本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新型合成方法及应用。
背景技术：
：1,2-二酮类化合物作为一种重要的结构单元，在有机合成领域中被广泛用于合成杂环类化合物（如咪唑，喹喔啉和吲哚酮-n-氧化物等）；在材料科学领域中，1,2-二酮衍生物作为光敏剂和光引发剂同样被证明具有很大的实用性。在医药领域中，二酮类化合物也表现很好的药物活性，如市场上现有药物4,7-二氮杂菲-5,6-二酮（又名安痢平，主用于慢性阿米巴痢疾,也可用于阿米巴肝脓肿的治疗。）、(消旋)-5-[[4-[(1-甲基环已基]甲氧基]苯基]甲基]2,4-噻唑烷二酮（又名酪里达唑，一种降血糖药）等。近年来，咪唑并吡啶核心骨架常见于许多市售药物分子中，包括沙利度胺，唑吡啶，支链淀粉，奥普力酮，阿尔哌啶和米诺膦酸。因此，越来越多的科研工作者致力于开发1,2-二酮类咪唑并吡啶关键结构骨架的新型合成方案。目前，现有文献报道了两种策略来构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物，一种是利用金属催化剂催化合成来构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物，如s.m.a.shakoor等（tetrahedron72.5(2016):645-652.）报道了金属铜催化的方案构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物，该方法在空气存在的条件下，使用溴化铜作为催化剂，通过2,2-联吡啶作为配体的共同作用，生成1,2-二酮类咪唑杂环化合物；同样的，sadhanendusamanta等（thejournaloforganicchemistry,81(20),10088-10093.）报道了金属铁催化的方案来构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物，该方法在空气存在的条件下，使用较廉价的氯化铁作为催化剂，在甲苯溶剂中反应来构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物。而另一种则是通过非金属的碘单质催化构建1,2-二酮类咪唑杂环化合物，如2017年siddiqpashashaik等(organic&biomolecularchemistry,2017,15(36):7696-7704.)报道了非金属碘单质作为催化剂来合成1,2-二酮类咪唑杂环化合物的方法，该方法在氧气存在的条件下，单质碘的催化作用下在dmso溶剂中合成出1,2-二酮类咪唑杂环化合。尽管这些方法都得到了不错的收率且使用廉价的金属铜、铁及非金属碘单质作为催化剂，使得反应成本降低且经济性较好。但受催化剂或者添加剂的影响，反应的成本及原子经济型仍有待提高。因此，在环境友好的绿色化学发展理念的指导下，开发出一条直接且有效的合成策略来构建杂芳基1,2-二酮就显得尤为重要。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新型合成方法用。该合成方案不适用任何催化剂及添加剂，绿色环保，反应条件温和，反应产率高，原子经济性好。并通过药物活性测试评价得到了一些具有较好药物活性的新型1,2-二酮类咪唑杂环化合物分子骨架。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新型合成方法，该类化合物具有如下所示结构：其中r1表示正戊基、环丙基或苯基等，r2表示甲氧基或卤素等该1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新型制备方法（合成反应式）如下:步骤一：首先制备咪唑并[1,2-a]-吡啶类化合物：氧气保护下，将2-氨基吡啶、苯乙酮类化合物、碘化亚铜和三氟化硼乙醚加入dmf溶剂中，60℃下反应12小时；冷却至室温，经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为3:1）提纯得到咪唑并[1,2-a]-吡啶类化合物。步骤二（拼合反应）：将步骤一合成的咪唑并[1,2-a]-吡啶类化合物、苯基乙二醛类水合物及二甲苯加入反应瓶内发生反应；反应完毕后的反应液依次经室温冷却、乙酸乙酯萃取、无水硫酸钠干燥、柱层析提纯制得所述1,2-二酮类咪唑杂环化合物。所述咪唑并[1,2-a]-吡啶类化合物和苯基乙二醛类水合物的添加摩尔比为1:1~1:1.2之间，优选1:1.2。咪唑并[1,2-a]-吡啶类化合物与所述二甲苯的反应比为0.1mmol/ml~0.2mmol/ml，优选0.1mmol/ml。所述2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物为2-（2-戊基）咪唑并[1,2-a]吡啶、2-（2-（环丙烷）咪唑并[1,2-a]吡啶和咪唑并[1,2-a]-吡啶化合物等。所述苯基乙二醛水合物为苯基乙二醛水合物、3-甲氧基苯基乙二醛水合物和4-氯苯基乙二醛水合物等。所述拼合反应（即步骤二）在温度60-100℃下搅拌反应3-6h。进一步地，所述拼合反应反应在温度80℃下搅拌反应6h。在步骤二中，所述反应液柱层析提纯的洗脱剂为石油醚与乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯的体积比为4:1。