咯，如四取代的吡咯，它们具有 抗菌、抗氧化等药效，可以通过Paal-Knon 法进行合成此类型的化合物，其中当胺参与反 应时生成的是N上含有取代基的吡咯化合物，但是这时的反应条件是比较苛刻的(需要延 长反应时间、加入沸腾的乙酸等)，为了解决这种情况，Minetto等人提出通过使用微波辐 射来促进Paal-Knorr的新方法，依次来合成取代吡咯，实验结果表明该方法确实解决了以 前出现的问题。此外异腈的环化反应可以直接生成2或2，5位未取代的吡咯，因此也成为 人们关注的热点之一。有文献报道，用T0SMIC和市场上大量出售的芳烯烃只需经过一步反 应就能够得到3-芳基或3，4_ 二芳基吡咯，大大缩短了合成路线。另一种方法就是环转化反应，对于吡咯化合物的合成还可以通过其它环状化合 物转化而成，比较常见的是通过五元环或六元环转化而来。对于五元环转化的反应，如工业 上的吡咯就是通过呋喃与氨气之间的反应转化而得；对于六元环转化的反应，如在叶绿素 a中一个吡咯环合成子的构造中，就是六元环化合物环己烯为原料经过一些列的转化合成 而得。最近，人们又提出了一些新的合成方法，利用过渡金属催化合成吡咯及其衍生 物，简化了合成路线。合成方法中使用的过渡金属包括钯、钼、铜、金等，1995年，AloisFurstner等人通过还原偶联的方法合成一些列的吡咯及其取代吡咯化合物(Furstner， Α. ；ffeintritt, H. ；Hupperts, A. J. Org. Chem. 1995,60,6637-6641) ；Alan R.Katritzky 等人利用aza-Witting反应合成了一些吡咯化合物(Katritzky, A. Jiang, J. ；Steel, P. J. J. Org. Chem. 1994，59，4551-4555) ；Teiedor,D.和 Yamamoto，Y 等两个课题组分别提出 通过多组分一步法合成多取代的吡咯化合物，这样既节省原料，简化了合成路线，缩短了合 成过程，使合成的过程大大的简便(Tejedor，D. ；Gonzales-Cruz, D. ；Garcia-Tellado, F.； Marrero-Tellado, J. J. ；Rodriguez, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2004，126，8390—8391. Yamamoto, Y. ；Hayashi, H. ；Saigoku, Τ. ；Nishiyama, H. J. Am. Chem. Soc. 2005,127,10804-10805.)； Periasamy, Μ.等人使用多步操作的合成方法，合成了一些吡咯化合物(Periasamy，Μ.； Srinivas, G. ；Bharati, P. J. Org. Chem. 1999，64，4204-4205) ；Toste 等人使用金催化环化 加成合成二取代吡咯化合物(Gorin, D. J. ；Davis, N. R. ；Toste，F. D. J. Am. Chem. Soc. 2005， 127,11260-11261.)，Sameer等人使用银为催化剂，环化加成合成三取代的吡咯化合物 (Agarwal, S. ；Knolker, H. J. Org. Biomol. Chem. 2004,2,3060-3062.) ；Bartolo Gabriele 等人使用铜为催化剂，环异构化合成多取代的吡咯化合物(Gabriele，B. ；Salerno, G.； Fazio, A. J. Org. Chem. 2003，68，7853-7861.)。综上所述，一步法合成吡咯化合物的新型催化反应体系是目前人们关注的重点之 一，但是目前的很多新方法仍然存在很多缺点，如需要很多处理步骤，需要先合成前驱体， 苛刻的反应条件，很低的产率，较长的反应时间等，因此具有高化学反应性、催化剂体系廉 价、实用的新型催化反应体系还需进一步地研究和开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种一步法合成吡咯化合物的方法。本发明提供的合成式I结构通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下 步骤在惰性气氛中，将1，3-共轭二炔和催化剂于一级胺化合物中进行环化加成反应，反 应完毕得到所述式I结构通式所示含有取代基的吡咯化合物；
权利要求
一种合成式I结构通式所示含有取代基的吡咯化合物的方法，包括如下步骤在惰性气氛中，将1，3 共轭二炔和催化剂于一级胺化合物中进行环化加成反应，反应完毕得到所述式I结构通式所示含有取代基的吡咯化合物；(式I)所述式I结构通式中，R、R′和R″均选自下述基团中的任意一种苯基、萘基、联苯基、噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、卤代苯、酰基苯、碳原子数为1 5的烷氧基苯和碳原子数为1 10的烷基。F201010034393XC00011.tif
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述催化剂选自CuCl、CuBr和CuI中的 至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述一级胺化合物的结构通式为 R" -NH2,其中，R"选自下述各基团中的任意一种苯基、萘基、联苯基、噻吩基、呋喃基、批 咯基、吡啶基、烷基苯、卤代苯、酰基苯、碳原子数为1-5的烷氧基苯和碳原子数为1-10的烷 基，所述一级胺化合物优选苯胺、1-戊胺、3-甲基苯胺、对氟苯胺、3-氯-4-甲基苯胺、3-甲 基苯胺、3-氯苯胺、2，3- 二氯苯胺、2-氯苯胺和3-三氟甲基苯胺中的至少一种。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述1，3-共轭二炔的结构通式为 R 二 =Z R'，其中，R和R'均选自下述基团中的任意一种苯基、萘基、联苯基、噻吩基、 呋喃基、吡咯基、吡啶基、烷基苯、卤代苯、酰基苯、碳原子数为1-5的烷氧基苯和碳原子数 为1-10的烷基。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述催化剂的用量为所述1，3_共 轭二炔摩尔量的5-20%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述催化剂的用量为所述1，3_共轭二炔 摩尔量的10%。
7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述环化加成反应中，温度为 80 140°C，优选100°C，时间为12-72小时，优选18-24小时。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述环化加成反应中，温度为100°C，时间 为18-24小时。
9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于所述环化加成反应中，反应器为密 封的反应器，优选玻璃封管。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于所述惰性气氛为氮气或氩气气 氛，优选氮气气氛。
全文摘要
本发明公开了一种合成取代吡咯的方法。该方法包括如下步骤在惰性气氛中，将催化剂和1，3-共轭二炔于一级有机胺中进行加成反应，反应完毕得到所述取代吡咯。在该方法中，催化剂选自CuCl、CuBr和CuI中的至少一种。所述一级胺化合物为脂肪族有机胺或芳香族有机胺，所述1，3-共轭二炔为芳香族、脂肪族或者是两者交叉的1，3-共轭二炔。本发明采用廉价、安全、易得的简单的一价铜化合物为催化剂，反应条件简单温和，同时催化剂体系表现出高效、高选择性地1，3-共轭二炔与一级胺加成一步法合成取代吡咯。
文档编号C07D207/333GK101948463SQ20101003439
公开日2011年1月19日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者华瑞茂, 郑庆伟 申请人:清华大学