一种电催化合成多取代噁唑的方法

1.本发明涉及电化学催化，尤其涉及一种电催化合成多取代噁唑的方法。


背景技术：

2.杂环化合物是有机化学中非常重要的一类化合物，而噁唑类化合物作为一类生物活性较好的五元含氧氮唑类杂环化合物，易形成氢键、与金属离子配位以及发生疏水作用、π-π堆积、静电作用等，因此可发生多种非共价键相互作用，表现出某些特殊的性能，在医药、农药、化学、物理、材料科学等众多领域显示出宽广的应用潜力和很大的开发价值。如在农业上，噁唑类化合物被用来制备各种农药。目前已有部分噁唑衍生物进入杀虫剂、除草剂市场，如杀虫剂乙螨唑(噁唑啉衍生物)可阻断蜘蛛体内几丁质的生物合成过程。由于噁唑类化合物与生物体内多种酶和受体作用而呈现出广泛的生物活性，如抗真菌、抗菌、抗癌、抗病毒、抗结核、降血糖、抗惊厥、消炎镇痛等，是新药研究开发的重要领域之一。目前，已有较多含噁唑环的化合物作为药物广泛地应用于临床，如利奈唑胺等，在克服临床耐药性、治疗感染性疾病方面起了不可替代的作用。噁唑类化合物还是合成类固醇、赤霉素等天然产物的多功能中间体，在很多方面有着不可替代的作用，与其它化合物结合后可应用于荧光增白、发光、成像等领域。此外，噁唑类化合物由于具备独特的刚性结构，可使其取代基向适当方向延伸，部分衍生物表现出抗肿瘤活性，故在现代医学中被广泛应用于制药行业，在抗肿瘤领域的研究取得了优秀的成果。
3.目前关于多取代噁唑的合成方法已经被报道了许多，其合成方法有(1)铜催化卤代乙烯环酰胺化；(2)丙炔酰胺的催化环异构化；(3)碘/铜催化串联氧化环化反应；(4)银介导的异氰化物与酰氯的环加成反应等等。这些是传统的过渡金属催化合成反应，它具有成熟的条件，系统的体系，但这些方法有些需要有毒试剂，可能产生难以控制的副产物，并且可能对环境造成污染，且还需要外源氧化剂，增加了工艺成本，甚至有些反应条件较为苛刻，需要高温高压，添加能源成本。
4.更为重要的是，现有技术中这类电催化合成噁唑的前体分子中，必须预先以氨基或酰胺的方式预先引入氮原子，这就大大限制了噁唑的电催化合成产物的范围。
5.因此，亟待发展有效的方法和策略实现电催化噁唑合成工艺中，摆脱预先引入含氮官能团的困境，才能将电催化合成噁唑的工艺推广到整改有机合成领域。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提供一种电催化合成多取代噁唑的方法，在较高催化活性及催化选择性的前提下，实现通过简单前体化合物实现多取代噁唑复杂分支的合成。
7.技术方案
8.一种电催化合成多取代噁唑的方法，步骤包括，电解质中加入乙腈，正极区域加入芳香基乙酮衍生物、活化剂，以碳电极为正极，铂电极为负极，施加2.0v-3.0v电压启动电催
化氧化，获得噁唑类化合物：
[0009][0010]
进一步，所述芳香基乙酮衍生物结构式包括：
[0011][0012]
r1选自苯基、被一个或多个r0取代的苯基、2-萘环、1-噻吩、2-呋喃、1-吡啶；
[0013]
r2选自氢原子、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c1～10的烷基、被零个或一个或多个r0取代的苯基、2-萘环、1-噻吩、2-呋喃、1-吡啶；
[0014]
所述r0选自卤素、cn、硝基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷氧基。
[0015]
进一步，所述r1选自被一个或多个r0取代的苯基、2-萘环、1-噻吩、2-呋喃、1-吡啶时，r2选自被零个或一个或多个r0取代的苯基；所述r0选自卤素、cn、硝基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷氧基。
[0016]
进一步，所述r1选自被一个或多个r0取代的苯基时，r2选自被零个或一个或多个r0取代的苯基、2-萘环、1-噻吩、2-呋喃、1-吡啶；所述r0选自卤素、cn、硝基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷基、直链或支链且未被取代或被1-5个卤原子取代的c
1～10
的烷氧基。
[0017]
进一步，所述r1选自被一个或多个直链或支链的c
1～10
的烷基取代的苯基时，r2选自氢原子或甲基。
[0018]
进一步，所述电压优选为2.3～2.7v，更优选为2.5v。
[0019]
进一步，所述活化剂选自：乙酸酐，特戊酸酐，对甲苯磺酸酐，三氟乙酸酐，三氟甲磺酸酐，甲基磺酸酐中的任意一种或多种组合。
[0020]
进一步，所述电解质选自四丁基四氟硼酸胺，四丁基六氟磷酸铵，高氯酸锂，四乙基六氟磷酸胺，四甲基四氟硼酸胺中的任意一种或多种组合。
[0021]
进一步，所述二芳基乙酮化合物和苯丙酮、苯乙酮类化合物浓度为0.04～0.12m，活化剂浓度为0.1～0.5m，电解质浓度为0.1～0.5m。
[0022]
进一步，所述电催化反应时间为8～25h。
[0023]