本发明所述一种1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新型合成方法，其具体优化过程见下表所示：序号催化剂/添加剂温度(℃)溶剂收率(%)1三氯化铁80甲苯742三氯化铝80甲苯683溴化锌80甲苯604吡咯烷80甲苯715苯胺80甲苯766--80甲苯787--80n,n-二甲基甲酰胺408--80n,n-二甲基乙酰胺459--80二甲基亚砜3310--80乙腈4611--80n-甲基吡咯烷酮2112--80二甲苯8213--80二氧六环6114--100二甲苯7515--60二甲苯6616a--80二甲苯7417b--80二甲苯7018c--80二甲苯65a.氧气保护状态b.溶剂为1mlc.反应时间3h结果表明：1.由实验1-6可以看出，该反应不加催化剂条件下，效果最好，收率为78%，2.由实验6-13可以看出，该反应使用溶剂为二甲苯时，效果最好，收率为82%，实验14-15表明，温度过高和过低都会影响实验效果。实验16-18结果表明氧气保护，浓度增大，反应时间减少都会影响最优结果。本发明的优点在于提供了一种合成1,2-二酮类咪唑杂环化合物的新方法，是在不添加任何催化剂和添加剂的条件下，以二甲苯作为溶剂，将咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物和苯基乙二醛类水合物在反应瓶内发生反应得到的；该合成方案在不添加任何催化剂的条件下通过双c-h键活化的方式实现了c-c键的直接构建；该合成方法所用原料均为常用化工商品，价廉易得；并且本发明涉及的新型合成方案绿色环保，反应条件温和，反应效率高，原子经济性好。此外，通过mtt测定评估一些化合物对两种癌细胞系pc-9（人肺癌），h2170（人肺癌）的体外细胞生长抑制活性。具体实施方式本发明以下结合实施例做进一步描述：本发明所述的1,2-二酮类咪唑杂环化合物的结构式如下：其中r1表示正戊基、环丙基或苯基等，r2表示甲氧基或卤素等。其制备方法如下：将2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶、苯基乙二醛水合物及二甲苯加入反应瓶内反应,其中2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶和苯基乙二醛水合物的添加摩尔比为1：1.2，2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶与所述二甲苯的反应比为0.1mmol/ml，该反应在在温度80℃下搅拌反应6h。反应完毕后的反应液依次经冷却、乙酸乙酯萃取、无水硫酸钠干燥、柱层析提纯制得所述1,2-二酮类咪唑杂环化合物。其中上述反应所述柱层析提纯的洗脱剂为石油醚与乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯的体积比为4:1。此外，通过mtt测定评估一些化合物对两种癌细胞系pc-9（人肺癌），h2170（人肺癌）的体外细胞生长抑制活性。实施例1步骤一：氧气保护下，将2-氨基吡啶（0.5mmol）、甲基戊酮（10.0mmol）、碘化亚铜（0.25mmol）和三氟化硼乙醚（0.14ml）加入2ml的dmf溶剂中，60℃下反应12小时；反应结束后，冷却至室温，经乙酸乙酯（30ml）萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为3:1）提纯得到2-（2-戊基）咪唑并[1,2-a]吡啶。步骤二：将步骤一合成的2-（2-戊基）咪唑并[1,2-a]吡啶（0.20mmol）、苯基乙二醛水合物（0.24mmol）和二甲苯（2ml）加入反应瓶中发生反应；在空气存在的状态下80℃搅拌6小时；反应结束后将反应体系冷却至室温。经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1）提纯，以得到产品1-（2-戊基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）-2-苯乙烷-1,2-二酮。反应收率为52%，其结构式为如下：1-（2-戊基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）-2-苯乙烷-1,2-二酮的波谱数据如下：柱层析洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯=4：1)黄色固体熔点76-78℃1hnmr(500mhz,cdcl3)δ9.80(d,j=7.0hz,1h),8.04(d,j=7.5hz,2h),7.75(d,j=9.0hz,1h),7.68(t,j=7.5hz,1h),7.60(t,j=8.0hz,1h),7.54(t,j=8.0hz,2h),7.17(t,j=6.5hz,1h),2.66(t,j=8.0hz,2h),1.61–1.56(m,2h),1.14–1.12(m,4h),0.76(t,j=7.0hz,3h)13cnmr(125mhz,cdcl3)δ192.8,183.7,161.2,148.8,135.0,133.1,130.9,130.2,129.6,129.2,118