微波辐射下吡喃衍生物的合成

微波辐射下吡喃衍生物的合成

自1986年danny等人将微波应用于有机反应以来，微波在有机反应中的应用引起了人们的关注。先期的反应是在密闭的容器中进行的,体系的不安全性制约了它的发展,后来人们不断地对反应装置进行改进,微波合成在常压下得以现实[2~5],大大推动了微波合成化学的发展,许多种类型的有机反应都可以在微波辐射的条件下进行。由于微波辐射下的有机反应具有反应速度快、副反应少、产率高等优点,因此,发展非常迅速。关于这一领域的研究进展不断有综述性文章从不同的角度进行报道[6~16],由于该领域的发展很快,不断有新的成果报道,本文仅就微波在合成六元杂环化合物中的应用结合我们自己的工作进行综述。1化合物的合成吡喃类化合物有广泛的生物活性,该类化合物的合成引起了化学工作者们的注意,已有利用微波辐射合成单环的吡喃类衍生物、双环稠合的苯并吡喃类衍生物和三环稠合的吡喃类衍生物的合成报道。1.1单环酪氨酸酶在微波辐射下,丙烯醛发生自身的Diels-Alder反应得到四氢吡喃,和常规热反应相比,反应时间缩短,产率大大提高。1.2化合物的合成苯并吡喃类衍生物具有广泛的生物活性,又是某些天然产物的合成子,Wagaw,S.等报道了用苯酚的衍生物与乙酰乙酸甲酯反应得到了1,4-二氢苯并吡喃衍生物,产率良好。Subburaj等用苯酚衍生物与3-甲基丙烯醛反应合成了1,2-二氢苯并吡喃衍生物。Bogdal,D.等用水杨酸衍生物与羧酸酯反应合成了香豆素衍生物,反应时间1~10min,产率55~94%。Sigh,J.等等用K-10为载体,苯酚和肉桂酸反应合成了香豆素衍生物。Frère等用氨基酚和酮酯在石墨/蒙脱土(2:1)上微波辐射8min可得到61%的产率,而传统方法45min只得到54%的产率。我们以肉桂腈衍生物和5,5-二甲基-1,3-环己二酮为原料,在无溶剂条件下合成了多氢苯并吡喃衍生物,并给出了产物的晶体结构[24~26]。反应在1.5~8分钟内完成,产率61~96%。以芳醛、丙二腈、3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-酮为原料,用微波辐射一步合成了吡喃[2,3-c]吡唑衍生物。以乙醇为溶剂用芳醛和1,3-二羰基化合物反应,合成了多氢香豆素衍生物,并给出了产物的晶体结构。1.3物r=h,och3Subburaj,K.等用芳氧基炔基丙基醚关环得到两种关环产物(R=H,OCH3)。我们以芳醛和5,5-二甲基-1,3-环己二酮为原料在乙二醇溶剂中合成了三环稠合的吡喃衍生物,并给出了产物的晶体结构,而在无溶剂条件中干反应则得到非关环产物。2含有氮环化合物的异构环化合物2.1含有氮和各种原子的异环化合物2.1.1以碳酸为原料的聚氢吡啶类化合物合成1,4-二氢吡啶类(DHP)化合物作为钙离子通道的调节剂,日益受到人们的广泛注意,人们先后合成了各种类型的1,4-二氢吡啶类化合物的衍生物,并发现了一些具有生物活性的物质,如2,6-二甲基-4-(3-硝基苯基)-3,5-二乙氧羰基-1,4-二氢吡啶(即尼群地平)具有治疗高血压及心血管疾病的作用,为我国刚上市的新药。其合成方法一般由Hanztsch合成法制备,即用芳醛、乙酰乙酸乙酯,浓氨水在乙醇中回流十几个小时得到,该方法存在回流时间长,产率低,以及浓氨水对人体有刺激作用所带来的操作不便;路军等人用碳酸氢铵代替浓氨水合成了一系列4-芳基-1,4-二吡啶类化合物,反应时间缩短至1.5小时,产率有所提高。Wolfe,J.P.等用芳醛、乙酰乙酸乙酯和氨经微波辐射合成了1,4-二氢吡啶衍生物,反应时间4~10min,产率59.4%~76.9%。Khadikar等先将乙酰乙酸甲酯制成氨基巴豆酸甲酯,然后再将芳香醛、乙酰乙酸甲酯、氨基巴豆酸甲酯等摩尔混合用微波辐射合成了2,6-二甲基-4-芳基-3,5-二甲氧羰基-1,4-二氢吡啶类化合物。但须先将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-1,4-二氢吡啶。产率32%~80%。