一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，是以甲苯磺酰基活化的氮雜環(huán)丙烷化合物為起始原料，在無催化劑條件下于N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，使用羧酸作為親核試劑，對氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。本發(fā)明反應(yīng)過程簡單，不使用催化劑，環(huán)保性好；條件溫和，開環(huán)方法具有廣泛的普適性，不同結(jié)構(gòu)的氮雜環(huán)丙烷化合物和羧酸均可獲得較高的收率和較好的區(qū)域選擇性。
【專利說明】一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 氮雜環(huán)丙烷化合物是有機(jī)合成中的重要合成砌塊和中間體，存在于許多天然產(chǎn)物 中，具有良好的抗病毒、抗腫瘤及其它生物活性。氮雜環(huán)丙烷可以發(fā)生一系列重要反應(yīng)，如 開環(huán)反應(yīng)、環(huán)加成反應(yīng)、還原和消除反應(yīng)等。其親核開環(huán)反應(yīng)可用于合成β-取代的氨基化 合物，進(jìn)而合成許多具有生物活性及在醫(yī)藥化工行業(yè)極其具有應(yīng)用前景的氨基醇、氨基酸、 生物堿以及內(nèi)酞胺等化合物。
[0003] 多種親核試劑（醇類、酚類、胺類與酰胺類、硫醇與硫酚類）都可以與氮雜環(huán)丙烷 進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)；醇與氮雜環(huán)丙烷的反應(yīng)早在上個(gè)世紀(jì)六十年代就有報(bào)道，而且在最近十幾 年有了很大的發(fā)展，也取得了很好的成果。胺類與酰胺類試劑的親核性很強(qiáng)，在沒有催化劑 作用下也能和氮雜環(huán)丙烷發(fā)生反應(yīng)生成1，2_二胺類化合物。硫醇和硫酚類化合物也可以 在無催化劑條件下與氮雜環(huán)丙烷反應(yīng)，而且反應(yīng)活性比相應(yīng)的醇類高。
[0004] 然而相對于醇、胺、硫醇和硫酚等對氮雜環(huán)丙烷的親核開環(huán)反應(yīng)來說，羧酸類化合 物羧基上富電子的氧是羧酸類親核試劑的活性位點(diǎn)，其也能對氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán) 反應(yīng)，但相關(guān)的專利和文獻(xiàn)僅有有限的幾例。直接催化羧酸對氮雜環(huán)丙烷開環(huán)反應(yīng)的方 法由 Yadav 等人于 2002 年提出（Yadav J.S·，Reddy B.V.S·，Sadashiv K.，et al. Indium triflate-catalyzed ring opening of aziridines with carboxylic acids [J]. Tetrahedron Lett.，2002, 43(11) :2099-210L )，他們采用了 In(OTf)3 作催化劑，以二氯 甲烷為溶劑于室溫條件下反應(yīng)，收率在85% -92%之間，而且取得了比較好的區(qū)域選擇 性，缺點(diǎn)在于催化劑In(OTf)3比較昂貴。我們課題組報(bào)道了利用四丁基溴化銨作催化 劑促進(jìn)的羧酸化合物對氮雜環(huán)丙燒化合物的開環(huán)反應(yīng)（Li X.，Li G.，Chang Η. H.，Zhang Y. and Wei W. L. Tetrabutylammonium bromide-mediated ring opening reactions of N-tosylaziridines with carboxylic acids in DMF[J].RSC Adv. , 2014,4,6490 -6495.)，盡管一系列反應(yīng)都取得了比較好的收率和區(qū)域選擇性；然而，在這些反應(yīng)過程中都 使用了四丁基溴化銨作催化劑。緊接著，我們課題組利用氫氧化鉀（KOH)作催化劑完成了 各類羧酸對一系列氮雜環(huán)丙烷的開環(huán)反應(yīng)研究（CN102875428A和CN102875421A)，在此報(bào) 道中，產(chǎn)物收率雖然都比較高，然而缺點(diǎn)是催化劑氫氧化鉀用量是底物氮雜環(huán)丙烷的0.4 當(dāng)量，同時(shí)多數(shù)反應(yīng)的選擇性都相對比較低。
[0005] 綜上所述，雖然氮雜環(huán)丙烷開環(huán)反應(yīng)的研究取得了一定進(jìn)展，然而相關(guān)羧酸類化 合物對氮雜環(huán)丙烷化合物的開環(huán)反應(yīng)的報(bào)道卻比較少，且都使用了催化劑，有的催化劑價(jià) 格還非常高、有的反應(yīng)雖然催化劑價(jià)格合適，但是，反應(yīng)的區(qū)域選擇性比較低；因此，尋找更 綠色的反應(yīng)條件尤其是不使用任何催化劑的反應(yīng)條件來完成羧酸對氮雜環(huán)丙烷進(jìn)行的開 環(huán)反應(yīng)，以使反應(yīng)更易于操作，更環(huán)保，產(chǎn)物收率和區(qū)域選擇性更高，值得人們進(jìn)一步去探 索和發(fā)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種采用羧酸對不同結(jié)構(gòu)氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法。
[0007] 本發(fā)明基于羧酸的氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)方法是以甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙 烷化合物作起始原料，使用羧酸作為親核試劑，對氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。本發(fā)明 的特征在于：不使用催化劑，選擇在N，N-二甲基甲酰胺溶劑體系中進(jìn)行反應(yīng)。
[0008] 本發(fā)明提供的一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，所述甲苯磺酰基活 化的氮雜環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，以甲苯磺酰基活化的氮雜環(huán)丙烷 化合物為起始原料，使用羧酸化合物作為親核試劑，其特征在于：該方法是在無催化劑條件 下，于N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，對氮雜環(huán)丙烷化合物進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式： 式中，R1代表IC1-C2ci的烷基
其中，所述的R2代表H、甲基、甲氧基或鹵素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式： 其中，η為1?7。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述η為3或4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式：
式中，R3與R4均代表J^r5 其中，所述的R5代表Η、硝基或者鹵素。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述羧酸化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式： R6COOH 式中，R6代表Η、甲基、C1?C2tl的烷基、烯基或其中，R7代表Η、甲基、硝基或鹵 素，X代表H、C或者Ν。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物與羧酸化合物的摩爾比為〇. 3?3 :1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述甲苯磺?；罨牡s環(huán)丙烷化合物與羧酸化合物的摩爾比為〇. 3?1. 5 :1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述N，N-二甲基甲酰胺的用量為5?15mL/mmol氮雜環(huán)丙烷化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用羧酸對氮雜環(huán)丙烷化合物開環(huán)的方法，其特征在于：所 述的開環(huán)反應(yīng)在30?90°C下進(jìn)行。
【文檔編號】C07C311/20GK104311457SQ201410462413
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】李興, 張照昱, 常宏宏, 魏文瓏, 李彥威 申請人:太原理工大學(xué)