.9,117.1,115.5,31.8,30.2,29.5,22.3,14.0ir(kbr)2923,2854,1671,1603,1491,1409,1262,1179,716cm-1hrmsforc20h21n2o2+(m++h):计算值321.15975,实测值321.15985实施例2步骤一：氧气保护下，将2-氨基吡啶（0.5mmol）、环丙甲基酮（10.0mmol）、碘化亚铜（0.25mmol）和三氟化硼乙醚（0.14ml）加入2ml的dmf溶剂中，60℃下反应12小时；反应结束后，冷却至室温，经乙酸乙酯（30ml）萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为4:1）提纯得到2-（2-（环丙烷）咪唑并[1,2-a]吡啶。步骤二：将步骤一合成的2-（2-（环丙烷）咪唑并[1,2-a]吡啶（0.20mmol）、苯基乙二醛水合物（0.24mmol）和二甲苯（2ml）加入反应瓶中发生反应；在空气存在的状态下80℃搅拌6小时；反应结束后将反应体系冷却至室温。经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1）提纯，以得到产品1-（2-环丙基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）-2-苯基乙烷-1,2-二酮。反应收率为56%，其结构式为如下：1-（2-环丙基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）-2-苯基乙烷-1,2-二酮的波谱数据如下：柱层析洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯=4：1)黄色固体熔点142-143℃1hnmr(500mhz,cdcl3)δ9.77(d,j=7.0hz,1h),8.04(d,j=7.5hz,2h),7.68–7.66(m,2h),7.59–7.52(m,3h),7.13(t,j=6.5hz,1h),1.88–1.83(m,1h),1.13–1.12(m,2h),0.84–0.83(m,2h)13cnmr(125mhz,cdcl3)δ193.3,183.5,162.2,148.9,134.9,133.3,131.0,130.2,129.4,129.2,119.7,116.9,115.2,10.7,10.4ir(kbr)2920,2851,1672,1574,1442,1239,1081,724cm-1hrmsforc18h15n2o2+(m++h):计算值291.11280实测值291.11292实施例3步骤一：氧气保护下，将2-氨基吡啶（0.5mmol）、苯乙酮（10.0mmol）、碘化亚铜（0.25mmol）和三氟化硼乙醚（0.14ml）加入2ml的dmf溶剂中，60℃下反应12小时；反应结束后，冷却至室温，经乙酸乙酯（30ml）萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为3:1）提纯得到咪唑并[1,2-a]-吡啶化合物。步骤二：将步骤一合成的咪唑并[1,2-a]-吡啶（0.20mmol）、3-甲氧基苯基乙二醛水合物（0.24mmol）和二甲苯（2ml）加入反应瓶中发生反应；在空气存在的状态下80℃搅拌6小时；反应结束后将反应体系冷却至室温。经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1）提纯，以得到产品1-（3-甲氧基苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮。反应收率为67%，其结构式为如下：1-（3-甲氧基苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮的波谱数据如下：柱层析洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯=4：1)黄色固体熔点102-104℃1hnmr(500mhz,cdcl3)δ9.83(d,j=7.0hz,1h),7.85(d,j=9.0hz,1h),7.66(t,j=8.0hz,1h),7.36–7.28(m,5h),7.24(t,j=7.0hz,1h),7.15–7.11(m,4h),3.78(s,3h)13cnmr(125mhz,cdcl3)δ191.4,184.5,159.8,158.8,148.4,134.8,133.0,131.1,130.2,130.0,129.5,129.4,128.1,123.0,121.4,119.0,117.8,116.0,112.6,55.5ir(kbr)2922,2853,1667,1593,1403,1268,1142,725cm-1hrmsforc22h17n2o3+(m++h):计算值357.12337,实测值357.12338实施例4步骤一：氧气保护下，将2-氨基吡啶（0.5mmol）、苯乙酮（10.0mmol）、碘化亚铜（0.25mmol）和三氟化硼乙醚（0.14ml）加入2ml的dmf溶剂中，60℃下反应12小时；反应结束后，冷却至室温，经乙酸乙酯（30ml）萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为3:1）提纯得到咪唑并[1,2-a]-吡啶化合物。