有益效果
[0024]
采用本发明所提供一种电催化羧酸氰化的方法具有以下有益效果：
[0025]
1、本技术方案采用电催化合成噁唑的反应中，无须预先以氨基或酰胺的方式在前提分子内预先引入氮原子，极大的降低了前体分子设计与制备的复杂度，扩展了噁唑的电催化合成产物的范围，降低了复杂噁唑分子合成的成本与难度。本实施例中选取了47种噁唑的电催化合成中的模板反应，普遍的收率在85％以上。
[0026]
2、无需额外的催化剂，反应足够高效；
[0027]
3、反应环境温和简单，不涉及高温高压等苛刻条件；
[0028]
4、无需昂贵试剂，原料不受基团的电性位阻影响，均普遍易得；
[0029]
5、反应适用于大部分复杂噁唑分子合成，也易于放大化生产。
附图说明
[0030]
图1为本发明反应装置图；
[0031]
图2为本发明电极示意图；
[0032]
图3为本发明系列二苯乙酮的氢谱(一)；
[0033]
图4为本发明系列二苯乙酮的碳谱(二)；
[0034]
图5为本发明系列二苯乙酮的氢谱(三)；
[0035]
图6为本发明系列二苯乙酮的碳谱(四)；
[0036]
图7为本发明系列二苯乙酮的氢谱(五)；
[0037]
图8为本发明系列二苯乙酮的碳谱(六)；
[0038]
图9为本发明系列苯丙酮的氢谱(七)；
[0039]
图10为本发明系列苯丙酮的碳谱(八)；
[0040]
图11为本发明系列苯乙酮的氢谱(九)；
[0041]
图12为本发明系列苯乙酮的碳谱(十)。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图1～12和实施例对本发明的进行详细的描述。
[0043]
实施例1二芳基乙酮类化合物的电催化合成多取代噁唑
[0044][0045]
如上反应式所示，本发明包括以二芳基乙酮类化合物为原料合成多取代噁唑的方法。在电解池中加入二芳基乙酮0.4mmol(正极)，电解质0.4m(正负极)，溶剂乙腈10ml(正负极)，充分搅拌后负极区呈无色溶液，正极区呈溶液或悬浊液，此时向正极区加入活化剂2.0mmol继续搅拌，正极区将进一步溶解为溶液。在电解池上安装碳( )|铂(-)电极材料，施加2.50v电压。8～25h后反应结束，浸洗电极合并反应液做脱溶处理，经柱色谱分离后得多取代噁唑产物，一般为黄色油状液体，收率为85％以上。
[0046]
此方法适用于烷基，烷氧基，卤素，氰基，硝基等取代的二芳基乙酮，同样适用于萘环，杂芳环骨架(呋喃、噻吩、吡啶等)的衍生二芳基乙酮，也可以中等至良好的收率获得多取代噁唑产物。
[0047]
通过更换不同取代基的芳香乙酮衍生物，相应多取代噁唑产物收率如下表(1)：
[0048][0049][0050]
通过更换不同取代基的芳香乙酮衍生物，相应多取代噁唑产物收率如下表(2)：
[0051][0052]
实施例2苯丙酮类化合物的电催化合成多取代噁唑
[0053][0054]
如上反应式所示，本发明包括以苯丙酮类化合物为原料合成多取代噁唑的方法。在电解池中加入苯丙酮类化合物0.4mmol(正极)，电解质0.4m(正负极)，溶剂乙腈10ml(正负极)，充分搅拌后负极区呈无色溶液，正极区呈溶液或悬浊液，此时向正极区加入活化剂2.0mmol继续搅拌，正极区将进一步溶解为溶液。在电解池上安装碳( )|铂(-)电极材料，施加2.50v电压。8～25h后反应结束，浸洗电极合并反应液做脱溶处理，经柱色谱分离后得多取代噁唑产物，一般为黄色油状液体，收率为85％以上。
[0055]
此方法适用于烷基取代的苯丙酮类化合物，可以中等至良好的收率获得多取代噁唑产物。
[0056]
通过更换不同取代基的苯乙酮衍生物，相应多取代噁唑产物的收率如下表(3)：
[0057][0058]
实施例3苯乙酮类化合物的电催化合成多取代噁唑
[0059][0060]
如上反应式所示，本发明包括以苯乙酮类化合物为原料合成多取代噁唑的方法。在电解池中加入苯乙酮类化合物0.4mmol(正极)，电解质0.4m(正负极)，溶剂乙腈10ml(正负极)，充分搅拌后负极区呈无色溶液，正极区呈溶液或悬浊液，此时向正极区加入活化剂2.0mmol继续搅拌，正极区将进一步溶解为溶液。在电解池上安装碳( )|铂(-)电极材料，施加2.50v电压。8～25h后反应结束，浸洗电极合并反应液做脱溶处理，经柱色谱分离后得多取代噁唑产物，一般为黄色油状液体，收率为85％以上。
[0061]
此方法适用于烷基取代的苯乙酮类化合物，可以中等至良好的收率获得多取代噁唑产物。
[0062]
通过更换不同取代基的苯乙酮衍生物，相应多取代噁唑产物的收率如下表(4)：
[0063][0064]
讨论：通过上述实施例累计提供的47种多取代噁唑产物电催化合成及相应收率数据可以看出，本技术方案采用电催化合成噁唑的前体分子、无须预先以氨基或酰胺的方式预先引入氮原子，极大的降低了前体分子复杂度，扩展了噁唑的电催化合成产物的范围，降低了复杂噁唑分子合成的成本与难度。且在这47种噁唑的电催化合成中普遍的收率在85％以上。