相似的反应用DMF为能量转移剂,氧化铝为支持剂也得到很好的结果。张雅文等也做了类似的工作。我们以芳醛、乙酰乙酸乙酯、醋酸铵(或碳酸氢铵、尿素)为原料,用微波技术一步合成了2,6-二甲基-4-芳基-3,5-二乙氧羰基-1,4-二氢吡啶,反应时间短,产率优良,后处理方便。产物的结构单晶X-射线衍射分析证实。1,4-二氢吡啶类化合物具有生物活性,它在人体的代谢中经历了1,4-二氢吡啶环芳构化成吡啶的过程,对人体有一定的伤害,因而1,4-二氢吡啶类化合物的芳构化成为人们研究的热点问题,我们用NDC作氧化剂在微波辐射下实现了1,4-二氢吡啶类化合物的芳构化,测定了产物的晶体结构。我们还用芳醛、乙酰乙酸乙酯、丙二酸亚异丙酯、醋酸铵为原料,在无溶剂条件下合成了吡啶酮衍生物,测定了产物的晶体结构。2.1.2化合物的晶体结构1,4-DHP母环上的结构修饰可以改变钙离子的通道的作用,我们用芳醛与乙酰乙酸乙酯、5,5-二甲基-1,3-环己二酮和醋酸铵在无溶剂的条件下合成了多氢喹啉衍生物,测定了产物的晶体结构。用芳醛、5,5-二甲基-1,3-环己二酮、麦氏酸和醋酸铵在无溶剂的条件下得到二元稠合的吡啶酮衍生物。测定了产物的晶体结构。反应在3~5分钟内完成,产率72.4~86.2%。黄宪等以5-(甲硫亚烃基)丙二酸亚丙酯和芳胺为原料经微波辐射合成了2-烃基-4-喹啉酮。我们以双亚苄基环己酮或环戊酮和丙二腈为原料,在氢氧化钠和甲醇存在下,经微波辐射合成了双环稠合的吡啶衍生物。2.1.3能量转移剂的合成1,4-DHP衍生物的活性与其结构有关,吡啶环上的结构修饰引起了人们的注意,Suarcz,M.等用芳醛、达咪酮、醋酸铵以氧化铝为支持剂,DMF为能量转移剂合成了含有1,4-DHP母核的吖啶衍生物。我们用碳酸氢铵代替醋酸铵,不需要支持剂和能量转移剂方便地合成了多氢化的吖啶衍生物,并测定了产物的晶体结构。反应在3~7分钟内完成,产率83~92%。3酰乙酸乙酯类化合物二氢脲嘧啶衍生物是一类重要的化合物,自从发现其有着广泛的生物活性后,关于这类化合物的合成有很多报道,Hadikar,K.等用芳醛、乙酰乙酸乙酯、脲素为原料,乙醇作溶剂在酸性条件下微波辐射生成脲嘧啶衍生物,反应的时间有常规热反应的数小时缩短到几分钟,产率也显著提高。Kappe等在PPE存在下用微波辐射合成了脲嘧啶衍生物。Stefani等用乙酰乙酸甲酯、脲素为原料在无溶剂和无催化剂的条件下微波辐射,得到脲嘧啶衍生物。我们在无溶剂条件下用芳香醛、乙酰乙酸乙酯、脲素等为原料,FeCl3·6H2O为催化剂得到了脲嘧啶衍生物,在相同条件下如果不加催化剂则得到的是1,4-二氢吡啶的衍生物。MuktaG.等用芳香醛、六氢哌嗪、单质硫合成了含硫的六氢哌嗪衍生物产率。SabithaG.等用2-氨基芳醛或酮与含活性亚甲基的羰基化合物反应,合成了喹啉衍生物。Feng等报道邻苯二胺与α-羟基酮反应生成苯并哌嗪类衍生物,反应时间3~6分钟,收率20~90%。二乙醇胺与芳香胺反应生成N-取代的哌嗪衍生物产率20.6~50%。乙二醛单腙与活泼亚甲基缩合反应,在常规加热条件下,产物为吡啶衍生物,使用微波后选择性生成哒嗪衍生物。在醋酸铵、醋酸存在下,经微波辐射,α-羰基乙酰乙酸乙酯苯肼与氰基乙酸乙酯反应生成哒嗪衍生物,反应在1min内完成Meenakshi等报道了用适当的酮酸和水合肼经微波辐射合成了哒嗪衍生物。用原甲酸酯与双氨基化合物反应合成含有嘧啶环的化合物,与常规热反应相比,时间缩短了几十倍,后来还有类似的报道[66~68]。邻氨基苯甲酸与原甲酸酯反应生成1,3-噁衍生物,反应在几十分钟内完成邻氨基苯甲酸与一级胺和甲酸或原甲酸酯反应生成喹唑啉酮衍生物,反应在6~9min内完成,产率良好。吡唑亚胺与α,β-不饱和硝基化合物在微波辐射下反应,得到了吡唑[3,4-b]并吡啶衍生物,有些反应在常规加热条件下不能发生。亚硝基苯与酚反应生成含氮、氧的双杂原子化合物,无载体时收率82~90%,有载体时收率为64~80%。二甲基脲,多聚甲醛和一级胺反应生成六氢1,2,4-三嗪衍生物。收率71~84%。4微波在教学中的应用由于微波独特的加