步骤二：将步骤一合成的咪唑并[1,2-a]-吡啶（0.20mmol）、4-氯苯基乙二醛水合物（0.24mmol）和二甲苯（2ml）加入反应瓶中发生反应；在空气存在的状态下80℃搅拌6小时；反应结束后将反应体系冷却至室温。经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1）提纯，以得到产品1-（4-氯苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮。反应收率为76%，其结构式为如下：1-（4-氯苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮的波谱数据如下：柱层析洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯=4：1)黄色固体熔点124-126℃1hnmr(500mhz,cdcl3)δ9.81(d,j=7.0hz,1h),7.87(d,j=9.0hz,1h),7.69–7.66(m,3h),7.37(d,j=8.0hz,2h),7.30–7.23(m,4h),7.14(t,j=7.5hz,2h)13cnmr(125mhz,cdcl3)δ190.2,184.0,158.9,148.6,140.8,133.0,131.9,131.3,131.0,130.1,129.7,129.4,129.1,128.1,119.0,117.8,116.1ir(kbr)2923,2853,1682,1588,1397,1247,1091,752cm-1hrmsforc21h14cln2o2+(m++h):计算值361.07383实测值361.07379实施例5步骤一：氧气保护下，将2-氨基吡啶（0.5mmol）、苯乙酮（10.0mmol）、碘化亚铜（0.25mmol）和三氟化硼乙醚（0.14ml）加入2ml的dmf溶剂中，60℃下反应12小时；反应结束后，冷却至室温，经乙酸乙酯（30ml）萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比例为3:1）提纯得到咪唑并[1,2-a]-吡啶化合物。步骤二：将步骤一合成的咪唑并[1,2-a]-吡啶（0.20mmol）、4-溴苯基乙二醛水合物（0.24mmol）和二甲苯（2ml）加入反应瓶中发生反应；在空气存在的状态下80℃搅拌6小时；反应结束后将反应体系冷却至室温。经乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥后，浓缩硅胶柱层析（石油醚与乙酸乙酯体积比为4:1）提纯，以得到产品1-（4-溴苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮。反应收率为78%，其结构式为如下：1-（4-溴苯基）-2-（2-苯基咪唑并[1,2-a]吡啶-3-基）乙烷-1,2-二酮的波谱数据如下：柱层析洗脱剂(石油醚：乙酸乙酯=4：1)黄色固体熔点138-140℃1hnmr(500mhz,cdcl3)δ9.80(d,j=6.5hz,1h),7.87(d,j=9.0hz,1h),7.68(t,j=7.5hz,1h),7.60–7.53(m,4h),7.30–7.28(m,3h),7.25(t,j=7.0hz,1h),7.14(t,j=7.5hz,2h)13cnmr(125mhz,cdcl3)δ190.4,183.9,158.9,148.5,132.9,132.3,132.1,131.3,131.0,130.1,129.7,129.7,129.4,128.1,118.9,117.8,116.1ir(kbr)2922,2852,1682,1588,1406,1248,1147,750cm-1hrmsforc21h14brn2o2+(m++h):计算值405.02332实测值405.02319测试例:选取上述得到的化合物进行活性测定实验材料：1.人癌细胞株：均购自中科院上海细胞库。2.受试药物：用dmso溶解后，配置成10000mg/ml最初浓度，备用。3.0.9%生理盐水：规格250ml；2.25g，郑州永和制药有限公司。试验方法：细胞常规接种于完全培养基中，经37℃，5%的co2饱和湿度培养、扩增。细胞用0.25%胰蛋白酶消化后，加培养液稀释成1×105个/ml癌细胞悬液（胎盘蓝染色，活细胞数均＞95%），供试验用。于96孔无菌培养板上设阴性对照孔和阳性对照孔、供试品不同浓度孔，浓度设定为64、32、16、8、4、2、1、0.5微克每毫升，同时每个浓度设3个复孔。将制备好的细胞悬液接种于96孔无菌培养板，培养24小时后加入不同浓度的化合物。阴性对照孔内加入等量的培养液，置于培养箱中培养。分别72h后取出，每孔加入mtt20微升，继续培养4h,取出后离心，吸弃去上清液。每孔加入dmso150微升，震荡后使紫蓝色甲瓒结晶完全溶解。用酶标仪测定各孔的od值，通过spss计算其ic50.试验结果上述化合物对两种人类癌细胞的抗癌活性评价数据如下（ic50）：结果表明，合成的新化合物3a，3b和3e对人肺鳞状细胞癌（h2170）的增殖具有明显的抑制作用；合成的新化合物3c和3d对人腺癌细胞（pc-9）的增殖具有明显的抑制作用。当前第1页12